CN107106643B - 在癌症或癌转移的治疗或预防中的环状乙酰胆碱酯酶c端肽 - Google Patents

在癌症或癌转移的治疗或预防中的环状乙酰胆碱酯酶c端肽 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于治疗或预防癌症或转移性疾病的衍生自乙酰胆碱酯酶的C端的环状多肽。

Description

在癌症或癌转移的治疗或预防中的环状乙酰胆碱酯酶C端肽
技术领域
本发明涉及癌症,并且具体来说涉及用于治疗、预防或改善癌症或转移性疾病的新颖组合物、疗法和方法。
背景技术
癌症和恶性肿瘤形成一组涉及具有侵入或扩散到身体的其它部分(即癌转移)的可能性的异常细胞生长的疾病。在2012年,在全球范围内发生约1400万新癌症病例。因此需要提供用于癌症和癌转移的治疗的经改进药物。
本发明人研究衍生自乙酰胆碱酯酶的C端的环肽(被称为“NBP-14”)对各种癌细胞株以及衍生自患者的原代肿瘤细胞和衍生自健康年龄匹配的个体的淋巴细胞的作用,并且发现其在每个测试的癌细胞株中示出适中的凋亡和抗增殖活性。此外,它们也已示出环肽在正常细胞中为无毒的。因此,本发明人相信环肽在癌症、肿瘤和转移性疾病的治疗中将具有治疗效益。
发明内容
因此,在本发明的第一方面中,提供用于治疗、改善或预防癌症或转移性疾病的环状多肽、其衍生物或类似物。
在第二方面中,提供治疗、改善或预防受试者的癌症或转移性疾病的方法,方法包含向需要此类治疗的受试者给药治疗有效量的环状多肽、其衍生物或类似物。
如实例中所述,本发明人在以下各项上执行衍生自乙酰胆碱酯酶的C端的环肽(被称为“NBP-14”)的活体外细胞毒性测试:(i)具有一系列预测标记(MEC-1细胞)的衍生自CLL患者的原代慢性淋巴球性白血病(CLL)样品;(ii)KG1a(急性骨髓白血病细胞株)以及H929和JJN3(多发性骨髓瘤细胞株);和(iii)MCF7和MDA-MB-231(乳癌细胞株)。本发明人已出人意料地示出环肽,NBP-14,在浓度>0.1μM下在每个测试的细胞株中示出凋亡作用。此外,MCF7细胞示出对NBP-14的增加的敏感性。环肽,NBP-14,示出在MDA-MB-231细胞中抗增殖活性的迹象,并且在肽浓度>0.1μM的情况下也在JJN3细胞、KG1a细胞、MEC-1细胞和H929细胞中观察到类似作用。有利的是,它们也已示出在相同浓度下环肽在正常细胞中为无毒的。
所治疗的癌症可为白血病。举例来说,癌症可为淋巴球性白血病或慢性淋巴球性白血病(CLL)。癌症可为骨髓白血病或急性骨髓白血病。癌症可为多发性骨髓瘤。癌症可为乳癌。
最优选地,环状多肽、其衍生物或类似物用于治疗、改善或预防转移性疾病。
环状多肽为其N端和C端自身借助肽键连接在一起的肽链,所述肽键形成圆链氨基酸,如图8B中所示。
术语“其衍生物或类似物”可意指其中氨基酸残基被具有类似侧链或肽主链特性的残基(不论是天然氨基酸、非天然氨基酸或氨基酸模拟物)代替的多肽。另外,此类肽的端可受具有与乙酰基或酰胺基团类似特性的N端和C端保护基保护。
根据本发明的肽的衍生物和类似物还可包括增加肽的活体内半衰期的那些。举例来说,本发明的肽的衍生物或类似物可包括肽的类肽和逆向类肽(retropeptoid)衍生物、肽的肽-类肽杂混物和D-氨基酸衍生物。
类肽或聚-N-取代甘氨酸为其侧链附接到肽主链的氮原子而非附接到α-碳(因为它们在氨基酸中)的一类肽模拟物。本发明的肽的类肽衍生物可容易从对肽结构的了解设计。逆向类肽(其中所有氨基酸以逆向顺序被类肽残基代替)也为根据本发明的合适的衍生物。相较于肽或含有一个类肽残基的类肽-肽杂混物,逆向类肽预期以相反的方向结合在配体-结合沟中。因此,类肽残基的侧链能够以与在原始肽中的侧链相同的方向指向。
优选地,环状多肽、其衍生物或类似物包含以下或由以下组成:衍生自乙酰胆碱酯酶(AChE)的C端的氨基酸序列,或其截断。
如实例中所述,本发明人非常惊奇地观察到本发明的环状AChE-衍生多肽选择性地靶向肿瘤细胞而非正常组织。
因此,术语“衍生自”可意指为存在于AChE的C端和其一部分中或形成其的氨基酸序列的衍生物或修饰的氨基酸序列。
术语“其截断”可意指衍生自AChE的环状多肽通过去除氨基酸而尺寸减小。氨基酸的减小可通过在环化成本发明的环状多肽之前从肽的C端或N端去除残基实现,或可通过在环化之前从肽的核心内删除一种或多种氨基酸实现。
乙酰胆碱酯酶为水解乙酰胆碱的丝氨酸蛋白酶,并且为本领域的技术人员熟知的。在脑部中发现的乙酰胆碱酯酶的主要形式被称为带尾乙酰胆碱酯酶(T-AChE)。尤其优选的是环状多肽、其衍生物或类似物包含衍生自带尾乙酰胆碱酯酶(T-AChE)的C端的氨基酸序列,或其截断。
人类带尾乙酰胆碱酯酶的一个实施例的蛋白质序列(Gen Bank:AAA68151.1)长度为614个氨基酸,并且在本文中以SEQ ID NO:1形式提供,如下:
Figure BDA0001325099100000031
应了解,SEQ ID NO:1的前31个氨基酸残基被去除,而蛋白质被释放,由此留下583个氨基酸序列。因此,优选的是环状多肽、其衍生物或类似物包含以下或由以下组成:衍生自乙酰胆碱酯酶的C端的氨基酸序列,或其截断,其中乙酰胆碱酯酶包含实质上如在SEQ IDNO:1中阐述的氨基酸序列,优选地不包括在N端处的31个氨基酸。
优选地,环状多肽、其衍生物或类似物包含以下或由以下组成:衍生自形成乙酰胆碱酯酶的C端的最后300、200、100或50个氨基酸的氨基酸序列,或其截断,最优选地其中乙酰胆碱酯酶包含以下或由以下组成:实质上如在SEQ ID NO:1中阐述的氨基酸序列。环状多肽、其衍生物或类似物优选地包含以下或由以下组成:衍生自形成乙酰胆碱酯酶的C端的最后40个氨基酸的氨基酸序列,或其截断。
优选地,环状多肽、其衍生物或类似物包含以下或由以下组成:8与40个之间的氨基酸残基,更优选地10与30个之间的氨基酸,并且最优选地12与20个之间的氨基酸。本发明人已制备三种肽序列,其衍生自AChE的C端,并且在本文中被称作T30、T14和T15,其中数量对应于氨基酸数量。
T30的氨基酸序列(其对应于SEQ ID NO:1的最后30个氨基酸残基)在本文中以SEQID NO:2形式提供,如下:-
KAEFHRWSSYMVHWKNQFDHYSKQDRCSDL
[SEQ ID No:2]
T14的氨基酸序列(其对应于朝向SEQ ID NO:1的端部定位的14个氨基酸残基,并且不含在T30中发现的最末15个氨基酸)在本文中以SEQ ID NO:3形式提供,如下:-
AEFHRWSSYMVHWK
[SEQ ID No:3]
T15的氨基酸序列(其对应于SEQ ID NO:1的最后15个氨基酸残基)在本文中以SEQID NO:4形式提供,如下:-
NQFDHYSKQDRCSDL
[SEQ ID No:4]
应了解表示为SEQ ID NO:2到SEQ ID NO:4的任何序列可容易环化(cyclised orcyclated)以形成第一方面的环状多肽。举例来说,肽的环化可通过侧链到侧链、侧链到主链或头到尾(C端到N端)环化技术实现。在一个优选实施例中,头到尾环化为优选方法,通过所述头到尾环化产生环状多肽。可使用经典的液相线性肽环化或基于树脂的环化任一者合成环状多肽。用于环化的优选方法描述于实例中。在另一个优选实施例中,使用环化裂解途径产生多肽,在所述环化裂解途径中通过在逐步线性肽合成之后环化合成环状多肽。此方法的优点为侧链不需要锚定,使所述途径更通用。优选地,在使用之前,可通过MALDI-TOFMS分析所得环肽样品。
因此,根据本发明的优选多肽包含以下或由以下组成:环状SEQ ID NO:2、SEQ IDNO:3或SEQ ID NO:4,或其功能变体或片段。
本发明人发现经环化的SEQ ID NO:3(即在本文中被称作“经环化的T14”、“CT14”或“NBP-14”)相比于健康细胞出人意料地在每个测试的癌细胞株中示出选择性凋亡和抗增殖活性,并且在正常、非癌性细胞中为无毒的。
因此,第一方面的最优选环状多肽包含以下或由以下组成:环状SEQ ID NO:3,或其功能变体或片段。
应了解根据本发明的环状多肽可用于药物中,其可用作单一疗法(即单独使用环状多肽、其衍生物或类似物),用于治疗、改善或预防癌症或癌转移。可替代地,根据本发明的环状多肽可用作已知疗法的佐剂或与已知疗法组合使用,用于治疗、改善或预防癌症。
根据本发明的环状多肽可合并在具有许多不同形式的组合物中,具体来说,取决于组合物使用的方式。因此,举例来说,组合物可呈粉末、锭剂、胶囊、液体、软膏、乳膏、凝胶、水凝胶、烟雾剂、喷雾剂、胶束溶液、经皮小片、脂质体悬浮液形式或可给药到需要治疗的个人或动物的任何其它合适的形式。应了解,根据本发明的药物的媒剂应为其所给到的受试者耐受良好并且优选地当治疗脑肿瘤时允许环状多肽递送穿过血-脑屏障的一种媒剂。
根据本发明的环状多肽还可并入缓慢或延迟释放装置内。此类装置可例如插在皮肤上或皮肤下,并且药物可在数周或甚至数月内释放。装置可至少定位于邻近治疗部位处。当其中需要根据本发明使用的环状多肽并且将通常需要频繁给药(例如至少每天注射)的长期治疗时此类装置可特别有利。
在优选实施例中,根据本发明的药物可通过注射到血流中或直接注射到需要治疗的部位中给药到受试者。举例来说,药物可至少邻近脑部注射。注射可为静脉内(推注或输注)或皮下(推注或输注)或皮内(推注或输注)。
应了解需要的环状多肽的量通过其生物活性和生物可用性确定,其继而取决于给药的模式、环状多肽的生理化学特性和其是否用作单一疗法或用于组合疗法。给药的频率将也受环状多肽在被治疗的受试者内的半衰期影响。给药的最佳剂量可由本领域的技术人员确定,并且将随使用的特定环状多肽、医药组合物的强度、给药的模式和癌症或癌转移的进展而改变。取决于所治疗的特定受试者的附加因素将导致需要调整剂量,包括受试者年龄、重量、性别、饮食和给药的时间。
一般来说,日剂量在0.001μg/kg体重与10mg/kg体重之间、或0.01μg/kg体重与1mg/kg体重之间的根据本发明的环状多肽可用于治疗、改善或预防癌症或癌转移,这取决于使用哪种环状多肽。
环状多肽可在癌症的发病之前、期间或之后给药。日剂量可以单次给药给出(例如鼻喷雾剂的每天单次注射或吸入)。可替代地,环状多肽可需要在一天期间给药两次或更多次。作为一个实例,环状多肽可以0.07μg与700mg(即假设70kg的体重)之间的两次(或更多次,取决于所治疗的癌症或癌转移的严重度)日剂量给药。接受治疗的患者可在醒来时服用第一剂并且然后在晚上(如果是两剂的方案),或其后以3或4小时的时间间隔服用第二剂。可替代地,缓慢释放装置可用于向患者提供根据本发明的环状多肽的最佳剂量而不需要给药重复剂量。
已知工序,如由医药行业常规地采用的那些(例如活体内实验、临床试验等)可用于形成根据本发明的环状多肽的具体配制物和精确治疗方案(如试剂的日剂量和给药的频率)。本发明人相信他们是最先提出基于本发明的环状多肽的使用的抗癌治疗组合物。
因此,在本发明的第三方面中,提供包含治疗有效量的根据第一方面的环状多肽、其衍生物或类似物和任选地医药学上可接受的媒剂的抗癌或抗转移性医药组合物。
在第四方面中本发明还提供用于制备根据第三方面的抗癌或抗转移性医药组合物的方法,方法包含合并治疗有效量的根据第一方面的环状多肽、其衍生物或类似物与医药学上可接受的媒剂。
环状多肽、其衍生物或类似物优选地包含以下或由以下组成:如本文所公开的环状T14(即NBP-14),即SEQ ID NO:3。
“受试者”可为脊椎动物、哺乳动物或家畜。因此,根据本发明的药物可用于治疗任何哺乳动物,例如牲畜(例如马)、宠物,或可用于其它脊椎动物应用中。然而,最优选地,受试者为人类。
当给药到受试者时,环状多肽的“治疗有效量”为任何量,其为治疗癌症或癌转移或产生期望作用所需的活性剂的量。环状多肽、其衍生物或类似物可用作用于治疗实性或转移性肿瘤的佐剂,例如在化疗或放射线疗法的情况下。这意味着需要较低的化疗和/或放射线疗法的剂量和暴露时间。
举例来说,所用的治疗有效量的环状多肽可为约0.001mg到约800mg,并且优选地约0.01mg到约500mg。
如本文所提到的“医药学上可接受的媒剂”,为本领域的技术人员已知适用于配制医药组合物的任何已知化合物或已知化合物的组合。
在一个实施例中,医药学上可接受的媒剂可为固体,并且组合物可呈粉末或锭剂形式。然而,医药媒剂可为液体,并且医药组合物呈溶液形式。液体医药组合物(其为无菌溶液或悬浮液)可通过例如肌内、鞘内、硬膜外、腹膜内、静脉内且具体来说皮下注射采用。
本发明的环状多肽和组合物可以含有其它溶质或悬浮剂(例如足够的盐水或葡萄糖以使溶液等渗)、胆盐、阿拉伯胶、明胶、脱水山梨糖醇单油酸酯、聚山梨醇酯80(山梨醇和其与环氧乙烷共聚的酐的油酸酯)等的无菌溶液或悬浮液形式经口给药。根据本发明使用的环状多肽还可以液体或固体组合物形式经口给药。适合于经口给药的组合物包括固体形式,如丸剂、胶囊、颗粒剂、锭剂和粉末,以及液体形式,如溶液、糖浆、酏剂和悬浮液。适用于肠胃外给药的形式包括无菌溶液、乳化液和悬浮液。
应了解本发明延伸到任何核酸或肽或变体、其衍生物或类似物,其包含实质上本文所提到的任何序列的氨基酸或核酸序列,包括功能变体或其功能片段。术语“实质上氨基酸/核苷酸/肽序列”、“功能变体”和“功能片段”可为与本文所提到的任一个序列的氨基酸/核苷酸/肽序列具有至少40%序列一致性(例如与被识别为SEQ ID NO:1到SEQ ID NO:4的序列40%一致性等)的序列。
也设想了与所提到的任何序列的序列一致性大于65%,更优选地大于70%,甚至更优选地大于75%和更优选地大于80%序列一致性的氨基酸/聚核苷酸/多肽序列。优选地,氨基酸/聚核苷酸/多肽序列与所提到的任何序列具有至少85%一致性,更优选地至少90%一致性,甚至更优选地至少92%一致性,甚至更优选地至少95%一致性,甚至更优选地至少97%一致性,甚至更优选地至少98%一致性,并且最优选地与本文所提到的任何序列具有至少99%一致性。
熟练的技术员将了解如何计算两个氨基酸/聚核苷酸/多肽序列之间的一致性百分比。为了计算两个氨基酸/聚核苷酸/多肽序列之间的一致性百分比,首先必须准备两个序列的比对,接着计算序列一致性值。两个序列的一致性百分比可根据以下取不同值:-(i)用于比对序列的方法,例如ClustalW、BLAST、FASTA、Smith-Waterman(在不同程序中实施)或根据3D比较的结构比对;和(ii)比对方法所用的参数,例如局部对比总体比对、所用的配对-得分矩阵(例如BLOSUM62、PAM250、Gonnet等)和空位-罚分,例如函数形式和常数。
已进行了比对,存在计算两个序列之间的一致性百分比的许多不同方式。举例来说,一种方式可用一致性的数目除以:(i)最短序列的长度;(ii)比对的长度;(iii)序列的平均长度;(iv)非空位位置的数目;或(iv)对等位置的数目(不包括突出端)。此外,应了解一致性百分比也与长度紧密相关。因此,一对序列越短,可期望偶然出现的序列一致性越高。
因此,应了解蛋白质或DNA序列的准确比对为复杂的过程。常用的多重比对程序ClustalW(Thompson等人,1994,《核酸研究(Nucleic Acids Research)》,22,4673-4680;Thompson等人,1997,《核酸研究》,24,4876-4882)为用于生成根据本发明的蛋白质或DNA的多重比对的优选方式。ClustalW的合适参数可如下:对于DNA比对:空位开放罚分=15.0,空位扩展罚分=6.66,并且矩阵=一致性。对于蛋白质比对:空位开放罚分=10.0,空位扩展罚分=0.2,并且矩阵=Gonnet。对于DNA和蛋白质比对:ENDGAP=-1,并且GAPDIST=4。本领域的技术人员将意识到出于最佳序列比对可有必要改变这些和其它参数。
优选地,两个氨基酸/聚核苷酸/多肽序列之间的一致性百分比的计算可然后从此类比对计算为(N/T)*100,其中N为序列共用相同残基的位置的数目,并且T为所比较的包括空位但不包括突出端的位置的总数。因此,用于计算两个序列之间的一致性百分比的最优选方法包含(i)使用ClustalW程序使用合适的参数组准备序列比对,例如如以上阐述;和(ii)将N和T的值插入下式中:-序列一致性=(N/T)*100。
用于识别类似序列的替代方法将为本领域的技术人员已知的。举例来说,实质上类似核苷酸序列将由在严格条件下与DNA序列或其互补杂交的序列编码。所谓严格条件,我们意指在3×氯化钠/柠檬酸钠(SSC)中在约45℃下核苷酸杂交到过滤器-结合的DNA或RNA,接着在0.2×SSC/0.1%SDS中在约20℃到65℃下至少一次洗涤。可替代地,实质上类似多肽可与SEQ ID NO:1到SEQ ID NO:4中示出的序列不同至少1,但小于5、10、20、50或100个氨基酸。
由于基因密码的简并,显而易见的是,本文所述的任何核酸序列可改变或变化而不实质上影响由其编码的蛋白质的所述序列,以提供其功能变体。合适的核苷酸变体为具有通过不同密码子的取代因此产生静默变化而变更的序列的那些变体,所述密码子编码在所述序列内的相同氨基酸。其它合适的变体为具有同源核苷酸序列但包含所有或部分的序列的那些变体,其通过不同密码子的取代以产生保守变化而变更,所述密码子编码具有与其取代的氨基酸类似的生物物理学特性的侧链的氨基酸。举例来说小非极性、疏水性氨基酸包括甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、脯氨酸和甲硫氨酸。大非极性、疏水性氨基酸包括苯丙氨酸、色氨酸和酪氨酸。极性中性氨基酸包括丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、天冬酰胺和谷氨酰胺。带正电荷(碱性)的氨基酸包括赖氨酸、精氨酸和组氨酸。带负电荷(酸性)的氨基酸包括天冬氨酸和谷氨酸。因此应了解哪个氨基酸可用具有类似生物物理学特性的氨基酸代替,并且本领域的技术员将知道编码这些氨基酸的核苷酸序列。
本文(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)所述的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合与以上方面中的任一者组合,除其中至少一些此类特征和/或步骤相互排斥的组合外。
附图说明
为了更好的理解本发明和示出本发明的实施例可如何实行,现将参考例如附图,其中:-
图1为T15(SEQ ID NO:4)、T30(SEQ ID NO:2)和根据本发明的环状多肽(即NBP-14(SEQ ID NO:3))的一个实施例在乳癌细胞株(A)MCF7和(B)MDA-MB-231中的细胞毒性作用的比较。所有检定一式两份地进行并且呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图2示出T15、T30、NBP-14和Ara-C在KG1a细胞株中的细胞毒性作用的比较。所有检定一式两份地进行并且呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图3示出T15、T30、NBP-14和氟达拉滨在(A)H929和(B)MEC-1细胞株中的细胞毒性作用的比较。所有检定一式两份地进行并且呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图4A示出T15、T30、NBP-14在原代CLL细胞中的细胞毒性作用的比较。图4(B)示出抗CD20单株抗体的作用,利妥昔单抗示出用于比较。所有检定一式两份地进行并且呈现为五个独立实验的平均值(±SD);
图5示出T15、T30和NBP-14肽在正常B-淋巴细胞和T-淋巴细胞中的作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图6示出T15、T30和NBP-14在(A)MDA-MB-231细胞和(B)MCF7细胞中的抗增生作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图7示出T15、T30和NBP-14在(A)KG1a细胞和(B)MEC-1细胞和(C)H929细胞中的抗增生作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图8A示出其中末端丙氨酸(A)和赖氨酸(K)残基形成环化位点的NBP-14的序列。图8B示出其中末端丙氨酸和赖氨酸残基连接在一起的环状NBP-14肽;
图9示出在MDA-MB-231、MCF7、JJN3和KG1a癌细胞株中由NBP-14肽诱发的抗迁移性剂量反应的比较。所有数据呈现为三个独立实验的平均值(±SD)。*;P<0.05;
图10示出T15、T30、NBP-14在乳癌细胞株(A)MCF7和(B)MDA-MB-231中的抗迁移作用的比较。所有数据呈现为五个独立实验的平均值(±SD);
图11示出T15、T30、NBP-14在KG1a细胞株中的抗迁移作用的比较。所有数据呈现为五个独立实验的平均值(±SD);
图12示出T15、T30、NBP-14在JJN3细胞株中的抗迁移作用的比较。所有数据呈现为五个独立实验的平均值(±SD);
图13示出T15、T30、NBP-14在原代CLL细胞中的细胞毒性作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为十个独立实验的平均值(±SD);
图14示出T15、T30和NBP-14肽对正常B-细胞的抗迁移作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为五个独立实验的平均值(±SD);
图15示出NBP-14肽在原代CLL细胞和正常B-淋巴细胞中的作用的比较。所有检定一式两份地进行并且数据呈现为三个独立实验的平均值(±SD);
图16示出基线迁移与由NBP-14诱发的迁移的降低百分比之间的相关性;
图17示出在不存在NBP-14的情况下在多种细胞株中基线迁移的量,所述多种细胞株包括MDA-MB-231、CLL细胞、正常B-细胞、MEC-1、JJN3、KG1a、MCF7和H929细胞;和
图18示出在多种细胞株中由1μM NBP-14诱发的迁移的降低百分比,所述多种细胞株包括MDA-MB-231、CLL细胞、正常B-细胞、MEC-1、JJN3、KG1a、MCF7和H929细胞。
具体实施方式
实例
基本原理
本发明人已基于乙酰胆碱酯酶的C端生成多种线性肽和环肽(被称为T15、T30和NBP-14肽),并且评估其在多种细胞株和衍生自患者的原代白血病细胞中的作用。应注意SEQ ID NO:3在本文中被称作“环化T14”、“CT14”或“NBP-14”,并且为具有衍生自带尾乙酰胆碱酯酶的C端的氨基酸序列的环肽。
目标
1.确定NBP-14在人类活体外癌症模型范围内的细胞毒性和细胞生长抑制特征曲线;和
2.评估NBP-14在正常B-淋巴细胞和T-淋巴细胞中的作用。
材料和方法
肽的环化
三种技术用于实现本文所述的线性肽的环化,即侧链到侧链、侧链到主链和头到尾(C端到N端)环化。头到尾环化已广泛地研究,并且可涉及定向Cys-Cys二硫化物环化(最多每分子两个)。仔细的监测反应确保100%环化。两种一般途径用于合成:(1)在高稀释条件下经典的液相线性肽环化;和(2)基于树脂的环化。在固相合成(1)中采用两种相异的方案:-
(a)进行经由侧链官能团(如咪唑、3酸、4胺'或醇)锚定的肽的树脂上环化。肽被垂直保护为在C端处的酯,并且然后通过常规Boc或Fmoc合成装配所述肽,接着皂化、环化和裂解。
(b)所用的另一方案为环化裂解途径,其中通过在逐步线性肽合成之后环化合成环肽。此方法的一个优点为侧链不需要锚定,使所述途径比(a)更通用。(ChristopherJ.White和Andrei K.Yudin(2011)《自然化学(Nature Chemistry)》3;Valero等人(1999)《肽研究杂志(J Peptide Res.)》53,76-67;Lihu Yang和Greg Morriello(1999)《四面体快报(Tetrahedron Letters)》40,8197-8200;Parvesh Wadhwani等人(2006)《有机化学杂志(J.Org.Chem.)》71,55-61)。
KG1a、H929、MCF7、MDA-MB-231、MEC-1和原代CLL细胞培养条件
急性骨髓白血病(AML)KG1a细胞株维持在补充有100U/ml青霉素、100μg/ml链霉素和20%胎牛血清的RPMI培养基(Invitrogen)中。多发性骨髓瘤(MM)细胞株H929、两种乳癌细胞株(MCF7和MDA-MB-231)、MEC-1细胞和原代慢性淋巴球性白血病细胞维持在补充有100U/ml青霉素、100μg/ml链霉素和10%胎牛血清的RPMI培养基中。所用的培养基含有乙酰胆碱,但在起始组的实验之后,将附加100μM的乙酰胆碱添加到培养基中。细胞随后等分(106个细胞/ml)到24孔板中并且在存在肽(T15、T30、NBP-14和T30+NBP-14的组合)的情况下在0.1nM与1μM之间的浓度下在37℃下在潮湿5%二氧化碳气氛中培育72h。此外,进行未添加肽的对照组培养物。随后通过离心收获细胞并且通过流式细胞测量术使用膜联蛋白V分析法来分析或使用Vi-细胞XR细胞活力计数器(贝克曼库尔特公司(Beckman Coulter))计数。
活体外细胞凋亡的测量
通过离心收获经培养细胞,并且然后再悬浮于195μl的富钙缓冲液中。随后,将5μl的膜联蛋白V(eBiosciences)添加到细胞悬浮液中并且在洗涤之前,细胞在暗处培育10min。细胞最后再悬浮于与10μl的碘化丙啶一起的190μl的富钙缓冲液中。通过双色免疫荧光流式细胞测量术使用Accuri C6流式细胞仪评定细胞凋亡并且使用CFlow软件(BDBiosciences)分析数据。
活体外增殖的测量
通过离心收获经培养细胞并且然后使用Vi-细胞XR细胞活力计数器计数。然后在每种培养物中活细胞的数目表示为在对照组培养物(无肽)中活细胞的百分比。
统计分析
使用Graphpad Prism 6.0软件(格拉夫帕德软件公司(Graphpad SoftwareInc.))执行所有统计分析。
活体外细胞毒性检定
使用膜联蛋白V/碘化丙啶分析法测量活体外药品敏感性。每种肽单独或组合在各种细胞株和原代细胞中的作用的比较在以下示出。
实例1-环状T14(即“NBP-14”)
‘带尾’乙酰胆碱酯酶(T-AChE)在突触处表达并且本发明人先前已识别可从其C端断裂的两种肽,一种被称作“T14”(14个氨基酸长),其中另一种被称为“T30”(30个氨基酸长),并且这两者与β-淀粉状蛋白的相当区域具有强序列同源性。
线性肽T14的氨基酸序列为AEFHRWSSYMVHWK[SEQ ID NO:3]。
线性肽T30的氨基酸序列为KAEFHRWSSYMVHWKNQFDHYSKQDRCSDL[SEQ ID NO:2]。
被称作“T15”的另一种肽对应于SEQ ID NO:1的最后15个氨基酸残基,即NQFDHYSKQDRCSDL[SEQ ID NO:4]。
AChE C端肽“T14”’已被识别为对其非水解作用的范围所负责的AChE分子的突出部分。合成的14个氨基酸肽类似物(即“T14”),和随后其嵌入的更大、更稳定并且更强力氨基酸序列(即“T30”)展示与针对‘非胆碱能’AChE所报告的那些相当的作用。
首先参考图8A,示出14个氨基酸长环状T14肽(即“NBP-14”)。环肽,NBP-14,已经由末端丙氨酸(A)和赖氨酸(K)残基环化,并且在图8B中示出。环化可通过若干不同手段实现。举例来说,Genosphere Biotechnologies(法国)通过将线性肽转换成N端到C端内酰胺执行T14的环化。产生环状NBP-14的T14的环化使两端连接在一起,即HWK-AEF。
实例2-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在MCF7和MDA-MB-231细胞株中的作用
本发明人检验乙酰胆碱酯酶-衍生肽(NBP-14和/或T30)在两种乳癌细胞株中诱发细胞凋亡的能力,并且结果在图1A和图1B中示出。MCF7细胞示出在大于0.1μM的肽浓度下细胞凋亡的迹象。在相同条件下MDA-MB-231细胞株对肽的作用较不敏感。
实例3-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在KG1a AML细胞株中的作用
KG1a细胞用肽培养72h并评定其凋亡作用,并且结果在图2中示出。出于比较,KG1a细胞也用Ara-C培养,Ara-C为用于治疗AML的常用细胞毒性剂。乙酰胆碱酯酶-衍生肽在KG1a细胞中示出一定毒性,并且Ara-C在大于0.1μM的浓度下示出剂量反应。
实例4-乙酰胆碱酯酶-衍生肽对H929和MEC-1B-细胞株的作用
乙酰胆碱酯酶-衍生肽在H929细胞和MEC-1细胞中示出较小细胞毒性作用,并且结果在图3A和图3B中示出。核苷类似物氟达拉滨在两种细胞株中诱发剂量反应。
实例5-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在原代CLL细胞中的作用
本发明人接着检验乙酰胆碱酯酶-衍生肽在衍生自患者的原代CLL细胞中的作用,并且结果在图4A和图4B中示出。NBP-14在大于0.1μM的浓度下示出剂量反应的迹象。对原代CLL细胞活力的作用为适中的(在1μM下~20%细胞凋亡)。本发明人接着比较此反应与非遗传毒性抗CD20单株抗体(利妥昔单抗)。当相比于NBP-14时,在临床上使用的试剂下,利妥昔单抗诱发更明显的剂量反应。
实例6-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在正常B-淋巴细胞和T-淋巴细胞中的凋亡作用
为了评定乙酰胆碱酯酶-衍生肽对正常(非恶性)细胞的作用,从正常健康志愿者(n=3)中分离B-淋巴细胞和T-淋巴细胞。结果在图5中示出。测试的肽在B-淋巴细胞和T-淋巴细胞中仅示出适中毒性。
实例7-乙酰胆碱酯酶-衍生肽对细胞株的增殖的作用
本发明人接着检验乙酰胆碱酯酶-衍生肽在此研究中采用的各种细胞株中诱发细胞生长抑制,即抑制增殖的能力。结果在图6A和图6B中示出。两种乳癌细胞株在用乙酰胆碱酯酶-衍生肽培育后示出不同的反应。当与T15对照肽相比时,在NBP-14肽浓度大于0.1μM的情况下,更增生性细胞株MDA-MB-231示出增殖的显著降低。此作用在较不增生性MCF7细胞株中不那么显著。值得注意的是,在存在亚纳摩尔浓度的T30和NBP-14+T30的情况下MDA-MB-231细胞株示出增殖增加。
参考图7A到图7C,KG1a细胞株、MEC-1细胞株和H929细胞株在以大于0.1μM的NBP-14浓度培育后全部示出增殖降低。出于比较,示出Ara-C(KG1a细胞)和氟达拉滨(MEC-1和H929细胞)的作用。
结论
1.在>0.1μM浓度下,NBP-14在每个测试的细胞株中示出适中凋亡作用。尽管MCF7细胞示出对NBP-14相对增加的敏感性,但当与对照肽(T15)和有毒的肽(T30)相比时,其在这些细胞中并非优先地为细胞毒性的。
2.测试的肽中无一者呈现在正常B-淋巴细胞和T-淋巴细胞中示出显著的细胞毒性作用。
3.NBP-14在迁移性细胞株、MDA-MB-231细胞中示出明显的抗增殖活性。在肽>0.1μM的浓度的情况下,在KG1a细胞、MEC-1细胞和H929细胞中也观察到类似作用。对MCF7细胞的抗增生作用较不明显,但此为用于本研究中的所有细胞株的最慢生长。
4.在正常细胞中,无NBP-14的毒性令人鼓舞。
5.包括NBP-14的乙酰胆碱酯酶-衍生肽呈现抗转移性作用。
基于以上发现,本发明人已证实衍生自带尾乙酰胆碱酯酶的C端的环肽,且具体来说NBP-14,即SEQ ID No.3,可用于治疗癌症并预防癌转移。因此,在化疗或放射线疗法的情况下,这些环肽可用作用于治疗实性或转移性肿瘤的佐剂。这意味着需要较低的化疗和/或放射线疗法的剂量和暴露时间。
实例8-在癌细胞株和原代CLL样品中NBP-14对迁移的作用
执行以下检定以便评估在图8B中示出的NBP-14的潜在的抗迁移性(抗转移性)活性:
1.使用传斯维尔(transwell)分析法研究NBP-14对KG1a(急性骨髓白血病细胞株)、JJN3(多发性骨髓瘤细胞株)和乳癌细胞株(MDA-MB-231和MCF-7)的活体外迁移的作用。
2.使用传斯维尔分析法研究NBP-14对原代CLL样品的活体外迁移的作用。
3.评估NBP-14对正常B-细胞的迁移的作用。
MDA-MB-231、KG1a和MEC-1细胞为高度迁移性癌细胞株。JJN3、CLL和MCF-7为较不迁移性癌细胞株。B-淋巴细胞为正常的非癌性细胞。
基本原理
先前实例1到7指示乙酰胆碱酯酶-衍生肽在人类转移性乳癌细胞株中抑制细胞内吞活性。以下实例被设计成确定NBP-14肽是否具有抑制多种细胞株和衍生自患者的原代白血病细胞的迁移的可能性。
目标
1.确定NBP-14在人类活体外癌症模型范围内是否可抑制肿瘤细胞迁移。
2.评估NBP-14对正常B-淋巴细胞的迁移的作用。
材料和方法
KG1a、JJN3、MCF7、MDA-MB-231和原代CLL细胞和正常B-细胞培养条件
急性骨髓白血病(AML)KG1a细胞株维持在补充有100U/ml青霉素、100μg/ml链霉素和5%胎牛血清的RPMI培养基(Invitrogen)中。多发性骨髓瘤(MM)细胞株JJN3、两种乳癌细胞株(MCF7和MDA-MB-231)、原代慢性淋巴球性白血病细胞和正常B-淋巴细胞维持在补充有100U/ml青霉素、100μg/ml链霉素和5%胎牛血清的RPMI培养基中。此外,将100μM的乙酰胆碱添加到培养基中以确保乙酰胆碱的可用性在这些实验中不是限制因素。
迁移检定
通过使用6.0μm微孔尺寸传斯维尔迁移板(纽约州科宁的科斯塔(Costar,Corning,N.Y.))执行活体外迁移检定。将在500μl的RPMI培养基中的总共106个CLL细胞添加到传斯维尔插入物的上部腔室中。对于所有测试的细胞类型(除KG1a细胞之外),将100ng/ml的CXCL12添加到基底-侧面(baso-lateral)腔室中。这些细胞不表达CXCR4并且因此对CXCL12无反应。取而代之,在这些实验中将含有10%胎牛血清的培养基添加到基底-侧面腔室中。板在存在肽(T15、T30、NBP-14和T30+NBP-14的组合)的情况下在0.1nM与10μM之间的浓度下在37℃下在5%CO2中培育24h。此外,进行未添加肽的对照组培养物。随后通过离心收获细胞并且通过流式细胞测量术使用Accuri C6流式细胞仪(BD)分析。测试的条件无一者在培养物中诱发显著细胞死亡。通过计数迁移到传斯维尔板的下部(基底-侧面)腔室的细胞确定CLL细胞的迁移,并且然后表示为初始地添加到上部(顶部)腔室的细胞的总数的百分比。
统计分析
使用Graphpad Prism 6.0软件(格拉夫帕德软件公司)执行所有统计分析。
结果
执行初始实验以确定乙酰胆碱酯酶-衍生肽,NBP-14是否以剂量依赖性方式变更多种癌细胞株的迁移。参考图9,测试的细胞株示出不同基线水平的迁移(无肽对照),但当在≥1μM浓度下用NBP-14培养时四种细胞株中的三种示出迁移的显著降低。仅MCF7细胞未能示出迁移的显著降低,但在任何情况下这些细胞在对照(无肽)条件下示出最小迁移能力。
实例9-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在MCF7和MDA-MB-231细胞株中的作用
本发明人接着在24h传斯维尔实验中检验在两种乳癌细胞株中1μM的肽抑制迁移的能力。参考图10,MCF7细胞仅具有弱转移可能性而MDA-MB-231细胞为高度转移性的。因此,当与MDA-MB-231细胞相比时,在24h时MCF7细胞示出较少迁移。NBP-14对MCF7细胞迁移几乎没有作用(P=0.17)。相比之下,MDA-MB-231细胞的迁移被NBP-14显著抑制(P<0.0001)。T15和T30肽都未示出对MCF7细胞的迁移的显著作用,而1μM T30肽显著抑制MDA-MB-231细胞的迁移(P=0.03)。此外,相较于NBP-14,在抑制迁移方面T30肽显著较不有效(P=0.0013)。
实例10-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在KG1a急性骨髓白血病细胞株中的作用
KG1a细胞用肽培养24h并且评定其对迁移的作用。参考图11,当相比于未经处理的(无肽)对照组时,NBP-14(1μM)显著抑制KG1a细胞的迁移(P=0.0017)。相比之下,用T15和T30肽培养KG1a细胞未变更其迁移能力(分别地,P=0.30和P=0.14)。
实例11乙酰胆碱酯酶-衍生肽对JJN3多发性骨髓瘤细胞株的作用
参考图12,与MDA-MB-231细胞株数据一致,T15肽示出对迁移无显著作用(P=0.43),而T30和NBP-14显著抑制JJN3细胞的迁移(分别地,P=0.05和P=0.0001)。当与T30相比时NBP-14抑制迁移到显著更大程度(P=0.0003),并且当与单独NBP-14相比时在测试的条件下NBP-14和T30肽(均在1μM下)的组合不显著变更JJN3细胞迁移(P=0.15)。
实例12-乙酰胆碱酯酶-衍生肽在原代CLL细胞中的作用
本发明人接着检验肽对衍生自10位患者的原代CLL细胞的迁移活性的作用。参考图13,在24h在测试的CLL细胞的迁移能力方面存在相当大的患者间变化(范围3.5%到12.4%)。用1μM的T15或T30肽治疗未显著变更这一点(分别地,P=0.36和P=0.11),而NBP-14诱发迁移的显著降低(P=0.0046)。相较于单独NBP-14,T30+NBP-14的组合在抑制CLL细胞迁移方面未更有效(P=0.65)。
实例13乙酰胆碱酯酶-衍生肽在正常B-淋巴细胞中的作用
为了评定肽对正常(非-恶性)细胞的作用,从正常健康志愿者(n=5)中分离B-淋巴细胞。参考图14,NBP-14诱发正常B-细胞迁移的显著降低(P=0.037)而T15和T30肽无显著作用(分别地,P=0.43和P=0.086)。当与单独NBP-14相比时,T30+NBP-14的组合未显著变更正常B-细胞的迁移(P=0.57)。
实例14-NBP-14在CLL细胞和正常B-细胞中的抗迁移作用的比较
参考图15,NBP-14显著抑制原代CLL细胞和正常B细胞两者的迁移活性。正常和恶性B-细胞的基线迁移的分析揭示在24h在迁移细胞的百分比方面无显著差异(P=0.4)。尽管它们的类似固有迁移可能性,但当与正常B-细胞相比时,原代CLL细胞显著地对NBP-14的抗迁移作用更敏感(P=0.0002)。
实例15-基线迁移与对NBP-14的反应之间的关系
本发明人针对测试的每种细胞株和原代细胞绘制平均基线迁移百分比对由1μMNBP-14诱发的迁移的降低百分比。参考图16,基线迁移的水平与对NBP-14的抗迁移反应之间存在明显关系;高基础迁移与迁移的较大降低百分比有关。当从分析中去除正常B-细胞时,关系甚至更强。
实例16-各种细胞类型之间和在暴露于NBP-14之前的基线迁移的比较
本发明人研究在检查下各种细胞株的基线迁移百分比(即对照组),并且结果在图17中示出。
然后,比较每种细胞株在暴露于1μM NBP-14后的这些对照值,并且结果在图18中示出。如可看出,对于所有细胞类型,存在细胞迁移的显著降低。换句话说,在所有细胞株中存在癌转移的明显降低。
结论
1.NBP-14在所有测试的细胞株(除MCF7细胞之外)中示出显著抗迁移作用,所述MCF7细胞示出在对照(无肽)条件下最低基础迁移;与这些细胞的已知低转移可能性一致的观察结果。剂量反应分析揭示在浓度≥1μM下,NBP-14在抑制迁移方面有效。因此,对照肽(T15)和有毒肽(T30)的所有后续比较在1μM下进行。
2.在测试的条件下无肽在细胞株或原代恶性和非恶性B-细胞中诱发显著细胞毒性作用。因此,观察到的迁移的降低并非由培养物中增加的细胞死亡造成。
3.在评估的任何细胞株和原代细胞中,当与单独NBP-14相比时,有毒肽(T30)与NBP-14的组合对迁移无显著作用。
4.原代CLL细胞示出其迁移能力的基线不均匀性。然而,NBP-14在这些原代肿瘤细胞中能够显著降低迁移。
5.相较于正常B-细胞,原代CLL细胞对NBP-14的抗迁移作用更敏感。这表明NBP-14具有作为抗癌疗法的实用性,具体地说在易于癌转移的那些肿瘤中。
6.在所有测试的细胞株中存在细胞迁移或癌转移的显著降低。
序列表
<110> 神经生物有限公司
<120> 癌症
<130> AXH/73830PCT1
<160> 4
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 614
<212> PRT
<213> 智人
<400> 1
Met Arg Pro Pro Gln Cys Leu Leu His Thr Pro Ser Leu Ala Ser Pro
1 5 10 15
Leu Leu Leu Leu Leu Leu Trp Leu Leu Gly Gly Gly Val Gly Ala Glu
20 25 30
Gly Arg Glu Asp Ala Glu Leu Leu Val Thr Val Arg Gly Gly Arg Leu
35 40 45
Arg Gly Ile Arg Leu Lys Thr Pro Gly Gly Pro Val Ser Ala Phe Leu
50 55 60
Gly Ile Pro Phe Ala Glu Pro Pro Met Gly Pro Arg Arg Phe Leu Pro
65 70 75 80
Pro Glu Pro Lys Gln Pro Trp Ser Gly Val Val Asp Ala Thr Thr Phe
85 90 95
Gln Ser Val Cys Tyr Gln Tyr Val Asp Thr Leu Tyr Pro Gly Phe Glu
100 105 110
Gly Thr Glu Met Trp Asn Pro Asn Arg Glu Leu Ser Glu Asp Cys Leu
115 120 125
Tyr Leu Asn Val Trp Thr Pro Tyr Pro Arg Pro Thr Ser Pro Thr Pro
130 135 140
Val Leu Val Trp Ile Tyr Gly Gly Gly Phe Tyr Ser Gly Ala Ser Ser
145 150 155 160
Leu Asp Val Tyr Asp Gly Arg Phe Leu Val Gln Ala Glu Arg Thr Val
165 170 175
Leu Val Ser Met Asn Tyr Arg Val Gly Ala Phe Gly Phe Leu Ala Leu
180 185 190
Pro Gly Ser Arg Glu Ala Pro Gly Asn Val Gly Leu Leu Asp Gln Arg
195 200 205
Leu Ala Leu Gln Trp Val Gln Glu Asn Val Ala Ala Phe Gly Gly Asp
210 215 220
Pro Thr Ser Val Thr Leu Phe Gly Glu Ser Ala Gly Ala Ala Ser Val
225 230 235 240
Gly Met His Leu Leu Ser Pro Pro Ser Arg Gly Leu Phe His Arg Ala
245 250 255
Val Leu Gln Ser Gly Ala Pro Asn Gly Pro Trp Ala Thr Val Gly Met
260 265 270
Gly Glu Ala Arg Arg Arg Ala Thr Gln Leu Ala His Leu Val Gly Cys
275 280 285
Pro Pro Gly Gly Thr Gly Gly Asn Asp Thr Glu Leu Val Ala Cys Leu
290 295 300
Arg Thr Arg Pro Ala Gln Val Leu Val Asn His Glu Trp His Val Leu
305 310 315 320
Pro Gln Glu Ser Val Phe Arg Phe Ser Phe Val Pro Val Val Asp Gly
325 330 335
Asp Phe Leu Ser Asp Thr Pro Glu Ala Leu Ile Asn Ala Gly Asp Phe
340 345 350
His Gly Leu Gln Val Leu Val Gly Val Val Lys Asp Glu Gly Ser Tyr
355 360 365
Phe Leu Val Tyr Gly Ala Pro Gly Phe Ser Lys Asp Asn Glu Ser Leu
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Ile Ser Arg Ala Glu Phe Leu Ala Gly Val Arg Val Gly Val Pro Gln
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Val Ser Asp Leu Ala Ala Glu Ala Val Val Leu His Tyr Thr Asp Trp
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Leu His Pro Glu Asp Pro Ala Arg Leu Arg Glu Ala Leu Ser Asp Val
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Val Gly Asp His Asn Val Val Cys Pro Val Ala Gln Leu Ala Gly Arg
435 440 445
Leu Ala Ala Gln Gly Ala Arg Val Tyr Ala Tyr Val Phe Glu His Arg
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Glu Ile Glu Phe Ile Phe Gly Ile Pro Leu Asp Pro Ser Arg Asn Tyr
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610
<210> 2
<211> 30
<212> PRT
<213> 智人
<400> 2
Lys Ala Glu Phe His Arg Trp Ser Ser Tyr Met Val His Trp Lys Asn
1 5 10 15
Gln Phe Asp His Tyr Ser Lys Gln Asp Arg Cys Ser Asp Leu
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<210> 3
<211> 14
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 衍生自乙酰胆碱酯酶的C端的肽NBP-14,其具有环化所需要的末端丙氨酸(A)和赖氨酸(K)残基
<400> 3
Ala Glu Phe His Arg Trp Ser Ser Tyr Met Val His Trp Lys
1 5 10
<210> 4
<211> 15
<212> PRT
<213> 智人
<400> 4
Asn Gln Phe Asp His Tyr Ser Lys Gln Asp Arg Cys Ser Asp Leu
1 5 10 15

Claims (1)

1.一种SEQ ID No:3的环状多肽在制备用于治疗或改善癌症或者癌症转移的药物中的用途,所述癌症为慢性淋巴球性白血病、急性骨髓白血病、多发性骨髓瘤或乳癌。
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