CN108135875B - 用于治疗代谢重编程病症的方法和组合物 - Google Patents

用于治疗代谢重编程病症的方法和组合物 Download PDF

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Abstract

本公开的主题涉及降低谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成的代谢重编程剂，包含至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂的药物组合物，以及那些剂和组合物用于治疗代谢重编程病症，例如免疫病症(例如自身免疫疾病)、炎性疾病和移植排斥、归因于由感染导致的CNS炎症和不涉及感染的CNS炎症的病状以及神经退行性病症的用途。

Description

用于治疗代谢重编程病症的方法和组合物
相关申请的交叉引用
本发明要求于2015年7月31日提交的美国临时申请号62/199,381和62/199,566的优先权，每个申请的内容其整体通过引用并入本文。
背景技术
细胞在某些条件下可能会经历从需要某些代谢途径的较小活性来满足细胞的能量需求的代谢特征至需要这些代谢途径的较大的活性或其他代谢途径的增强的活性来满足其能量需求的代谢特征的代谢转换。例如，细胞在某些条件下可能会经历朝向糖酵解增加并远离氧化磷酸化(OXPHOS)的转换。尽管糖酵解提供的三磷酸腺苷(ATP)少于氧化磷酸化，但已经提出，有氧糖酵解允许产生生成氨基酸、核酸和脂质所必需的底物，所有这些对于增殖都是至关重要的(Vander Heiden等人(2009)Science 324(5930):1029-1033)。OttoWarburg在癌细胞中首次描述了在氧存在的情况下糖酵解的这种用途(Warburg(1956)Science 124(3215):269-270)，并且随后发现其在活化的T细胞中是重要的(Warburg等人(1958)[Metabolism of leukocytes].Zeitschrift fur Naturforschung.Teil B:Chemie,Biochemie,Biophysik,Biologie 13B(8):515‐516)。这些代谢重编程的细胞依赖某些代谢途径的活性增加，例如参与谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成的途径。然而，仅这些代谢途径中单个酶的特异性抑制剂未被证实是有效的，因为随着细胞的代谢被重新编程以满足异常、有害或不健康状态的非常大的能量需求，每个代谢途径中的多个点均被调节了。
发明内容
除非另外指明，否则本发明的实践通常将采用本领域技术范围内的细胞生物学、细胞培养、分子生物学、转基因生物学、微生物学、重组核酸(例如DNA)技术、免疫学和RNA干扰(RNAi)的常规技术。这些技术中的某些的非限制性描述见于以下出版物：Ausubel,F.，等人(编辑)Current Protocols in Molecular Biology，Current Protocols inImmunology，Current Protocols in Protein Science和Current Protocols in CellBiology，全部由John Wiley&Sons,N.Y.出版，截至2008年12月版；Sambrook，Russell和Sambrook，Molecular Cloning.A Laboratory Manual，第3版，Cold Spring HarborLaboratory Press,Cold Spring Harbor,2001；Harlow,E.和Lane,D.，Antibodies—ALaboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,1988；Freshney,R.I.,“Culture of Animal Cells,A Manual of Basic Technique”，第5版，John Wiley&Sons,Hoboken,N.J.,2005。关于治疗剂和人类疾病的非限制性信息见于Goodman and Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics，第11版，McGrawHill,2005,Katzung,B.(编辑)Basic and Clinical Pharmacology,McGraw-Hill/Appleton&Lange第10版(2006)或第11版(2009年七月)。有关基因和遗传疾病的非限制性信息见于McKusick,V.A.:Mendelian Inheritance in Man.A Catalog of Human Genes andGenetic Disorders.Baltimore:Johns Hopkins University Press,1998年(第12版)或更新的在线数据库：Online Mendelian Inheritance in Man，OMIMTM.McKusick-NathansInstitute of Genetic Medicine，Johns Hopkins University(Baltimore,Md.)和National Center for Biotechnology Information，National Library of Medicine(Bethesda,Md.)，截至2010年5月1日，万维网URL：http://www.ncbi.nlm.nih.gov/omim/和Online Mendelian Inheritance in Animals(OMIA)，一个关于动物物种(除了人和小鼠)的基因、遗传疾病和性状的数据库，在http://omia.angis.org.au/contact.shtml。
在一方面，本发明公开的主题提供了用于治疗患有病况、疾病或病症的受试者的方法，所述病况、疾病或病症涉及代谢重编程的细胞，所述代谢重编程的细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少一种代谢重编程剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在一方面，本发明公开的主题提供了用于治疗患有病况、疾病或病症的受试者的方法，所述病况、疾病或病症涉及谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度中的至少一种，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向受试者施用至少一种代谢重编程剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在一方面，本发明公开的主题涉及至少一种代谢重编程剂用于治疗病况、疾病或病症的用途，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，所述病况、疾病或病症涉及(i)代谢重编程的细胞，其活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，或者(ii)谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度中的至少一种。
在一方面，本发明公开的主题提供了药物组合物，其包含有效量的至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂和药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。在特定实施方案中，药物组合物还包含至少一种另外的治疗剂，所述另外的治疗剂选自由细胞毒性剂、免疫治疗剂、免疫抑制剂、放射治疗剂、抗炎剂和神经保护剂组成的组。
在特定实施方案中，所述方法或用途包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少两种代谢重编程剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少两种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在特定实施方案中，所述方法或用途包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少三种代谢重编程剂，每个所述代谢重编程剂降低选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组的不同代谢途径的活性。
在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂降低谷氨酰胺代谢。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是谷氨酰胺拮抗剂。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂选自由阿西维辛(acivicin)(L-(α-S,5S)-α-氨基-3-氯-4,5-二氢-5-异噁唑乙酸)，氮杂丝氨酸和6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)和5-重氮-4-氧代-L-正缬氨酸(L-DONV)组成的组。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物的前药。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是阿西维辛、氮杂丝氨酸、DON和L-DONV的前药。
在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂降低糖酵解。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是抑制己糖激酶的葡萄糖类似物。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)。
在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂增加脂肪酸氧化。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是5'AMP-活化的蛋白激酶(AMPK)活性的激活剂。在特定实施方案中，至少一种代谢重编程剂是二甲双胍。
在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是免疫病症。在特定实施方案中，代谢重编程的细胞包含免疫细胞。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是神经退行性病症。在特定实施方案中，代谢重编程的细胞包含神经元细胞。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症归因于由感染导致的CNS炎症或与之相关的病状(pathology)。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是脑疟疾。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是归因于不涉及感染的CNS炎症的病状或与之相关的病状。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是阿尔茨海默氏病。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是帕金森氏病。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是视神经脊髓炎。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是ARDS。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是关节炎。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是哮喘。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥。在特定实施方案中，用于治疗、预防或延迟移植排斥(例如同种异体移植物排斥，例如心脏同种异体移植物排斥)的方法进一步包括将细胞、组织或器官移植到受试者中。在特定实施方案中，细胞、组织或器官同种异体移植物包含MHC错配的同种异体移植物(例如，完全MHC错配)。在特定实施方案中，所述方法进一步包括向受试者施用有效量的免疫抑制剂。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是脑疟疾。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是狼疮。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是肺炎。在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症是肺纤维化。
在特定实施方案中，所述病况、疾病或病症不是包含多发性硬化的免疫病症。在特定的实施方案中，所述病况、疾病或病症不是选自由阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、亨廷顿氏病(Huntington's disease)、中风和短暂性缺血性脑损伤组成的组的神经退行性病症。
在一方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的ARDS的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中ARDS的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的ARDS的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的关节炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中关节炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的关节炎的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的哮喘的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中哮喘的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的哮喘的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中ALS的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的ALS的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的阿尔茨海默氏病的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中阿尔茨海默氏病的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的阿尔茨海默氏病的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的脑疟疾的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中脑疟疾的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的脑疟疾的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于预防或延迟需要其的受试者中、细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥的方法，所述方法包括以有效预防或延迟受试者中所移植的细胞、组织或器官的同种异体移植物排斥的量向正要进行、正在进行或已经进行细胞、组织或器官移植的受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在特定实施方案中，所述方法包括将细胞、组织或器官移植到受试者中。在特定实施方案中，所述方法进一步包括向受试者施用免疫抑制剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗、预防或延迟需要其的受试者中的同种异体移植物排斥的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的狼疮的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中狼疮的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的狼疮的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的视神经脊髓炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中视神经脊髓炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的视神经脊髓炎的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的帕金森氏病的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中帕金森氏病的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的帕金森氏病的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的肺炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中肺炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的肺炎的用途。
在一方面，本公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的肺纤维化的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中肺纤维化的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一方面，本发明公开的主题涉及有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂治疗需要其的受试者中的肺纤维化的用途。
在特定实施方案中，至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂包含谷氨酰胺拮抗剂。在特定实施方案中，至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂包含干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物。在特定实施方案中，至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂选由自阿西维辛、氮杂丝氨酸和DON以及L-DONV组成的组。在特定实施方案中，至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物的前药。在特定实施方案中，至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂是阿西维辛(L-(α-S,5S)-α-氨基-3-氯-4,5-二氢-5-异噁唑乙酸)、氮杂丝氨酸和6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)的前药。
在特定实施方案中，所述治疗方法(例如ARDS，关节炎，ALS，阿尔茨海默氏病，脑疟疾，同种异体移植物排斥，狼疮，视神经脊髓炎，帕金森氏病，肺炎，肺纤维化等)或用途进一步包括或涉及向受试者施用有效量的至少一种降低糖酵解的代谢重编程剂。在特定实施方案中，至少一种降低糖酵解的代谢重编程剂是抑制己糖激酶的葡萄糖类似物。在特定实施方案中，至少一种降低糖酵解的代谢重编程剂是是2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)。
在特定的实施方案中，所述治疗方法(例如ARDS，关节炎，ALS，阿尔茨海默氏病，脑疟疾，同种异体移植物排斥，狼疮，视神经脊髓炎，帕金森氏病，肺炎，肺纤维化等)或用途进一步包括或涉及向受试者施用有效量的至少一种增加脂肪酸氧化的代谢重编程剂。在特定实施方案中，至少一种增加脂肪酸氧化的代谢重编程剂是5'AMP-活化的蛋白激酶(AMPK)活性的激活剂。在特定实施方案中，至少一种增加脂肪酸氧化的代谢重编程剂是二甲双胍。
已经在上文中陈述了本发明公开的主题的某些方面，其全部或部分地由当前公开的主题来解决，其他方面将随着结合所附示例和附图进行的描述变得显而易见，如最佳描述在下文中。
附图说明
已经以一般术语描述了当前公开的主题，现在将参考附图，附图不一定按比例绘制，并且其中：
图1A显示代谢重编程是免疫细胞分化和功能的关键组成部分；
图1B显示靶向谷氨酰胺代谢以调节免疫效应功能；
图1C、图1D和图1E显示本公开的代谢重编程剂抑制抗原特异性效应CD4+T细胞增殖和功能。用溶媒、使用至少两种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法或使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理Thy1.2+WTB6小鼠。发现DON是一种非常有效的CD4+T细胞效应功能抑制剂。
图2A、图2B和图2C显示本公开的代谢重编程剂在体内抑制抗原特异性CD8+T细胞应答。用溶媒、使用至少两种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法或使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理Thy1.2+WT B6小鼠。发现DON是一种非常有效的CD8+T细胞效应功能抑制剂；
图3显示DON预防移植排斥并延长皮肤移植物存活。将来自Balb/c小鼠的小鼠全厚皮肤移植到B6小鼠，并且不用代谢重编程疗法处理小鼠(无处理)，或用使用至少两种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法、使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法或使用至少一种代谢重编程剂(例如DON)的代谢重编程疗法处理小鼠；
图4显示DON预防心脏移植排斥。将来自Balb/c小鼠的心脏移植到B6小鼠，并且不用代谢重编程疗法(溶媒)处理小鼠，或用使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理小鼠100天；
图5显示代谢重编程剂增加体内调节性T细胞(Treg)的相对频率。不用代谢重编程疗法(溶媒)处理小鼠，或用使用至少两种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法或使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理小鼠；
图6显示空白对照(mock)、无处理、或用使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理的哮喘中的重编程代谢；
图7显示使用至少一种代谢重编程剂(例如DON)的代谢重编程疗法治疗小鼠模型中的关节炎；
图8显示使用至少一种代谢重编程剂(例如DON)的代谢重编程疗法治疗小鼠模型中的肺炎；
图9A、图9B、图9C和图9D显示使用代谢重编程剂2-DG与代谢重编程剂二甲双胍组合的代谢重编程疗法通过抑制糖酵解抑制T细胞应答。图9A和图9B显示在基础条件下实时测量的，在存在或不存在单独的或组合的代谢重编程剂(2-DG，10mM；二甲双胍，50mM)的情况下，响应于抗-CD3/CD28(抗-CD3，2μg/ml；抗-CD28，2μg/ml)的静息CD4+细胞的ECAR和OCR。条形图显示实验终点(205min)时测量的ECAR和OCR的数据。数据显示为5次测量的平均值±SEM。图9C和图9D显示在存在培养基对照、单独2-DG、单独二甲双胍或2-DG+二甲双胍(2-DG，0.6mM；二甲双胍，1mM)的情况下，用抗-CD3刺激用细胞增殖染料eFluor670标记的幼稚脾细胞。图9C显示通过酶联免疫吸附测定(ELISA)来询问(interrogate)24小时IFN-γ向上清液的分泌。数据显示为三个独立样品的平均值±SEM。图9D显示CD4+和CD8+T细胞的72小时eFluor稀释。ns.，不显著，*p<0.05，**p<0.01，****p<0.0001(学生t检验)。数据代表至少两个独立实验；
图10A、10B、图10C显示至少两种代谢途径(例如糖酵解和谷氨酰胺分解)的组合抑制严重抑制T细胞应答。图10A显示在不同条件(抗-CD3，2μg/ml；抗CD28，2μg/ml；DON，5μM；2-DG，0.6mM；二甲双胍，1mM)中培养24小时的CD4+T细胞的谷氨酰胺酶活性。数据显示为三个独立实验的平均值±SEM。图10B和图10C显示用eFluor 670标记的，并在含有所示代谢重编程剂(DON，5μM；2-DG，0.6mM；二甲双胍，1mM)的培养基中用抗-CD3刺激的幼稚WT C57BL/6脾细胞。图10B显示如通过ELISA来询问的IFN-γ向上清液的24小时分泌。数据显示为三个独立样品的平均值±SEM。图10C显示通过稀释eFluor 670测量的72h时CD4+和CD8+T细胞的增殖。n.s.，不显著，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001(学生t检验)。数据代表至少两个独立实验；
图11显示不同培养条件下T细胞的细胞活力。在含有所示代谢重编程剂(DON，5μM；2DG，0.6mM；二甲双胍，1mM)或培养基对照的培养基中用抗-CD3(1μg/ml)刺激来自C57BL/6小鼠的脾细胞。通过流式细胞术在24h通过7-氨基放线菌素D(7-AAD)排除法测定细胞活力。数据是CD4+和CD8+细胞的合并结果，并以平均值±SEM显示。n.s.，不显著(ANOVA)。数据代表三个独立实验；
图12A和图12B显示DON不影响活化的T细胞的ECAR和OCR。在基础条件下实时测量的，在存在或不存在单独的或组合的代谢重编程剂(2-DG，10mM；二甲双胍，50mM；DON，30μg)的情况下，响应于抗-CD3/CD28(抗-CD3，2μg/ml；抗-CD28，2μg/ml)的静息CD4+细胞的ECAR(图12A)和OCR(图12B)。条形图显示实验终点(205min)时测得的ECAR和OCR数据。所有数据显示为五次测量的平均值±SEM。n.s.，不显著(学生t检验)。数据代表两个独立实验；
图13A、图13B、图13C和图13D显示代谢重编程剂抑制抗原特异性CD4+T细胞的增殖和功能，同时增加体内Treg的相对频率。将OT-II(Thy1.1+)CD4+T细胞过继转移至WT(Thy1.2+)受体小鼠中。受体用表达OVA的牛痘病毒感染并用溶媒、2-DG+二甲双胍或2-DG+二甲双胍+DON(2-DG，500mg/kg每日一次；二甲双胍150mg/kg每日一次；DON，1.6mg/kg每两日一次)处理3天。在第4天收获来自受体的脾细胞以询问抗原特异性T细胞和调节性T细胞的频率。通过流式细胞术分析Thy1.1+细胞相对于CD4+细胞的百分比(左)并绘制为累积数据(右)(图13A)。OT-II细胞用II类OVA肽(10μg/ml)离体再激发24小时(图13B)。通过ELISA来询问上清液中的IFN-γ产生。数据是平均值±SEM(n＝6)。Foxp3+细胞相对于CD4+细胞的百分比(左)并绘制为累积数据(右)(图13C)。OVA特异性Foxp3+T细胞：效应细胞的比例(图13D)。每个符号代表一个单独的小鼠。水平线表示平均值±SEM。n.s.，不显著，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001(学生t检验)。数据代表三次以上的独立实验；
图14A、图14B、图14C和图14D显示代谢重编程剂在体内抑制抗原特异性CD8+T细胞应答。对于图14A、图14B和图14C，将OT-I(Thy1.1+)CD8+T细胞过继转移至WT(Thy1.2+)受体小鼠中。用牛痘-OVA感染宿主，并用溶媒、使用至少两种代谢重编程剂(例如2-DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法或使用至少三种代谢重编程剂(例如2-DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理5天。在第6天收获宿主脾细胞以询问抗原特异性CD8+T细胞的增殖和功能。通过流式细胞术分析Thy1.1+细胞相对于CD8+细胞的百分比(左)并绘制为累积数据(右)(图14A)。IFN-γ产生细胞相对于CD8+细胞的百分比(左)并绘制为累积数据(右)(图14B)。OT-I细胞用I类OVA肽(10μ/ml)离体再激发24小时(图14C)。通过ELISA来询问上清液中IFN-γ的产生。数据是平均值±SEM(n＝5～6)。用体内CTL测定评估代谢重编程剂抑制内源性效应CD8+T细胞发育的能力(图14D)。转移靶细胞后10h测定特异性杀伤百分比。数据是平均值±SEM(n＝3只小鼠/组)。每个符号代表一个单独的小鼠。水平线表示平均值±SEM。n.s.，不显著，*p<0.05，**p<0.01，***p<0.001，****p<0.0001(学生t检验)。数据代表三次以上的独立实验；
图15A、图15B、图15C、图15D、图15E、图15F、图15G、图15H、图15I和图15J显示代谢重编程剂促进同种异体移植物存活。图15A显示Balb/c至C57BL/6的皮肤移植物存活，如每日通过评估排斥的宏观表征而监测的。图15B、图15C和图15D显示在光学显微镜下(出口，X100；入口：X200)移植后第7天的皮肤移植物组织学(苏木精和曙红(H&E)染色)的代表性显微照片。图15E显示第40天时Balb/c皮肤移植物的代表性照片。图15F显示Balb/c至C57BL/6心脏移植物存活，如每日通过心脏跳动的触诊而监测的。图15G、图15H、图15I和图15J显示在光学显微镜下(出口，X200；入口：X400)移植后指示天数的心脏移植物组织学(H&E染色)的代表性显微照片。代谢重编程处理从移植当天(第0天)开始直至在两种模型中出现排斥。所有药物的剂量与图13简要说明中描述的相同。**p<0.01，****p<0.001(对数秩分析)。数据代表两个独立实验；
图16显示了靶向谷氨酰胺代谢在哮喘小鼠模型中的功效。在没有药物的情况下，使小鼠对房屋粉尘螨抗原(HDM)敏感。经气管内再次攻击后，用溶媒或25处理小鼠。在该模型中，在急性肺再攻击中，25抑制病状、Th2细胞的募集/产生并降低HDM特异性IgE的水平。
图17A、图17B和图17C显示靶向谷氨酰胺代谢在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)小鼠模型中的功效。用Ips攻击小鼠(图17A)以诱导(ARDS)，并在第2和4天用DON处理。处理促进了更快的恢复(体重增加)和更少的肺损伤。
图18显示靶向谷氨酰胺代谢在肺纤维化小鼠模型中的功效。在气管内用博来霉素处理小鼠以诱导纤维化。DON处理的小鼠表现出肺损伤明显降低以及肺纤维细胞的募集/产生降低。
图19A和图19B显示靶向谷氨酰胺代谢以治愈脑疟疾的功效。在感染后第5天和第6天(随后死亡之前12小时)每隔一天用DON处理小鼠。DON在疾病如此晚期预防死亡的突出能力凸显了我们的方法在CNS炎症中的强大能力。
图20显示靶向谷氨酰胺代谢在视神经脊髓炎中的功效。将自身反应性T细胞过继转移至用PBS或25处理的小鼠中，并测量平均麻痹分数。
图21A和图21B显示靶向谷氨酰胺代谢在多发性硬化症中的功效。将动物免疫以诱导EAE(C57BL/6+MOG35-55)。从免疫接种当天(第0天，左)每日一次(q.d.)，或从发病之时(EAE疾病评分≥1，右)每日两次(b.d.)用溶媒或25处理小鼠。
图22显示体内筛选前药的结果：将Thy1.1+OT-1细胞过继转移至感染了牛痘ova的小鼠中。用前药或溶媒(V)处理小鼠，并监测Ova-特异性应答。在这种情况下，药物P1、P1-2和P3有效地抑制了T细胞应答。
图23A、图23B和图23C说明了静脉内施用DON(1)和14后，DON在猴血浆和脑脊液(CSF)中的体内药代动力学。1和14通过静脉内施用以1的1.6mg/kg当量向两只短尾猴给药，并通过LC/MS评估DON的血浆(0.25-6h)和CSF(30min)浓度。相对于1，14递送显著较低的DON血浆浓度。在CSF中观察到相反的结果，其中14递送显著更高的DON CSF浓度，在给药后30分钟，CSF与血浆比例提高10倍；注意术语“DON”、“DON前药”、“基于DON的前药”等后面的粗体数字是指当时于2016年7月31日提交的针对“谷氨酰胺类似物的前药”的国际PCT申请(代理人案号111232-00500)中公开的具体化合物，其整体通过引用并入本文。具体而言，除了1表示DON之外，粗体数字指前药(例如DON-前药)；
图24说明了(14)的物种特异性血浆稳定性；14在人、猪、狗和猴的血浆中稳定，但在小鼠血浆中迅速代谢；
图25说明了DON和基于DON的前药25、9、38和60的示例性结构；不同的N-氨基酸前体部分(例如亮氨酸、色氨酸)提供差异性血浆和微粒体稳定性；
图26A、图26B、图26C、图26D说明了DON前药9、25、38和60的体外血浆稳定性。通过去除N-保护基团发生代谢；乙酯和异丙酯在猪和人的血浆中均稳定；
图27A、图27B、27C、图27D说明了DON前药9、25、38和60的体外肝微粒体稳定性；所有前药均在人和猪的微粒体中显示出中-高度稳定性；
图28A、图28B、图28C、图28D、图28E、图28F、图28G、图28H、图28I和图28J说明了9、25、38和60在人全血和猪全血中的离体研究的结果；与血浆相比，DON前药选择性地将DON递送至人和猪中的PBMC；与DON相比，PBMC/血浆比提高了10-100+倍；
图29A、图29B、图29C、图29D和图29E说明了用DON前药9、25、38和60进行的猪体内研究的结果；与血浆相比，DON前药选择性地将DON递送至PBMC；与DON相比，PBMC/血浆比例提高了6倍至10倍；
图30A、30B、30C说明了化合物甲基-POM 14及其衍生物的血浆稳定性；以及
图31说明了用于细胞内靶向和脑渗透的基于N-酰基烷氧基DON的前药类似物的示例性结构；向“桥”添加空间位阻可能导致较慢的水解；
专利或申请文件含有至少一个彩图。本专利或专利申请公开带有彩图的复印件将根据要求由专利局提供并支付必要的费用。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开的主题，其中示出了本发明公开主题的一些但非全部实施方案。相似的数字通篇指代相似的元素。本公开的主题可以以许多不同的形式来实施，而不应被解释为限于在此阐述的实施方式；而是，提供这些实施方式以使本公开将满足适用的法律要求。事实上，本文所阐述的本发明公开的主题的许多修改和其它实施方案将被本领域技术人员想到，其具有在前面的描述和相关附图中给出的教导的益处。因此，应当理解的是，本发明公开的主题不限于所公开的具体实施方案，并且旨在将修改和其他实施方案包括在所附权利要求的范围内。
本发明公开的主题证实，某些病况、疾病或/或病症涉及代谢重编程细胞，异常、有害和/或不健康状态下的代谢重编程细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种、至少两种或至少三种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。应该理解的是，细胞的异常、有害和/或不健康状态是指对其细胞受到病况、疾病或病症影响的受试者的影响或相对于该受试者的影响，而不是对在异常、有害和/或不健康状态下以被认为与至少一种、至少两种或至少三种代谢途径(例如，谷氨酰胺代谢，糖酵解和/或脂肪酸合成)的活性增加成比例的方式表现出增强的繁衍(thrive)能力的细胞本身的影响或相对于该细胞本身的影响。
本发明公开的主题已经证实，本文称为“代谢重编程病症”的这种病况、疾病和/或病症中的某些适合于使用至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂治疗，所述至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂降低至少一种、至少两种或至少三种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。在一些情况下，所述代谢重编程病症包括涉及谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度的病况、疾病或病症。
如本文所用，术语“谷氨酰胺代谢过度”意指与不患类似疾病或病况的受试者中谷氨酰胺代谢活性的量相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中谷氨酰胺代谢活性的量增加，例如增加近100％，100％，200％，300％，400％，500％，600％，700％，800％，900％，1000％或者更多。如本文所用，术语“谷氨酰胺代谢异常”意指与不患类似病况、疾病或病症的受试者中的谷氨酰胺活性相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中谷氨酰胺的生物活性发生变化，例如恶性、赘生性或其他病理性细胞过程(例如免疫病症、神经退行性病症、炎性病症等)的生长和/或增殖中谷氨酰胺利用增加。
如本文所用，术语“糖酵解代谢过度”意指与不患类似疾病或病况的受试者中糖酵解代谢活性的量相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中糖酵解代谢活性的量增加，例如增加近100％，100％，200％，300％，400％，500％，600％，700％，800％，900％，1000％或者更多。如本文所用，术语“糖酵解代谢异常”意指与不患类似病况、疾病或病症的受试者中的糖酵解活性相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中糖酵解的生物活性发生变化，例如恶性、赘生性或其他病理性细胞过程(例如免疫病症、神经退行性病症、炎性病症等)的生长和/或增殖中葡萄糖利用增加。
如本文所用，术语“脂肪酸合成过度”意指与不患类似病况、疾病或病症的受试者中脂肪酸合成的量相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中脂肪酸合成的量增加，例如增加近100％，100％，200％，300％，400％，500％，600％，700％，800％，900％，1000％或者更多。如本文所用，术语“脂肪酸合成异常”意指与不患类似病况、疾病或病症的受试者中的脂肪酸合成相比，患有病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的受试者中脂肪酸合成的生物活性发生变化，例如恶性、赘生性或其他病理性细胞过程(例如免疫病症、神经退行性病症、炎性病症等)的生长和/或增殖中脂肪酸利用增加。
如本文所用，“代谢重编程的”细胞是指这样的细胞：其中至少一种、至少两种或至少三种代谢途径(例如谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成)的活性响应于细胞对细胞高能量和生物合成需求而增加，以使异常、有害和/或不健康状态下的细胞被激活、发挥功能、生长、增殖和/或存活。如本文所用，“代谢重编程剂”是指这样的剂：其能够逆转细胞的代谢重编程，使其从一种细胞(异常、有害和/或不健康状态下的该细胞的激活、发挥功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种、至少两种或至少三种代谢途径(例如谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成)的活性增加)逆转为另一种细胞(异常、有害和/或不健康状态下的该细胞的繁衍能力(例如激活、发挥功能、生长、增殖和/或存活)降低或丧失)。在一些情况下，“代谢重编程剂”抑制谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度和脂肪酸合成异常和/或过度中的至少一种、至少两种或全部。
用于代谢重编程的本公开组合物、方法和剂可以提供许多优于现有疗法的优点，包括但不限于抑制效应T细胞，同时增强调节性T细胞，促进免疫耐受而非抑制它，为全身代谢提供积极作用(例如，避免例如类固醇诱导的代谢综合征/糖尿病的病况)，抑制CMV和其他病毒的复制以及免疫抑制的其它并发症，以及提供如体内研究所证实的强大治疗指数(例如，由于基于代谢需求的细胞选择性)。
现在将在下文中参照附图更充分地描述本公开的主题，其中示出了本发明的一些但非全部实施方案。相似的数字通篇指代相似的元素。本公开的主题可以以许多不同的形式来实施，而不应被解释为限于在此阐述的实施方式；而是，提供这些实施方式以使本公开将满足适用的法律要求。事实上，本文所阐述的本发明公开的主题的许多修改和其它实施方案将被本领域技术人员想到，其具有在前面的描述和相关附图中给出的教导的益处。因此，应当理解的是，本发明公开的主题不限于所公开的具体实施方案，并且旨在将修改和其他实施方案包括在所附权利要求的范围内。
I.使用代谢重编程剂的治疗方法
在一方面，本发明公开的主题提供了用于治疗患有病况、疾病或病症的受试者的方法，所述病况、疾病或病症涉及代谢重编程的细胞，代谢重编程的细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少一种代谢重编程剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在特定实施方案中，本发明公开的主题提供了用于治疗病况、疾病或病症的方法，所述病况、疾病或病症涉及代谢重编程的细胞，代谢重编程的细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于谷氨酰胺代谢活性增加，所述方法包括向受试者施用有效量的降低谷氨酰胺代谢活性的剂。
在一些方面，本发明公开的主题提供了用于治疗患有病况、疾病或病症的受试者的方法，所述病况、疾病或病症涉及谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度中的至少一种，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向受试者施用至少一种代谢重编程剂，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在特定实施方案中，本发明公开的主题提供了用于治疗患有病况、疾病或病症的受试者的方法，所述病况、疾病或病症涉及谷氨酰胺代谢异常和/或过度，所述方法包括向受试者施用有效量的降低谷氨酰胺代谢活性的剂。
通常，本公开的方法导致受试者的病况、疾病或病症(例如代谢重编程病症)的严重程度降低。术语“降低”是指抑制(inhibit、suppress)、减弱(attenuate)、减少(diminish)、阻止(arrest)或稳定(stabilize)病况、疾病或病症的症状。如本文所用，术语“治疗(treat,treating,treatment)”等是指减轻或改善疾病或病况和/或与其相关的症状。应该理解，虽然不排除，但治疗疾病或病况不需要所述病症、病况或与其相关的症状完全消除。
在一些实施方案中，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少两种代谢重编程剂，所述至少两种代谢重编程剂降低至少两种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。在其他实施方案中，所述方法包括以有效治疗所述病况、疾病或病症的量向所述受试者施用至少三种代谢重编程剂，每个所述代谢重编程剂降低选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组的不同代谢途径的活性。在其他实施方案中，所述方法包括向所述受试者施用至少四种、五种、六种或更多种代谢重编程剂。
术语“受试者”和“患者”在本文中可互换使用。在本发明的许多实施方案中，由本公开的方法、用途、代谢重编程剂和包含那些剂的组合物治疗的受试者理想地是人类受试者，但应理解，本文所述方法对于所有脊椎动物物种都是有效的，所有脊椎动物物种旨在被包括在术语“受试者”中。因此，“受试者”可以包括用于医疗目的的人类受试者，例如用于治疗现有病况或疾病或预防性治疗以预防病况或疾病的发作，或用于医疗、兽医目的或发育目的的动物受试者。合适的动物受试者包括哺乳动物，包括但不限于灵长类动物，例如人，猴，猿等；牛科动物，例如牛(cattle,oxen)等；绵羊类，例如绵羊等；山羊类，例如山羊等；猪科动物，例如猪(pig,hog)等；马科动物，例如马、驴、斑马等；猫科动物，包括野猫和家猫；犬科动物，包括狗(dog)；兔类，包括家兔(rabbit)、野兔(hare)等；和啮齿动物，包括小鼠、大鼠等。动物可以是转基因动物。在一些实施方案中，受试者是人，包括但不限于胎儿、新生儿、婴儿、青少年和成人受试者。进一步地，“受试者”可以包括患有或疑似患有病况或疾病的患者。
A.免疫病症
本发明的一些方面涉及至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂，单独地或任选地与免疫抑制剂和/或抗炎剂组合，治疗免疫病症(例如，自身免疫病症)的用途。因此，在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是免疫病症。在这样的实施方案中，代谢重编程的细胞包含免疫细胞。这样的免疫细胞(异常、有害或不健康状态下该免疫细胞的激活、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种、至少两种或至少三种代谢途径的代谢活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组)的实例包括但不限于抗原特异性效应CD4+T细胞，抗原特异性效应CD8+t细胞和调节性T细胞。
如本文所用，术语“免疫病症”包括涉及免疫系统的疾病，其可以包括但不限于过敏症、自身免疫疾病、免疫复合物疾病、免疫缺陷疾病和免疫系统癌症。自身免疫是生物体无法将其自身组成部分(低至亚分子水平)识别为“自我”，其导致针对其自身细胞和组织的免疫应答。由这种异常免疫应答引起的任何疾病均称为自身免疫疾病。不需要的免疫应答可以是例如与自身免疫病症、移植物、过敏症或炎性病症相关的免疫应答。
可用本公开的方法、用途和包含一种或多种代谢重编程剂的组合物治疗的示例性自身免疫疾病和病症包括例如，炎性应答，例如炎性皮肤病，包括银屑病和皮炎(如特应性皮炎)；皮肌炎(dermatomyositis)；系统性硬皮病和硬化症；与炎性肠病有关的应答(例如克罗恩氏病(Crohn’s disease)和溃疡性结肠炎)；呼吸窘迫综合症(包括成人呼吸窘迫综合症；ARDS)；皮炎；脑膜炎；脑炎；葡萄膜炎；结肠炎；肾小球肾炎；过敏病况，例如湿疹和哮喘及涉及T细胞浸润和慢性炎性应答的其它病况；动脉粥样硬化；白细胞粘附缺陷；类风湿性关节炎；系统性红斑狼疮(SLE)；糖尿病(如I型糖尿病和胰岛素依赖性糖尿病)；多发性硬化症；雷诺氏综合症(Reynaud’s syndrome)；自身免疫性甲状腺炎；特应性脑脊髓炎；修格兰氏综合征(Sjorgen's syndrome)；幼发型糖尿病；通常见于结核病、结节病、多肌炎、肉芽肿病和脉管炎中的与细胞因子和T淋巴细胞介导的急性和迟发性超敏反应有关的免疫应答；恶性贫血(阿狄森氏病(Addison’s disease))；涉及白细胞渗出的疾病；中枢神经系统(CNS)炎性病症；多器官损伤综合症；溶血性贫血(包括但不限于冷球蛋白血症(cryoglobinemia)或库姆斯阳性贫血(Coombs positive anemia))；重症肌无力；抗原-抗体复合物介导的疾病；抗肾小球基膜病；抗磷脂综合症；过敏性神经炎；格雷夫斯病(Grave's disease)；兰伯特-伊顿(Lambert-Eaton)肌无力综合症；大疱性类天疱疮；天疱疮；自身免疫性多内分泌腺病；赖特氏病(Reiter’s disease)；僵人综合症(stiff-man syndrome)；贝切特病(Behcet disease)；巨细胞动脉炎；免疫复合物肾炎；IgA肾病；IgM多发性神经病变；免疫性血小板减少性紫癜(ITP)或自身免疫性血小板减少症，和自身免疫性溶血性疾病，桥本氏甲状腺炎(Hashimoto's thyroiditis)，韦格纳氏肉芽肿(Wegener'sgranulomatosis)，与惰性淋巴瘤相关的冷凝集素病，获得性因子VIII抑制物疾病等。
术语“免疫病症”是涉及免疫系统的疾病，其可以包括但不限于过敏症、自身免疫疾病、免疫复合物疾病、免疫缺陷疾病和免疫系统癌症。术语“自身免疫疾病”可以包括但不限于急性播散性脑脊髓炎，阿狄森氏病，强直性脊柱炎，抗磷脂抗体综合征，再生障碍性贫血，自身免疫性肝炎，自身免疫性卵巢炎，乳糜泻，克罗恩氏病，糖尿病，妊娠期类天疱疮，古德帕斯彻综合征(Goodpasture's syndrome)，格雷夫斯病(Grave's disease)，格林-巴利综合征(Guillan-Barre syndrome)，桥本氏病(Hashimoto's disease)，特发性血小板减少性紫癜，红斑狼疮，多发性硬化症，重症肌无力，眼阵挛-肌阵挛综合征，视神经炎，奥德氏甲状腺炎(Ord's thyroiditis)，天疱疮，恶性贫血，多发性关节炎，原发性胆汁性肝硬化，类风湿性关节炎，赖特氏综合征，修格兰氏综合征，高安氏动脉炎(Takayasu's arteritis)，温抗体型自身免疫性溶血性贫血和韦格纳氏肉芽肿。术语“慢性炎性疾病”可包括但不限于结核病，慢性胆囊炎，支气管扩张症，溃疡性结肠炎，矽肺病和其他尘肺病以及上述列举的自身免疫疾病。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是ARDS。
因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的ARDS的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中ARDS的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是关节炎。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的关节炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中关节炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是哮喘。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的哮喘的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中哮喘的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
本公开的方法、组合物和剂可以用于治疗或预防移植排斥。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥。因此，在一方面，本公开的主题提供了用于在需要其的受试者中预防或延迟细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥的方法，所述方法包括以有效预防或延迟受试者中所移植的细胞、组织或器官的同种异体移植物排斥的量向正要进行、正在进行或已经进行细胞、组织或器官移植的受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在具体的实施方案中，用于预防或延迟心脏同种异体移植物排斥的方法包括向正要进行、正在进行或已经进行心脏同种异体移植的受试者施用有效量的至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂，所述代谢重编程剂选自由降低谷氨酰胺代谢活性的代谢重编程剂、降低糖酵解活性的代谢重编程剂和降低脂肪酸合成活性的代谢重编程剂组成的组，从而预防或延迟受试者中心脏同种异体移植物的排斥。在一些实施方案中，接受心脏同种异体移植物的受试者相对于心脏同种异体移植物的供体是完全MHC错配的。在一些实施方案中，向受试者施用至少一种代谢重编程剂以预防或延迟心脏同种异体移植物排斥。在一些实施方案中，向受试者施用至少两种代谢重编程剂以预防或延迟心脏同种异体移植物排斥。在一些实施方案中，向受试者施用至少三种代谢重编程剂以预防或延迟心脏同种异体移植物排斥。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是移植物抗宿主疾病(GVHD)。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗或预防需要其的受试者中的GVHD的方法，所述方法包括以有效治疗或预防受试者中GVHD的量向正要进行、正在进行或已经进行细胞、组织或器官移植的受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是狼疮。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的狼疮的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中狼疮的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是多发性硬化症。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的多发性硬化症的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中多发性硬化症的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在另一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中预防多发性硬化症的方法，所述方法包括以有效预防受试者中多发性硬化症的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。如本文所用，在多发性硬化症背景下的“预防”包括预防疾病的发作以及疾病的进展和/或进展的严重程度。在一些实施方案中，预防方法包括选择处于发展多发性硬化症风险中的受试者。例如，认为具有患有多发性硬化症的一级亲属，例如父母或同胞会增加个体发展疾病的风险。如此，该方法预期选择这样的受试者并向受试者施用至少一种代谢重编程剂以预防受试者中多发性硬化症的发作。在一些实施方案中，预防方法包括预防多发性硬化症的进展和/或进展的严重程度。在这样的实施方案中，可以向受试者，例如最近被诊断为患有多发性硬化症的受试者，施用至少一种代谢重编程剂以预防疾病进展。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是视神经脊髓炎。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的视神经脊髓炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中视神经脊髓炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是肺炎。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的肺炎的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中肺炎的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是肺纤维化。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于治疗需要其的受试者中的肺纤维化的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中肺纤维化的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症不是包含多发性硬化症的免疫病症。
B.神经退行性病症
本发明的一些方面涉及至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂，单独地或任选地与神经保护剂、神经营养因子、神经再生剂、免疫抑制剂和/或抗炎剂组合，治疗神经退行性病症的用途。因此，在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是神经退行性病症。在这样的实施方案中，代谢重编程的细胞包括神经元细胞。这样的神经元细胞(异常、有害或不健康状态下该神经元细胞的激活、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种、至少两种或至少三种代谢途径的代谢活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组)的实例包括但不限于神经胶质细胞(例如小神经胶质细胞)和星形胶质细胞。
“神经退行性病症”是特征在于神经元的结构或功能逐渐丧失的疾病、病症或病况(例如神经元或其他神经细胞的退化或功能障碍)。此类疾病、病症或病况包括但不限于青光眼，以及神经系统的神经退行性疾病、病症或病况，例如肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、三叉神经痛、舌咽神经痛、贝耳氏麻痹(Bell’s Palsy)、重症肌无力、肌萎缩症、进行性肌萎缩症、原发性侧索硬化症(PLS)、假性延髓麻痹、进行性延髓麻痹、脊髓性肌萎缩、遗传性肌萎缩、椎间盘综合征(invertebrate disk syndrome)、颈椎病、神经丛病症(plexusdisorder)、胸廓出口破坏综合征、周围神经病、吡咯紫质沉着症(prophyria)、阿尔兹海默氏病、亨廷顿氏病、帕金森氏病、帕金森氏plus病(Parkinson's-plus disease)、多系统萎缩、进行性核上性麻痹、皮质基底节变性、脱髓鞘疾病、格林-巴利综合征、多发性硬化症、恰克-马利-杜斯氏病(Charcot-Marie-Tooth disease)、朊病毒病，克罗伊茨费尔特-雅各布病(Creutzfeldt-Jakob disease)、Gerstmann-Straussler-Scheinker综合征(GSS)、致命性家族性失眠症(FFI)、牛海绵状脑病(BSE)、皮克氏病(Pick's disease)和癫痫，或与之相关。
神经系统的其它神经退行性疾病、病症或病况，例如酒精中毒，亚历山大氏病(Alexander's disease)，阿尔珀氏病(Alper's disease)，共济失调毛细血管扩张症，巴滕病(Batten disease)(也称为Spielmeyer-Vogt-Sjogren-Batten病)，卡纳万病(Canavandisease)，柯凯因综合征(Cockayne syndrome)，糖尿病性神经病，额颞叶变性，肯尼迪病(Kennedy's disease)，克拉伯氏病(Krabbe's disease)，神经疏螺旋体病(neuroborreliosis)，马查多-约瑟夫病(Machado-Joseph disease，3型脊髓小脑性共济失调)，湿或干性黄斑变性，尼曼皮克病(Niemann Pick disease)，佩-梅病(Pelizaeus-Merzbacher disease)，光感受器退行性疾病例如色素性视网膜炎和相关疾病，雷富孙氏病(Refsum's disease)，桑德霍夫氏病(Sandhoff's disease)，谢尔德氏病(Schilder'sdisease)，继发于恶性贫血的脊髓亚急性联合变性，Spielmeyer-Vogt-Sjogren-Batten病(也称为巴腾病)，脊髓小脑性共济失调(具有不同特征的多种类型)，斯-里-奥病(Steele-Richardson-Olszewski disease)，和脊髓痨，或与之相关。
本公开主题的几个其他方面涉及纠正与大范围遗传性脑疾病相关的缺陷。例如，遗传性脑疾病可以包括但不限于肾上腺脑白质营养不良，胼胝体发育不全，艾卡尔迪综合征(Aicardi Syndrome)，阿尔珀氏病，阿尔茨海默氏病，巴特综合征(Barth Syndrome)，巴滕病，CADASIL，小脑变性，法布里氏病(Fabry's Disease)，Gerstmann-Straussler-Scheinker病，亨廷顿氏病和其他三联体重复疾病，利氏病(Leigh's Disease)，莱-纳综合征(Lesch-Nyhan Syndrome)，缅克斯病(Menkes Disease)，线粒体肌病和NINDS空洞脑(NINDS Colpocephaly)。
在其他实施方案中，神经退行性疾病、病症或病况是选自由以下组成的组的神经系统的疾病、病症或病况或与之相关：肌萎缩性侧索硬化症(ALS)、三叉神经痛、舌咽神经痛、贝耳氏麻痹、重症肌无力、肌萎缩症、进行性肌萎缩症、原发性侧索硬化症(PLS)、假性延髓麻痹、进行性延髓麻痹、脊髓性肌萎缩、遗传性肌萎缩、椎间盘综合征、颈椎病、神经丛病症、胸廓出口破坏综合征、周围神经病、吡咯紫质沉着症、阿尔兹海默氏病、亨廷顿氏病、帕金森氏病、帕金森氏plus病、多系统萎缩、进行性核上性麻痹、皮质基底节变性、脱髓鞘疾病、格林-巴利综合征、多发性硬化症、恰克-马利-杜斯氏病、朊病毒病，克罗伊茨费尔特-雅各布病、Gerstmann-Straussler-Scheinker综合征(GSS)、致命性家族性失眠症(FFI)、牛海绵状脑病(BSE)、皮克氏病，癫痫，酒精中毒，亚历山大氏病，阿尔珀氏病，共济失调毛细血管扩张症，巴滕病，卡纳万病，柯凯因综合征，糖尿病性神经病，额颞叶变性，肯尼迪病，克拉伯氏病，神经疏螺旋体病，马查多-约瑟夫病(3型脊髓小脑性共济失调)，湿或干性黄斑变性，尼曼皮克病，佩-梅病，光感受器退行性疾病，雷富孙氏病，桑德霍夫氏病，谢尔德氏病，继发于恶性贫血的脊髓亚急性联合变性，Spielmeyer-Vogt-Sjogren-Batten病(也称为巴腾病)，脊髓小脑性共济失调(具有不同特征的多种类型)，斯-里-奥病病，和脊髓痨，或与之相关。
在又一些实施方案中，神经退行性疾病、病症或病况包括一种或多种继发于疾病、病症、病况或在神经系统之外具有主要作用的疗法的病况，其选自由以下组成的组：周围神经病或由糖尿病，癌症，肝炎，肾功能障碍，科罗拉多蜱热(Colorado tick fever)，白喉，麻风病，莱姆病，结节性多动脉炎，类风湿性关节炎，结节病，干燥综合征，梅毒，系统性红斑狼疮，病毒性脑炎和淀粉样变性引起的神经痛。在一些实施方案中，所述疾病、病症或病况是病毒性脑炎。
在其他实施方案中，神经退行性疾病、病症或病况与选自由以下组成的组的疼痛相关：慢性疼痛，纤维肌痛，脊柱疼痛，腕管综合征(carpel tunnel syndrome)，癌症引起的疼痛，关节炎，坐骨神经痛，头痛，手术引起的疼痛，肌肉痉挛，背痛，内脏痛，受伤引起的疼痛，牙痛，神经痛如神经原性或神经病理性疼痛，神经炎症或损伤，带状疱疹，椎间盘突出，韧带撕裂和糖尿病。
在进一步的实施方案中，神经退行性疾病、病症或病况与神经系统的一种或多种损伤相关。在特定实施方案中，神经系统的一种或多种损伤与由暴露于一种或多种剂引起的神经损伤相关，所述剂选自由毒性化合物，重金属，工业溶剂，药物，化学治疗剂，氨苯砜，降低胆固醇的药物，心脏或血压药物和甲硝唑组成的组。
在更特定的实施方案中，神经系统的一种或多种损伤与由一种或多种病况引起的神经损伤相关，所述病况选自由烧伤，创伤，手术，事故，局部缺血，长时间暴露于低温，中风，颅内出血和脑出血组成的组。
在其他实施方案中，神经退行性疾病、病症或病况包含精神障碍。在特定实施方案中，精神障碍选自由以下组成的组：精神分裂症(schizophrenia)，妄想性障碍，分裂情感性障碍，精神分裂症(schizopheniform)，共有型精神病性障碍，精神病，偏执型人格障碍，分裂样人格障碍，边缘型人格障碍，反社会型人格障碍，自恋型人格障碍，强迫症，谵妄，情绪障碍，双相型障碍，抑郁症，应激障碍，恐慌性障碍，广场恐怖症，社交恐怖症，创伤后应激障碍，焦虑性障碍和冲动控制障碍。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是阿尔兹海默氏病。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中治疗或预防阿尔兹海默氏病的方法，所述方法包括以有效治疗或预防受试者中阿尔兹海默氏病的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中治疗或预防肌萎缩性侧索硬化症(ALS)的方法，所述方法包括以有效治疗受试者中ALS的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是帕金森氏病。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中治疗或预防帕金森氏病的方法，所述方法包括以有效治疗或预防受试者中帕金森氏病的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
相信，某些本公开的代谢重编程剂和组合物在治疗CNS炎性疾病中特别有用。具体地说，图23A、图23B、图23C、图30A、图30B、图30C和图31中描述的数据证明，某些代谢重编程剂(例如谷氨酰胺类似物的前药，例如DON前药)有效地将DON靶向并递送至脑，例如，在给药后30分钟达到高达10倍增强的CSF与血浆比例。因此，预期将某些本公开的代谢重编程剂用于治疗CNS炎性疾病，例如由于它们选择性递送降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂至CNS的能力。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症是归因于由感染导致的CNS炎症的病状或与之相关的病状。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中治疗或预防归因于由感染导致的CNS炎症的病状的方法，所述方法包括以有效治疗或预防由感染导致的CNS炎症的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了用于治疗或预防脑疟疾的方法，所述方法包括以有效治疗或预防脑疟疾的量向所述受试者施用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂治疗或预防CNS炎症和/或病状的症状。在一些实施方案中，所述方法包括选择患有感染的受试者(例如脑疟疾，例如测试病原体呈阳性的受试者，例如感染恶性疟原虫)以用至少一种代谢重编程剂治疗。
在其他实施方案中，所述病况、疾病或病症是由不涉及感染的CNS炎症导致的病状或与之相关的病状。因此，在一个方面，本发明公开的主题提供了用于在需要其的受试者中治疗或预防由不涉及感染的CNS炎症导致的病状的方法，所述方法包括以有效治疗或预防受试者中CNS炎症的量向所述受试者施用至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂，由此治疗或预防受试者中由CNS炎症导致的病状或与之相关的病状。在一些实施方案中，所述方法包括选择这样的受试者：该受试者具有由不涉及感染的CNS炎症导致的病状或与之相关的病状。例如，患有病状的受试者可以针对一种或多种炎症标志物(例如红细胞沉降率(ESR)、C-反应蛋白(CRP)和/或血浆粘度(PV))进行血液测试，在一种或多种炎症标志物测试呈阳性后，可以测试受试者的感染。可以选择测试炎症呈阳性且感染呈阴性的患有病状的受试者用于用至少一种代谢重编程剂治疗，以治疗由不涉及感染的CNS炎症导致的病状或与之相关的病状。这种病状的实例包括但不限于肌萎缩性侧索硬化症、阿尔茨海默氏病和帕金森氏病。
在一些实施方案中，所述病况、疾病或病症不是选自由阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、亨廷顿氏病、中风和短暂性脑缺血性脑损伤组成的组的神经退行性病症。
II.代谢重编程剂
本发明公开的主题预期与本文所述的方法、用途和组合物相关的各种剂的用途。某些本文所述的方法和组合物涉及细胞的代谢重编程，其使用本文所述的至少一种代谢重编程剂来治疗病况、疾病或病症，所述病况、疾病或病症涉及代谢重编程的细胞，所述代谢重编程的细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种、至少两种或至少三种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。本文所述的方法和组合物的一些方面涉及使用本文所述的至少一种代谢重编程剂来治疗病况、疾病或病症，所述病况、疾病或病症涉及至少一种、至少两种或至少三种代谢途径异常和/或过度，所述代谢途径异常和/或过度选自由谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度组成的组。
如本文所用，“代谢重编程剂”通常是指调节细胞中至少一种代谢途径的代谢活性的剂，例如改变细胞的活化、功能、生长、增殖和/或存活。如本文所用，“调节”广义上是指引起或促进目标分子、过程、途径或现象的定性或定量改变、变化或修饰。没有限制，这样的改变可以是增加、降低、结合特征的改变，或过程、途径或现象的不同组分或分支的相对强度或活性的改变。术语“调节剂”广义上是指引起或促进目标过程、途径或现象的定性或定量改变、变化或修饰的任意分子或剂。如本文所用，术语“调节剂”包含代谢途径或靶标的抑制剂和激活剂。例如，“调节剂”包含参与谷氨酰胺代谢的组分、参与糖酵解的组分和/或参与脂肪酸代谢(例如脂肪酸合成或脂肪酸氧化)的组分的表达和/或活性的抑制剂和活化剂。
如本文所用，短语“调节代谢途径”是指调节代谢途径的至少一种组分的活性。本文预期，代谢途径的调节剂可以是例如受体配体(例如小分子、抗体、siRNA)，配体螯合剂(例如抗体、结合蛋白)，途径组分的磷酸化调节剂或这些调节剂的组合。本领域技术人员可以容易地测试一种剂以确定它是否调节代谢途径，例如通过评估培养细胞中由该途径控制的受体的磷酸化状态或下游蛋白质或酶的表达或合成，并将结果与无调节剂处理的细胞比较。与在不存在调节剂的情况下培养的细胞中的受体的磷酸化水平或下游蛋白质或酶的表达或合成水平相比，如果细胞培养物中受体的磷酸化水平或下游蛋白质或酶的表达或合成水平降低至少20％，则调节剂被确定为代谢途径调节剂；优选地，在存在代谢途径调节剂的情况下，磷酸化水平或下游蛋白质或酶的表达或合成改变至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％，至少90％，至少95％或至少99％。
术语“减少(decrease)”，“降低的(reduced)”，“降低(reduction)”，“减少(decrease)”或“抑制(inhibit)”在本文中全部用于通常意指减少统计学显著量。然而，为避免疑义，“降低的(reduced)”，“降低(reduction)”，“减少(decrease)”或“抑制(inhibit)”意指与参考水平相比减少至少10％，例如减少至少约20％，或至少约30％，或至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％，其中所述减少小于100％。在一个实施方案中，与参考水平相比，所述减少包括100％减少(例如与参考样品相比不存在的水平)，或10-100％之间的任意减少。
术语“增加的”、“增加”、“增强”或“激活”在本文中全部用于通常意指增加统计学显著量；为避免任何疑义，术语“增加的”，“增加”、“增强”或“激活”意指与参考水平相比增加至少10％，例如，与参考水平相比，增加至少约20％，或至少约30％，或至少约40％，或至少约50％，或至少约60％，或至少约70％，或至少约80％，或至少约90％或至多且包括100％增加或10-100％之间的任意增加，或与参考水平相比，增加至少约2倍，或至少约3倍，或至少约4倍，或至少约5倍或至少约10倍增加，或2倍至10倍或更多倍之间的任意增加。
本文预期的某些方法、组合物和剂调节免疫应答和/或炎性应答。在降低免疫应答或炎症的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前免疫应答或炎症的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使免疫应答或炎症降低至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％。在增加免疫应答或炎症的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前免疫应答或炎症的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使免疫应答或炎症增加至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％，至少约2倍，或至少约3倍，或至少约4倍，或至少约5倍或至少约10倍增加，或2倍和10倍或更多倍之间的任意增加。
本文预期的某些方法、组合物和剂调节神经元细胞的神经退行性变、功能障碍和/或存活。在降低神经元细胞的神经退行性变和/或功能障碍的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前神经元细胞的神经退行性变和/或功能障碍的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使神经元细胞的神经退行性变和/或功能障碍降低至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％。在增加或促进神经元细胞存活的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前神经元细胞存活的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使神经元细胞存活增加或促进至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％，至少约2倍，或至少约3倍，或至少约4倍，或至少约5倍或至少约10倍增加，或2倍和10倍或更多倍之间的任意增加。
术语“统计学显著的”或“显著地”是指统计学显著性，并且通常意指低于标记物标准浓度或更低浓度的两个标准偏差(2SD)。该术语是指存在差异的统计学证据。它被定义为在零假设实际为真时做出拒绝零假设的决定的概率。该决定通常用p值来做出。
如本文在一些背景中更具体地使用的，“调节(modulates)”，“调节(modulating)”和“调节(modulation)”可互换使用且指以下任意一种或组合：谷氨酰胺代谢降低、糖酵解降低和脂肪酸合成降低。在其它背景中，“调节(modulates)”，“调节(modulating)”和“调节(modulation)”可互换使用且指以下任意一种或组合：谷氨酰胺代谢增加、糖酵解增加和脂肪酸合成增加。在某些背景中，“调节(modulates)”，“调节(modulating)”和“调节(modulation)”可互换使用且是指氧化磷酸化增加中的任何一种或组合。
谷氨酰胺(2-氨基-4-氨基甲酰丁酸)被细胞用于生物能量和生物合成需求。谷氨酰胺可用作氨基酸用于蛋白质合成，作为碳源，或作为主要氮供体用于细胞中多种必需生物合成反应。一旦被细胞摄取，许多谷氨酰胺被线粒体谷氨酰胺酶转化为谷氨酸。谷氨酰胺和谷氨酸都有利于合成代谢；谷氨酰胺为核苷酸和己糖胺合成提供氮，而谷氨酸是合成许多非必需氨基酸的氮供体。谷氨酸可用于支持NADPH的产生或转化为代谢中间体丙酮酸和α-酮戊二酸。如本文所用，术语“谷氨酰胺代谢”或“谷氨酰胺代谢活性”是指涉及谷氨酰胺的化学反应、酶和途径。如本文所用，术语“谷氨酰胺代谢途径”是涉及谷氨酰胺的生物化学途径。
如本领域技术人员可以想象的，代谢重编程剂可以调节涉及谷氨酰胺的任意化学反应、酶和/或途径。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可调节不直接涉及谷氨酰胺的化学反应、酶和/或途径，例如丙酮酸向乙酰辅酶A的转化或柠檬酸循环，但间接影响涉及谷氨酰胺的任意化学反应、酶和/或途径。本文预期的某些方法、组合物和代谢重编程剂降低细胞中的谷氨酰胺代谢。在降低细胞中谷氨酰胺代谢的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前谷氨酰胺代谢活性的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使细胞中谷氨酰胺代谢降低至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是谷氨酰胺拮抗剂。如本文所用，术语“谷氨酰胺拮抗剂”是指阻断或干扰细胞中，优选作为活生物体一部分的细胞中，谷氨酰胺的合成或使用的剂。当声称谷氨酰胺拮抗剂干扰谷氨酰胺的合成时，意味着拮抗剂将谷氨酰胺合成的量或速率降低至低于不存在谷氨酰胺拮抗剂时的量或速率。当声称谷氨酰胺拮抗剂干扰谷氨酰胺的使用时，意味着拮抗剂抑制或阻断谷氨酰胺下游的代谢途径，即，谷氨酰胺作为一种或多种非谷氨酰胺化合物的前体的途径，或者拮抗剂通过使谷氨酰胺反应形成非谷氨酰胺产物或通过与谷氨酰胺可逆地或不可逆地结合以降低其可利用性来消耗细胞或生物体中的谷氨酰胺。
在一些实施方案中，本公开主题的至少一种代谢重编程剂可以是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物；抑制谷氨酰胺合成的拮抗剂；谷氨酰胺消耗酶(glutaminedepleting enzyme)，一种在细胞内条件下与谷氨酰胺反应形成非谷氨酰胺产物的化合物；抑制细胞对谷氨酰胺摄取的拮抗剂；抑制谷氨酰胺氧化的剂；抑制谷氨酰胺转运蛋白的剂；抑制谷氨酰胺分解的剂(一系列生化反应，由此谷氨酰胺裂解成谷氨酸，天冬氨酸，二氧化碳，丙酮酸，乳酸，丙氨酸和/或柠檬酸)；或降低谷氨酰胺生物利用度的谷氨酰胺结合化合物。应该认识到，作为有用的代谢重编程剂的化合物可以具有两种或更多种这些特征。例如，作为干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物的化合物也可以作为抑制谷氨酰胺合成的拮抗剂。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是抑制谷氨酰胺合成的拮抗剂。具有这种活性的化合物的实例包括谷氨酰胺合酶(EC 6.3.1.2)抑制剂，如L-甲硫氨酸-DL-亚砜亚胺(L-methionine-DL-sulfoximine)和膦丝菌素(phosphinothricin)；谷氨酸合酶(EC 1.4.1.13)抑制剂；酰胺磷酸核糖基转移酶(EC 2.4.2.14)抑制剂；和谷氨酸脱氢酶抑制剂；以及这些中任何两种或更多种的混合物。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是谷氨酰胺消耗酶。这些酶的实例包括氨甲酰基-磷酸合酶(EC 6.3.5.5)，谷氨酰胺-丙酮酸转氨酶(EC 2.6.1.15)，谷氨酰胺-tRNA连接酶(EC 6.1.1.1.18)，谷氨酰胺酶(EC 3.5.1.2)，D-谷氨酰胺酶(EC3.5.1.35)，谷氨酰胺N-酰基转移酶(EC 2.3.1.68)，谷氨酰胺酶-天冬酰胺酶(特别是假单胞菌7a(Pseudomonas 7a)和不动杆菌属(Acinatobacter sp.)的谷氨酰胺酶-天冬酰胺酶)以及这些中任意两种或更多种的混合物。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是在细胞内条件下与谷氨酰胺反应形成非谷氨酰胺产物的化合物。具有这种性质的化合物的实例是苯基丁酸酯(参见Darmaun等人，Phenylbutyrate-induce glutamine depletion in humans:effect onleucine metabolism,pp.E801-E807,in Glutamine Depletion and ProteinCatabolism,Am.Physiol.Soc.(1998))。具有这种特征的谷氨酰胺拮抗剂的另一个实例是苯乙酸酯(参见美国专利号6,362,226)。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是抑制细胞对谷氨酰胺摄取的拮抗剂。具有这种性质的化合物的实例包括α-甲基氨基异丁酸(抑制GynT质膜谷氨酰胺转运蛋白；参见Varoqui等人，J.Biol.Chem.,275(6):4049-4054(2000))、渥曼青霉素和LY-294002(抑制肝谷氨酰胺转运蛋白；参见Pawlik等人，Am.J.Physiol.Gastrointest.LiverPhysiol.,278:G532-G541(2000))。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是降低谷氨酰胺的生物利用度的谷氨酰胺结合化合物。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物。可以以这种方式起作用的化合物的实例包括阿西维辛(L-(α-S,5S)-α-氨基-3-氯-4,5-二氢-5-异噁唑乙酸)，DON(6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸)，氮杂丝氨酸，含氮霉素(azotomycin)，氯代酮(chloroketone)(L-2-氨基-4-氧代-5-氯戊酸)，N3-(4-甲氧基富马酰)-L-2,3-二氨基丙酸(FMDP)(灭活葡糖胺-6-磷酸合酶(EC 2.6.1.16)，参见Zgòdka等人，Microbiology,147:1955-1959(2001))，(3S,4R)-3,4-二甲基-L-谷氨酰胺，(3S,4R)-3,4-二甲基-L-焦谷氨酸(参见，Acevedo等人，Tetrahedron.,57:6353-6359(2001))，1,5-N,N′-二取代的-2-(取代的苯磺酰基)谷氨酰胺(参见，Srikanth等人，Bioorganic andMedicinal Chemistry,(2002))或这其中任意两种或更多种的混合物。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂选自由阿西维辛(L-(α-S,5S)-α-氨基-3-氯-4,5-二氢-5-异噁唑乙酸)、氮杂丝氨酸和6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)和5-重氮-4-氧代-L-正缬氨酸(L-DONV)组成的组。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是干扰谷氨酰胺代谢途径的谷氨酰胺类似物的前药。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是阿西维辛(L-(α-S,5S)-α-氨基-3-氯-4,5-二氢-5-异噁唑乙酸)、氮杂丝氨酸、6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)和5-重氮-4-氧代-L-正缬氨酸(L-DONV)的前药。阿西维辛、氮杂丝氨酸、DON和L-DONV的合适的示例性前药可见于“Prodrugs of Glutamine Analogs”(代理人案号111232-00403，与本发明同时提交，并且其整体通过引用并入本文)。
在一些方面，谷氨酰胺拮抗剂的前药或其药学上可接受的盐或酯具有式(I)的结构：
Figure BDA0001617093380000361
其中：X选自由键、-O-和-(CH2)n-组成的组，其中n是选自由1、2、3、4、5、6、7和8组成的组的整数；R1选自由H和能够形成盐或酯的第一前药形成部分组成的组；并且R2是H或能够与相邻于R2的氮形成酰胺键、氨基甲酸酯键、氨基磷酸酯键或二氨基磷酸酯键的第二前药形成部分；R2’选自由H、C1-C6烷基、取代的C1-C6烷基组成的组，或者R2和R2’一起形成包含–C(＝O)–G–C(＝O)–的环结构，其中G选自由以下组成的组：C1-C8亚烷基、C1-C8杂亚烷基、C5-C8环亚烷基、C6-C12亚芳基、C5-C14杂亚芳基、二价C4-C10杂环，其各自可任选地被取代；或者R1和R2’一起形成包含与R1相邻的氧原子和与R2’相邻的氮原子的4至6元杂环；条件是所述化合物具有至少一个、选自由第一和第二前药形成部分组成的组的前药形成部分。
如本文所用，术语“酰胺键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000371
其中Rv选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“氨基甲酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000372
其中Rw选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“氨基磷酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000373
其中Rx和Rx’各自独立地选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“二氨基磷酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000374
其中Ry和Rz各自独立地选自由H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、-(CR3R4)m-Z、-(CR3R4)m-Q-Z、芳基、取代的芳基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基、取代的杂芳基和
Figure BDA0001617093380000381
组成的组。
在一些实施方案中，X是-CH2-，并且n是1。
在其他实施方案中，X是-O-。在一些实施方案中，前药化合物具有第一前药形成部分和第二前药形成部分两者。在一些实施方案中，谷氨酰胺类似物是谷氨酰胺拮抗剂，即，前药是拮抗谷氨酰胺途径的谷氨酰胺类似物的前药。示例性的谷氨酰胺拮抗剂包括但不限于6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)、氮杂-丝氨酸和5-重氮-4-氧代-L-正缬氨酸(L-DONV)。
在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了DON的前药。在一些实施方案中，DON的前药具有式(I)的结构。在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了L-DONV的前药。一些实施方案中，L-DONV的前药具有式(I)的结构。在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了氮杂丝氨酸的前药。一些实施方案中，氮杂丝氨酸的前药具有式(I)的结构。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与碱性部分和末端羟基基团一起形成盐。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与烷基基团和相邻羟基基团的氧一起形成酯。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与烷基基团和邻近R2’基团的氮一起形成二氢唑酮或噁唑烷酮。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代炔基、环烯基、取代的环烯基、三(烃基)铵和四(烃基)铵。优选的烷基基团、环烷基基团、烯基基团、炔基基团和环烯基基团取代基包括烷基、取代的烷基、卤素、芳基氨基、酰基、羟基、芳氧基、烷氧基、烷硫基、芳硫基、芳烷氧基、芳烷硫基、羧基、烷氧羰基、氧代和环烷基。
在一些实施方案中，式(I)的R1不是H。在一些实施方案中，当R2和R2’是H时，式(I)的R1不是H。在一些实施方案中，当R1不是H时，式(I)的R2和R2’均是H。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：C1-6直链烷基、取代的C1-6直链烷基、C1-6支链烷基、取代的C1-6支链烷基、三(C1-C8烷基)铵、四(C1-C8烷基)铵、三苯基铵、三(羟基-C1-C8烷基)铵和四(羟基-C1-C8烷基)铵。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：甲基、乙基、异丙基、环戊基、环己基、三甲基铵、三乙基铵、三(羟乙基)铵、三丙基铵和三(羟丙基)铵。在一些实施方案中，式(I)的R1是甲基。在一些实施方案中，式(I)的R1是乙基。在一些实施方案中，式(I)的R1是异丙基。
在一些实施方案中，式(I)的R2包含第二前药形成部分的残基PRO2，其与羰基、氧羰基或膦酰基基团和相邻NH的氮一起形成酰胺、氨基甲酸酯、氨基磷酸酯或二氨基磷酸酯键。
在一些实施方案中，式(I)的R2包含选自由以下组成的组的部分：氨基酸、N-取代的氨基酸、肽、取代的肽、单环、取代的单环、双环、取代的双环、嘌呤核苷、取代的嘌呤核苷、嘧啶核苷和取代的嘧啶核苷。
在某些方面，谷氨酰胺拮抗剂的前药或其药学上可接受的盐或酯具有式(I)的结构：
Figure BDA0001617093380000391
其中：X选自由键、-O-和-(CH2)n-组成的组，其中n是选自由1、2、3、4、5、6、7和8组成的组的整数；R1选自由H和能够形成盐或酯的第一前药形成部分组成的组；并且R2是H或能够与相邻于R2的氮形成酰胺键、氨基甲酸酯键、氨基磷酸酯键或二氨基磷酸酯键的第二前药形成部分；R2’选自由H、C1-C6烷基、取代的C1-C6烷基组成的组，或者R2和R2’一起形成包含–C(＝O)–G–C(＝O)–的环结构，其中G选自由以下组成的组：C1-C8亚烷基、C1-C8杂亚烷基、C5-C8环亚烷基、C6-C12亚芳基、C5-C14杂亚芳基、二价C4-C10杂环，其各自可任选地被取代；或者R1和R2’一起形成包含与R1相邻的氧原子和与R2’相邻的氮原子的4至6元杂环；条件是所述化合物具有至少一个、选自由第一和第二前药形成部分组成的组的前药形成部分。
如本文所用，术语“酰胺键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000401
其中Rv选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“氨基甲酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000402
其中Rw选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“氨基磷酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000403
其中Rx和Rx’各自独立地选自由烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、芳基、取代的芳基、芳烷基、取代的芳烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基和取代的杂芳基组成的组。
如本文所用，术语“二氨基磷酸酯键”包含由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000411
其中Ry和Rz各自独立地选自由H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、-(CR3R4)m-Z、-(CR3R4)m-Q-Z、芳基、取代的芳基、烷基胺、取代的烷基胺、杂芳基、取代的杂芳基和
Figure BDA0001617093380000412
组成的组。
在一些实施方案中，X是-CH2-，并且n是1。
在其他实施方案中，X是-O-。在一些实施方案中，前药化合物具有第一前药形成部分和第二前药形成部分两者。在一些实施方案中，谷氨酰胺类似物是谷氨酰胺拮抗剂，即，前药是拮抗谷氨酰胺途径的谷氨酰胺类似物的前药。示例性的谷氨酰胺拮抗剂包括但不限于6-重氮-5-氧代-正亮氨酸(DON)、氮杂-丝氨酸和5-重氮-4-氧代-L-正缬氨酸(L-DONV)。
在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了DON的前药。在一些实施方案中，DON的前药具有式(I)的结构。在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了L-DONV的前药。一些实施方案中，L-DONV的前药具有式(I)的结构。在一些实施方案中，本发明公开的主题提供了氮杂丝氨酸的前药。一些实施方案中，氮杂丝氨酸的前药具有式(I)的结构。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与碱性部分和末端羟基基团一起形成盐。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与烷基基团和邻近羟基基团的氧一起形成酯。
在一些实施方案中，式(I)的R1包含前药形成部分的残基PRO1，其与烷基基团和邻近R2’基团的氮一起形成二氢唑酮或噁唑烷酮。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代炔基、环烯基、取代的环烯基、三(烃基)铵和四(烃基)铵。优选的烷基基团、环烷基基团、烯基基团、炔基基团和环烯基基团取代基包括烷基、取代的烷基、卤素、芳基氨基、酰基、羟基、芳氧基、烷氧基、烷硫基、芳硫基、芳烷氧基、芳烷硫基、羧基、烷氧羰基、氧代和环烷基。
在一些实施方案中，式(I)的R1不是H。在一些实施方案中，当R2和R2’是H时，式(I)的R1不是H。在一些实施方案中，当R1不是H时，式(I)的R2和R2’均是H。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：C1-6直链烷基、取代的C1-6直链烷基、C1-6支链烷基、取代的C1-6支链烷基、三(C1-C8烷基)铵、四(C1-C8烷基)铵、三苯基铵、三(羟基-C1-C8烷基)铵和四(羟基-C1-C8烷基)铵。
在一些实施方案中，式(I)的R1选自由以下组成的组：甲基、乙基、异丙基、环戊基、环己基、三甲基铵、三乙基铵、三(羟乙基)铵、三丙基铵和三(羟丙基)铵。在一些实施方案中，式(I)的R1是甲基。在一些实施方案中，式(I)的R1是乙基。在一些实施方案中，式(I)的R1是异丙基。
在一些实施方案中，式(I)的R2包含第二前药形成部分的残基PRO2，其与羰基、氧羰基或膦酰基基团和相邻NH的氮一起形成酰胺、氨基甲酸酯、氨基磷酸酯或二氨基磷酸酯键。
在一些实施方案中，式(I)的R2包含选自由以下组成的组的部分：氨基酸、N-取代的氨基酸、肽、取代的肽、单环、取代的单环、双环、取代的双环、嘌呤核苷、取代的嘌呤核苷、嘧啶核苷和取代的嘧啶核苷。
在一些实施方案中，式(I)的R2选自由以下组成的组：H，烷基，-C(＝O)-Ar，-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-Ar，-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-NR5R6，-P(＝O)(OR7)n(NHR9)o，-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-Ar-O-C(＝O)-R8，-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-Ar-O-R8，-C(＝O)-O-(CR3R4)m-O-C(＝O)-R10,-C(＝O)-O-R9，-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-Ar-O-C(＝O)-Ar，和-C(＝O)-Y-(CR3R4)m-Ar-NR5R6；其中：Y是–O–或键；m是选自由0、1、2、3、4、5、6、7和8组成的组的整数；每个n和o均是从0至2的整数，条件是n和o的和为2；R3和R4独立地为H，C1-C6烷基或取代的C1-C6烷基，芳基或取代的芳基，-(CR3R4)m-NR5R6，或者
Figure BDA0001617093380000431
每个R5和R6独立地为H，烷基，-C(＝O)-(CR3R4)m，-C(＝O)-(NR5R6)或-C(＝O)-(CR3R4)m-NR5R6；每个R7独立地选自由以下组成的组：H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、-(CR3R4)m-Z、-(CR3R4)m-Q-Z，其中Q是单糖、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基，并且其中Z是
Figure BDA0001617093380000432
或者其中R7与它所连接的氧原子一起形成嘌呤或嘧啶核苷；每个R9独立地选自由以下组成的组：H、烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环基、取代的杂环基、烯基、取代的烯基、环烯基、取代的环烯基、-(CR3R4)m-Z、-(CR3R4)m-Q-Z、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基和
Figure BDA0001617093380000433
其中R1和X如上所定义，条件是R1不是H；
每个R8独立地为烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、单糖、酰化的单糖、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基；每个R10独立地为烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、单糖、酰化的单糖、芳基、取代的芳基、杂芳基、取代的杂芳基；并且Ar是芳基、取代的芳基、杂芳基或取代的杂芳基。应当理解的是，除了Z的氨基基团上的取代之外，还可以在Z的5或6元环上进行一个或多个R3、R4、R5和/或R6取代。
表1中提供了代表性DON前药的结构
Figure BDA0001617093380000441
Figure BDA0001617093380000451
Figure BDA0001617093380000461
Figure BDA0001617093380000471
Figure BDA0001617093380000481
Figure BDA0001617093380000491
Figure BDA0001617093380000501
Figure BDA0001617093380000511
Figure BDA0001617093380000521
Figure BDA0001617093380000531
Figure BDA0001617093380000541
Figure BDA0001617093380000551
Figure BDA0001617093380000561
糖酵解是将葡萄糖转化为丙酮酸的代谢途径，同时产生ATP。丙酮酸是一种代谢中间体，其然后可进入线粒体内的三羧酸(TCA)循环产生NADH和FADH2。糖酵解的第一步是葡萄糖被己糖激酶磷酸化形成葡萄糖6-磷酸。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以调节参与糖酵解的任意化学反应和/或酶。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以调节不直接涉及糖酵解的化学反应、酶和/或途径，但间接影响涉及糖酵解的任意化学反应、酶和/或途径。本文预期的某些方法、组合物和代谢重编程剂降低细胞中的糖酵解。在降低细胞中糖酵解的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前糖酵解代谢活性的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使细胞中糖酵解降低至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％。如本文所用，术语“糖酵解代谢活性”是指涉及糖酵解途径的化学反应和酶。
在一些实施方案中，本公开主题的至少一种代谢重编程剂可以是干扰糖酵解或影响糖酵解的相关途径的剂；抑制丙酮酸和/或糖酵解中间产物之一的合成的剂；抑制一种或多种参与糖酵解的酶的剂，所述酶例如己糖激酶，磷酸葡糖异构酶，磷酸果糖激酶，果糖-二磷酸醛缩酶，三磷酸异构酶，磷酸甘油醛脱氢酶，磷酸甘油酸激酶，磷酸甘油酸变位酶，烯醇酶和/或丙酮酸激酶；消耗糖酵解中限速产物之一葡萄糖-6-磷酸的剂；抑制葡萄糖被细胞摄取和/或转运穿过质膜的剂；或降低葡萄糖的生物利用度的葡萄糖结合化合物。应该认识到，作为有用的代谢重编程剂的化合物可以具有两种或更多种这些特征。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂干扰或抑制己糖激酶的表达和/或活性。己糖激酶抑制剂的实例包括但不限于2-脱氧葡萄糖(2-DG)，3-溴丙酮酸(3-BrPA)，氯尼达明(lonidamine)(LND)，氟化钠和氟化钾。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)。
脂肪酸合成是细胞中从乙酰-CoA和丙二酰-CoA前体产生脂肪酸的过程。通过脂肪酸氧化过程，脂肪酸分子在线粒体中分解产生进入柠檬酸循环的乙酰-CoA和用于电子传递链的NADH和FADH2。AMP-激活的蛋白激酶(AMPK)在细胞能量平衡中起作用，并且是脂肪酸氧化的刺激剂。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以调节参与脂肪酸合成和/或脂肪酸氧化的任意化学反应和/或酶。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂可以调节不直接涉及脂肪酸合成和/或脂肪酸氧化的化学反应、酶和/或途径，但是间接影响涉及脂肪酸合成和/或脂肪酸氧化的任意化学反应、酶和/或途径。
本文预期的某些方法、组合物和代谢重编程剂降低细胞中的脂肪酸合成和/或增加细胞中的脂肪酸氧化。在降低细胞中的脂肪酸合成和/或增加细胞中的脂肪酸氧化的情况下，与参考水平(例如，在使用所述方法、组合物和/或剂之前脂肪合成的客观量度)相比，本文预期的方法、组合物和剂可以使细胞中的脂肪酸合成降低和/或细胞中的脂肪酸氧化增加至少约10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％或多达100％。
在一些实施方案中，本公开主题的至少一种代谢重编程剂可以是干扰脂肪酸合成和/或脂肪酸氧化或影响脂肪酸合成和/或脂肪酸氧化的相关途径的剂；增加脂肪酸氧化的剂；增加一种或多种脂肪酸氧化产物的剂；增加一种或多种参与脂肪酸氧化的酶的表达和/或活性的剂，如酰基辅酶A脱氢酶，烯酰基辅酶A水合酶，3-羟基酰基辅酶A脱氢酶和β-酮硫解酶；增加AMP-活化的蛋白激酶(AMPK)的表达和/或活性的剂；增加活化的脂肪酸的摄取和/或跨线粒体膜转移的剂；和增加参与活化的脂肪酸的摄取和/或跨线粒体膜转移的酶的表达和/或活性的剂。应该认识到，作为有用的代谢重编程剂的化合物可以具有两种或更多种这些特征。在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是5'AMP-活化的蛋白激酶(AMPK)活性的激活剂。
作为AMPK活性激活剂的至少一种代谢重编程剂可以是增加细胞中AMP浓度的剂；AMP类似物，例如5-氨基-4-咪唑甲酰胺核糖酸(ZMP)；增加AMPK磷酸化的剂，例如增加可磷酸化AMPK的激酶的表达和/或活性的剂；和作为AMPK的变构调节剂的剂，例如能够修饰AMPK以使其成为可磷酸化AMPK的激酶的更好底物的剂。
在一些实施方案中，至少一种代谢重编程剂是二甲双胍。
应该理解的是，调节谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸代谢可以导致一种或多种基因或基因表达产物的调节或一种或多种酶的生物合成或降解。
术语“表达”意指这样的过程：通过该过程，来自基因或核酸(例如DNA)的信息用于基因产物(例如mRNA、RNA和/或蛋白质)的合成，并且包括但不是限于复制、转录和翻译中的一个或多个步骤。可以通过本文预期的剂调节的表达步骤可以包括例如蛋白质的转录、剪接、翻译和翻译后修饰。本领域技术人员将会理解，调节任意特定蛋白质的方法可以取决于蛋白质的类型(例如蛋白激酶、转录调节物、酶等)，其功能(例如转录调节、催化、磷酸化、信号转导等)和其亚细胞定位(例如细胞外空间、细胞质、细胞核、膜等)。本领域技术人员根据特定情况(例如，蛋白质的类型、生物学功能、亚细胞定位、组成、使用方法、抑制模式等)将容易地理解用于调节的合适剂。例如，可以使用剂来抑制酶的酶活性(例如抑制由谷氨酰胺酶催化的谷氨酰胺分解的至少一种代谢重编程剂(例如谷氨酰胺拮抗剂)，抑制部分地由己糖激酶催化的糖酵解的至少一种代谢重编程剂(例如2-DG)等)，抑制蛋白激酶的磷酸化水平或活性，抑制转录激活或信号传导途径。
本文所述的代谢重编程剂、细胞毒性剂、免疫治疗剂、免疫抑制剂、放射治疗剂、抗炎剂和神经保护剂可以是任意类型的剂。可以在本文所述的方法、组合物和用途中用作这种剂的示例性剂类型包括小的有机或无机分子；糖类；寡糖；多糖；生物大分子，选自肽、蛋白质、肽类似物和衍生物；肽模拟物；核酸，选自由siRNA、shRNA、反义RNA、核糖酶、树状聚体和适配体组成的组；由生物材料制成的提取物，所述生物材料选自由细菌、植物、真菌、动物细胞和动物组织组成的组；天然存在或合成的组合物；微载体或纳米载体，由一种或多种聚合物、蛋白质、核酸、脂质体(lip)或金属组成；及其任意组合。
如本文所用，术语“小分子”可以指“天然产物样”剂，然而，术语“小分子”不限于“天然产物样”剂。而是，小分子的典型特征在于其含有数个碳-碳键，并具有小于5000道尔顿(5kD)，优选小于3kD，还更优选小于2kD，并且最优选小于1kD的分子量。在一些情况下，优选小分子具有等于或小于700道尔顿的分子量。
如本文所用，“RNA干扰分子”是指通过RNA干扰(RNAi)来干扰或抑制靶基因或基因组序列表达的剂。这样的RNA干扰剂包括但不限于，核酸分子，包括与靶基因或基因组序列同源的RNA分子或其片段，短干扰RNA(siRNA)，短发夹或小发夹RNA(shRNA)，微RNA(miRNA)以及通过RNA干扰(RNAi)来干扰或抑制靶基因表达的小分子。
术语“多核苷酸”在本文中可与“核酸”互换使用以指示核苷的聚合物。典型地，多核苷酸由通过磷酸二酯键连接的、天然存在于DNA或RNA(例如，腺苷，胸苷，鸟苷，胞苷，尿苷，脱氧腺苷，脱氧胸苷，脱氧鸟苷和脱氧胞苷)中的核苷组成。然而，该术语涵盖包含核苷或核苷类似物的分子，所述核苷或核苷类似物包含化学或生物学修饰的碱基、修饰的骨架等，无论是否天然存在于核酸中，并且这样的分子对于某些应用可能是优选的。在本发明涉及多核苷酸的情况下，应理解的是，提供了DNA、RNA，并且在每种情况下提供了单链和双链形式(以及每个单链分子的互补链)。本文使用的“多核苷酸序列”可以指多核苷酸材料本身和/或在生物化学上表征具体核酸的序列信息(例如用作碱基缩写的字母序列)。除非另有说明，否则本文呈现的多核苷酸序列以5'至3'方向呈现。
在一些实施方案中，本文所述的调节代谢途径或靶标的核酸分子可以插入至载体中并用作基因治疗载体。基因治疗载体可通过，例如，静脉注射、局部施用(参见美国专利号5,328,470)或通过立体定向注射(参见例如，Chen等人Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:3054-3057,1994)递送至受试者。基因治疗载体的药物制剂可以包括可接受的稀释剂中的基因治疗载体，或者可以包含嵌入了基因递送载体的缓释基质。或者，当完整的基因递送载体可以从重组细胞完整地产生时，例如逆转录病毒载体，药物制剂可以包括一种或多种产生基因递送系统的细胞。
如本文所用的术语“多肽”是指氨基酸的聚合物。术语“蛋白质”和“多肽”在本文中可互换使用。肽是相对较短的多肽，其长度通常在约2至60个氨基酸之间。本文使用的多肽通常含有氨基酸，例如蛋白质中最常见的20个L-氨基酸。然而，可以使用本领域已知的其他氨基酸和/或氨基酸类似物。例如，可以通过添加化学实体，例如碳水化合物基团、磷酸基团、脂肪酸基团、用于缀合的连接基团、官能化等来修饰多肽中的一个或多个氨基酸。具有与其共价或非共价缔合的非多肽部分的多肽仍然被认为是“多肽”。示例性修饰包括糖基化和棕榈酰化。多肽可以从天然来源纯化，使用重组DNA技术产生，通过化学手段合成，例如常规固相肽合成等。本文使用的术语“多肽序列”或“氨基酸序列”可以指多肽材料本身和/或在生物化学上表征多肽的序列信息(例如，用作氨基酸名称的缩写的字母或三字母代码的序列)。除非另有说明，否则本文呈现的多肽序列以N端至C端方向呈现。
如本文所用，术语“同一性(identity)”是指两种或更多种核酸或多肽序列的相同程度。可以通过比对序列，确定评估窗口内与相同残基对置的残基(核苷酸或氨基酸)的数目(允许引入空位以最大化同一性)，将其除以落在窗口内的目标序列或第二序列(取其中较大者)的残基总数，并乘以100，来计算评估窗口内，例如目标序列的长度内，目标序列和第二序列之间的同一性百分比。当计算为达到特定同一性百分比所需的相同残基数时，将分数四舍五入到最接近的整数。可以使用本领域已知的各种计算机程序来计算百分比同一性。例如，计算机程序，例如BLAST2、BLASTN、BLASTP、Gapped BLAST等产生比对并提供目标序列之间的百分比同一性。将Karlin和Altschul的算法(Karlin和Altschul,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:22264-2268,1990)，如Karlin和Altschul,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873-5877,1993中修改，纳入到Altschul等人(Altschul，等人，J.MoT Biol.215:403-410,1990)的NBLAST和XBLAST程序中。为了获得空位比对用于比较目的，如Altschul等人所述使用Gapped BLAST(Altschul，等人Nucleic Acids Res.25:3389-3402,1997)。当使用BLAST和Gapped BLAST程序时，可以使用各个程序的默认参数。可以使用PAM250或BLOSUM62矩阵。进行BLAST分析的软件可通过美国国家生物技术信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)公开获得。关于这些程序，请参阅URL www.ncbi.nlm.nih.gov网站。在具体的实施方案中，使用由NCBI提供的具有缺省参数的BLAST2来计算百分比同一性。
通常，本文所述的至少一种代谢重编程剂可以与另外的治疗剂(例如，药学活性剂，例如由管理机构批准的药物)组合使用。治疗剂可以与本文所述的剂协同起作用，或者它们可以独立地发挥其预期效果。本公开内容涵盖本领域技术人员将结合本文所述的方法、用途或组合物而使用的任意治疗剂。预期与代谢重编程剂组合用于本公开的方法、用途和组合物的治疗剂的实例包括但不限于化疗剂，免疫治疗剂，免疫抑制剂，抗炎剂，神经保护剂，神经再生剂，神经营养因子，放射治疗剂以及用于替代和/或修复内源性异常，有害或不健康细胞群体的干细胞和祖细胞。
如本文所用，术语“免疫治疗剂”是指可通过诱导、增强或抑制细胞、组织、器官或受试者中的免疫应答来辅助治疗疾病的分子。预期与本文所述的至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂组合使用的免疫治疗剂的实例包括但不限于免疫检查点分子(例如，针对免疫检查点蛋白的抗体)，白介素(例如，IL-2，IL-7，IL-12，IL-15)，细胞因子(例如，干扰素，G-CSF，咪喹莫特)，趋化因子(例如，CCL3，CCL26，CXCL7)，疫苗(例如，肽疫苗，树突细胞(DC)疫苗，EGFRvIII疫苗，间皮素(mesothilin)疫苗，G-VAX，李斯特菌(listeria)疫苗)和过继性T细胞疗法包括嵌合抗原受体T细胞(CAR T细胞)。
如本文所用，“免疫抑制剂”是指可用于免疫疗法以降低或预防细胞、器官、组织或受试者中的免疫应答的剂。预期与本文所述的至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂组合使用的免疫抑制剂的实例包括但不限于皮质类固醇，钙调磷酸酶抑制剂，抗增殖剂，SIP受体激动剂，激酶抑制剂，单克隆抗淋巴细胞抗体和多克隆抗淋巴细胞抗体。皮质类固醇的非限制性实例包括泼尼松(Prednisone)(
Figure BDA0001617093380000621
和
Figure BDA0001617093380000622
)和甲基泼尼松龙(Methylprednisolone)
Figure BDA0001617093380000623
钙调磷酸酶抑制剂的非限制性实例包括环孢菌素(Cyclosporine)(环孢菌素A，SangCya，
Figure BDA0001617093380000624
Figure BDA0001617093380000625
)，ISA，Tx247，ABT-281，ASM 981和他克莫司(Tacrolimus)(
Figure BDA0001617093380000626
FK506)。抗增殖剂的非限制性实例包括麦考酚酸酯(Mycophenolate Mofetil)
Figure BDA0001617093380000627
咪唑硫嘌呤(Azathioprene)
Figure BDA0001617093380000628
和西罗莫司(Sirolimus)
Figure BDA0001617093380000631
SIP受体激动剂的非限制性实例包括FTY 720或其类似物。激酶抑制剂的非限制性实例包括mTOR激酶抑制剂，其是靶向、降低或抑制丝氨酸/苏氨酸mTOR家族成员的活性和/或功能的化合物、蛋白质或抗体。它们包括但不限于CCI-779，ABT578，SAR543，雷帕霉素(rapamycin)和其衍生物或类似物，包括40-O-(2-羟乙基)-雷帕霉素，雷帕霉素类似物(rapalogs)，包括Ariad的AP23573、AP23464、AP23675和AP23841，依维莫司(Everolimus)(CERTICAN，RAD001)，咗他莫司(biolimus)7，咗他莫司9和西罗莫司(RAPAMUNE)。激酶抑制剂还包括蛋白激酶C抑制剂，其包括PCT公开WO 2005/097108和WO2005/068455中描述的化合物，其整体通过引用并入本文。单克隆抗淋巴细胞抗体的非限制性实例包括莫罗单抗-CD3(Muromonab-CD3)(Orthoclone
Figure BDA0001617093380000632
)、白细胞介素-2受体拮抗剂(Basiliximab，
Figure BDA0001617093380000633
)和达利珠单抗(Daclizumab)
Figure BDA0001617093380000634
多克隆抗淋巴细胞抗体的非限制性实例包括抗胸腺细胞球蛋白-马
Figure BDA0001617093380000635
和抗胸腺细胞球蛋白-兔(RATG，
Figure BDA0001617093380000636
)。其它免疫抑制剂包括但不限于在美国专利公开号2004/0029801中描述的SERP-1，一种由恶性兔纤维瘤病毒(MRV)和粘液瘤病毒(MYX)产生的丝氨酸蛋白酶抑制剂，美国专利公开号2004/0029801通过引用并入本文。
免疫抑制剂可根据其具体的分子作用模式进行分类。目前用于治疗具有移植器官的患者的四种主要免疫抑制剂药物类别如下。钙调磷酸酶抑制剂抑制T细胞活化，从而预防T细胞攻击移植器官。硫唑嘌呤破坏DNA和RNA的合成以及细胞分裂的过程。单克隆抗体抑制白细胞介素-2的结合，进而减慢患者免疫系统中T细胞的产生。皮质类固醇抑制与移植排斥相关的炎症。
免疫抑制剂也可根据移植的具体器官进行分类。巴利昔单抗(basiliximab)(Simulect)也可以与其他药物如环孢菌素和皮质类固醇组合用于肾移植。IL-2阻断剂，包括Novartis的Simulect，FK506或CyA，MMF，泼尼松或雷帕霉素也用于肾移植。达利珠单抗(Daclizumab)(Zenapax)也可以与其他药物如环孢菌素和皮质类固醇组合用于肾移植。类似的药物用于心脏移植，但通常使用抗淋巴细胞球蛋白(ALG)代替Simulect。莫罗单抗CD3(Orthoclone OKT3)与环孢菌素一起用于肾移植、肝移植和心脏移植。他克莫司(Prograf)用于肝脏移植和肾脏移植。正在研究骨髓、心脏、胰腺、胰岛细胞和小肠移植。
如本文所用，“抗炎剂”是指可用于预防或减少细胞、组织、器官或受试者中的炎性应答或炎症的剂。预期与本文所述的至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂组合使用的示例性抗炎剂包括但不限于甾体抗炎剂、非甾体抗炎剂或其组合。在一些实施方案中，抗炎剂包括氯倍他索(clobetasol)，阿氯芬酸(alclofenac)，双丙酸阿氯米松(alclometasone dipropionate)，丙酮缩二羟孕酮(algestoneacetonide)，α淀粉酶(alpha amylase)，安西法尔(amcinafal)，安西非特(amcinafide)，氨芬酸钠(amfenac sodium)，盐酸氨普立糖(amiprilose hydrochloride)，阿那白滞素(anakinra)，阿尼罗酸(anirolac)，阿尼扎芬(anitrazafen)，阿扎丙宗(apazone)，巴柳氮二钠(balsalazide disodium)，苄达酸(bendazac)，苯噁洛芬(benoxaprofen)，盐酸苄达明(benzydamine hydrochloride)，菠萝蛋白酶(bromelains)，溴哌莫(broperamole)，布地奈德(budesonide)，卡布洛芬(carprofen)，环洛芬(cicloprofen)，辛喷他宗(cintazone)，克利洛芬(cliprofen)，丙酸氯倍他索(clobetasol propionate)，丁酸氯倍他松(clobetasone butyrate)，氯苯吡咯酸(clopirac)，丙酸氯硫卡松(cloticasonepropionate)，醋酸三氟米松(cormethasone acetate)，去氧可的松(cortodoxone)，地夫可特(deflazacort)，丙缩羟强龙(desonide)，去羟米松(desoximetasone)，地塞米松(dexamethasone)，醋酸地塞米松(dexamethasone acetate)，二丙酸地塞米松(dexamethasone dipropionate)，双氯芬酸钾(diclofenac potassium)，双氯芬酸钠(diclofenac sodium)，双醋二氟拉松(diflorasone diacetate)，二氟米酮钠(diflumidone sodium)，双氟尼酸(diflunisal)，二氟泼尼酯(difluprednate)，地弗他酮(diftalone)，二甲基亚砜，羟西奈德(drocinonide)，甲地松(endrysone)，恩莫单抗(enlimomab)，依诺利康钠(enolicam sodium)，依匹唑，依托度酸(etodolac)，依托芬那酯，联苯乙酸(felbinac)，非那莫(fenamole)，芬布芬(fenbufen)，芬氯酸(fenclofenac)，苯克洛酸(fenclorac)，芬度柳(fendosal)，苯吡噁二酮(fenpipalone)，芬替酸(fentiazac)，夫拉扎酮(flazalone)，氟扎可特(fluazacort)，氟芬那酸，氟咪唑(flumizole)，醋酸氟尼缩松(flunisolide acetate)，氟尼辛(flunixin)，氟尼辛葡甲胺(flunixin meglumine)，氟考丁酯(fluocortin butyl)，醋酸氟米龙(fluorometholone acetate)，氟喹宗(fluquazone)，氟比洛芬(flurbiprofen)，氟瑞托芬(fluretofen)，丙酸氟替卡松(fluticasone propionate)，呋喃洛芬(furaprofen)，呋罗布芬(furobufen)，哈西奈德(halcinonide)，丙酸卤倍他索(halobetasol propionate)，醋酸卤泼尼松(halopredoneacetate)，异丁芬酸(ibufenac)，布洛芬，布洛芬铝，布洛芬吡啶甲醇(ibuprofenpiconol)，伊洛达普(ilonidap)，吲哚美辛(indomethacin)，吲哚美辛钠，吲哚布洛芬(indoprofen)，吲哚克索(indoxole)，吲四唑(intrazole)，醋酸异氟泼尼龙(isoflupredone acetate)，伊索克酸(isoxepac)，伊索昔康(isoxicam)，酮洛芬(ketoprofen)，盐酸洛非咪唑(lofemizole hydrochloride)，氯诺昔康(lomoxicam)，依碳酸氯替泼诺(loteprednol etabonate)，甲氯灭酸钠(meclofenamate sodium)，甲氯灭酸(meclofenamic acid)，二丁酸甲氯松(meclorisone dibutyrate)，甲芬那酸(mefenamicacid)，美沙拉秦，美西拉宗(meseclazone)，磺庚甲泼尼龙(methylprednisolonesuleptanate)，momiflumate，萘丁美酮(nabumetone)，甲氧萘丙酸，甲氧萘丙酸钠，萘普索(naproxol)，尼马宗(nimazone)，奥沙拉秦钠(olsalazine sodium)，奥古蛋白(orgotein)，奥帕诺辛(orpanoxin)，奥沙普秦(oxaprozin)，羟布宗(oxyphenbutazone)，盐酸瑞尼托林(paranyline hydrochloride)，戊聚硫钠(pentosan polysulfate sodium)，甘油保泰松钠(phenbutazone sodium glycerate)，吡非尼酮，吡罗昔康(piroxicam)，肉桂酸吡罗昔康，吡罗昔康乙醇胺，吡洛芬(pirprofen)，泼那扎特(prednazate)，普立非酮(prifelone)，普罗度酸(prodolic acid)，普罗喹宗(proquazone)，普罗沙唑(proxazole)，枸橼酸普罗沙唑，利美索龙(rimexolone)，氯马扎利(romazarit)，柳胆来司(salcolex)，沙那西定(salnacedin)，双水杨酯(salsalate)，血根氯铵，司克拉宗(seclazone)，丝美辛(sermetacin)，舒多昔康(sudoxicam)，舒林酸(sulindac)，舒洛芬(suprofen)，他美辛(talmetacin)，他尼氟酯(talniflumate)，他洛柳酯(talosalate)，特丁非隆(tebufelone)，替尼达普(tenidap)，替尼达普钠(tenidap sodium)，替诺昔康(tenoxicam)，替昔康(tesicam)，苄叉异喹酮(tesimide)，四氢甲吲胺(tetrydamine)，硫平酸(tiopinac)，替可的松匹伐酯(tixocortol pivalate)，托美丁(tolmetin)，托美丁钠(tolmetin sodium)，三氯奈德(triclonide)，三氟米酯(triflumidate)，齐多美辛(zidometacin)，佐美酸钠(zomepirac sodium)，阿司匹林(乙酰水杨酸)，水杨酸，皮质类固醇，糖皮质激素，他克莫司，吡美莫司(pimecorlimus)，其前药，其组合药物及其组合。抗炎剂还可以是促炎症信号传导分子的生物抑制剂，包括这种生物炎症信号传导分子的抗体。
示例性的神经保护剂包括但不限于L-多巴，多巴胺激动剂(例如阿扑吗啡，溴隐亭，培高利特(pergolide)，罗匹尼罗(ropinirole)，普拉克索(pramipexole)或卡麦角林(cabergoline))，腺苷A2a拮抗剂(Shah等人，Curr.Opin.Drug Discov.Devel.13:466-80(2010))；血清素受体激动剂；连续释放左旋多巴(Sinemet CR.RTM.，MSD，以色列)；连续十二指肠左旋多巴施用(Duodopa.RTM.，Abbott，UK)；儿茶酚-O-甲基转移酶(COMT)抑制剂(例如，Stalevo.RTM，Novartis Pharma，USA；恩他卡朋(entacapone)(Comtan.RTM，NovartisPharma，USA)；托卡朋(tolcapone)；辅酶Q10和/或MAO-B抑制剂(例如，司来吉兰(Selegiline)或雷沙吉兰(Rasagiline))。另外的神经保护剂描述于例如Hart等人，Mov.Disord.24:647-54(2009)。
如本文所用，“放射治疗剂”是指在癌症治疗的治疗领域中常规采用的那些剂，并且包括具有足够化学键电离的能量的光子，例如来自放射性核的阿尔法(α)、贝塔(β)和伽马(γ)射线以及X-射线。辐射可以是高LET(线性能量传递)或低LET。LET是每单位长度距离传递的能量。据说高LET是密集电离辐射，且据说低LET是稀疏电离辐射。高LET的代表性实例是中子和阿尔法粒子。低LET的代表性实例是X-射线和伽马射线。低LET辐射，包括X-射线和γ射线最常用于癌症患者的放疗。辐射可以用于外部放射治疗，其通常在门诊就诊时使用，或者用于内部放射治疗，其使用非常靠近或位于肿瘤内部的放射物。在内部放射治疗的情况下，放射源通常密封在称为植入物的小支架中。植入物可以是细线、称为导管的塑料管、带状物、胶囊或种子的形式。植入物直接放入体内。内部放射治疗可能需要住院。电离辐射源以单位剂量的辐射形式提供，并且优选为X-射线管，因为它提供了许多优点，例如方便调节剂量，其中辐射源可以容易地开启和关闭，最小的处置问题等。通常以戈瑞(gray)(Gy)测量单位剂量的辐射。电离辐射源还可以包括放射性同位素，例如固体放射性同位素源(例如线、条、小球、种子、珠子等)或液体放射性同位素填充的气囊。在后一种情况下，气囊已被专门配置以防止放射性同位素材料从气囊泄漏到体腔或血流中。更进一步，电离辐射源可以在导管主体中包含容器用于接收放射性同位素材料如小球或液体。可以选择放射性同位素材料以发射α、β和γ。通常，α和β辐射是优选的，因为它们可以被周围组织快速吸收并且基本上不会穿透被治疗的体腔壁。因此，可以基本上消除与治疗区域相邻的心脏和其他器官的附带照射。提供的单位总数将是由熟练使用电离辐射治疗的技术人员确定的治疗有效量。这个数量会随着受试者和所治疗的恶性肿瘤或赘生物的类型而变化。数量可能会有所不同，但患者可能会在几周内接受约30-75Gy的剂量。
预期与至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂组合使用的示例性放射治疗剂包括引起DNA损伤的因子，例如γ-射线、X-射线和/或放射性同位素向肿瘤细胞的定向递送。还预期了其他形式的DNA损伤因子，例如微波和UV-照射。X-射线的剂量范围从每日剂量50到200伦琴持续长时间(3到4周)到单次剂量2000到6000伦琴。放射性同位素的剂量范围差别很大，取决于同位素的半衰期、辐射的强度和类型以及靶细胞的摄取。在一些实施方案中，放射治疗剂选自由以下组成的组47Sc，67Cu，90Y，109Pd，123I，125I，131I，186Re，188Re，199Au，211At，212Pb，212B，32P and 33P，71Ge，77As，103Pb，105Rh，111Ag，119Sb，121Sn，131Cs，143Pr，161Tb，177Lu，191Os，193MPt，197H，43K，43K，52Fe，57Co，67Cu，67Ga，68Ga，77Br，81Rb/81MKr，87MSr，99MTc，111In，113MIn，127Cs，129Cs，132I，197Hg，203Pb和206Bi，如美国专利号8,946,168所述，其整体通过引用并入本文。
在一些情况下，本文所述的剂可以与抗原(例如，以诱导免疫应答)一起施用。在一些实施方案中，佐剂可以与抗原组合使用。
本文所述的剂还可以与成像剂组合使用。可以将剂(例如代谢重编程剂)连接到成像剂上以成像和诊断各种患病器官、组织或细胞类型。该剂可以被标记或缀合荧光团或放射性示踪剂用作成像剂。许多合适的成像剂是本领域已知的，它们与剂连接的方法(例如，使用金属螯合物、放射性同位素、荧光标记物或酶将成像剂连接到蛋白质或肽上，所述金属螯合物、放射性同位素、荧光标记物或酶的存在可以使用比色标记物(例如但不限于脲酶，碱性磷酸酶，(辣根)过氧化氢酶和葡萄糖氧化酶)来检测)也是已知的。剂还可以用放射性同位素进行双重标记，以便通过核方法使成像结合，并制成独特的环状结构并针对结合亲和力和药代动力学进行优化。这些剂可以通过本领域普通技术人员已知的许多方法施用，包括但不限于口服施用，吸入，皮下(sub-q)，静脉内(I.V.)，腹膜内(LP.)，肌肉内(IM.)，气管内或鞘内注射。本文所述的方法、组合物和用途可以单独使用或与其他技术组合使用，以诊断获取(access)并监测和指导代谢重编程病症的治疗。在一些情况下，成像剂可以用于检测和/或监测受试者中的肿瘤或转移部位。例如，剂(例如代谢重编程剂)可以体内施用，并使用适当的标记进行监测。用于体内检测和/或监测成像剂标记的剂的示例性方法包括伽马闪烁照相术，正电子发射断层摄影术(PET)，单光子发射计算机断层摄影术(SPECT)，磁共振成像(MRI)，X-射线，计算机辅助X-射线断层摄影术(CT)，近红外光谱学和超声波。这些技术提供了关于检测肿瘤累及，特别是恶性疾病患者中难以接近的淋巴结的信息。关于结节大小和结节填充的知识也是有益的。例如，在检测应用中靶向淋巴结的剂或组合物将含有合适的造影剂或成像剂，例如铁磁材料如氧化铁、全氟化合物如全氟辛基溴或发射伽马的放射性标记如锝-99m，铟-111，镓-67，铊-201，碘-131、125或123，发射正电子的放射性标记如氟-18，或由中子活化产生的那些，如钐-153。
用于本公开的成像剂包括放射性同位素和染料。根据适用于在体内使用来标记同位素的放射性标记的任意常规方法通常都将适用于标记根据本公开的检测剂。内部检测程序包括术中，血管内或内窥镜(包括腹腔镜)技术，手术侵入性和非侵入性的。例如，当检测淋巴结时，应该达到高信号-背景比。治疗还需要治疗剂在淋巴结中绝对增加，以及合理的长持续时间的摄取和结合。
适合于本公开方法的放射性同位素包括：
锕-225，砹-211，碘-123，碘-125，碘-126，碘-131，碘-133，铋-212，溴-77，铟-111，铟-113m，镓-67，镓-68，钌-95，钌-97，钌-103，钌-105，汞-107，汞-203，铼-186，铼-188，碲-121m，碲-122m，碲-125m，铥-165，铥-167，铥-168，锝-99m，氟-18，银-111，铂-197，钯-109，铜-67，磷-32，磷-33，钇-90，钪-47，钐-153，镥-177，铑-105，镨-142，镨-143，铽-161，钬-166，金-199，钴-57，钴-58，铬-51，铁-59，硒-75，铊-201和镱-169。用于本发明的最优选的放射性同位素是锝-99m。优选地，放射性同位素将发射10-7,000keV范围内，更优选50-1,500keV范围内，最优选80-250keV范围内的粒子或射线。
对于外部成像优选的同位素包括：碘-123，碘-131，铟-111，镓-67，钌-97，锝-99m，钴-57，钴-58，铬-51，铁-59，硒-75，铊-201和镱-169。在本公开中，锝-99m是用于外部成像的最优选的放射性同位素。
对于内部检测最优选的同位素包括：碘-125，碘-123，碘-131，铟-111，锝-99m和镓-67。锝-99m是用于内部检测的最优选的同位素。
III.代谢重编程剂的用途
本发明公开的主题预期至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂(单独地或任选地与本文所述的一种或多种另外的治疗剂一起)的用途，所述至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。因此，在一方面，本发明公开的主题涉及至少一种代谢重编程剂用于治疗病况、疾病或病症的用途，所述至少一种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，所述病况、疾病或病症涉及(i)代谢重编程的细胞，其活化、功能、生长、增殖和/或存活取决于至少一种代谢途径的活性增加，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组，或者(ii)谷氨酰胺代谢异常和/或过度、糖酵解异常和/或过度或脂肪酸合成异常和/或过度中的至少一种。
在一些实施方案中，本公开的主题涉及至少两种代谢重编程剂的用途。在一些实施方案中，本公开的主题涉及至少三种代谢重编程剂的用途。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的关节炎。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的狼疮。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的哮喘。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的肺纤维化。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以预防或延迟需要其的受试者中细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗或预防需要其的受试者中的移植物抗宿主病。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的多发性硬化症。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的视神经脊髓炎。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的脑疟疾。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中由涉及感染的CNS炎症导致的病状。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中由不涉及感染的CNS炎症导致的病状。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的阿尔兹海默氏病。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的帕金森氏病。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。
在一方面，本公开的主题涉及使用有效量的至少一种降低谷氨酰胺代谢的代谢重编程剂以治疗需要其的受试者中的肺炎。
在一些实施方案中，本文所述的用途进一步包括使用有效量的至少一种降低糖酵解的代谢重编程剂。
在一些实施方案中，本文所述的用途进一步包括使用有效量的至少一种增加脂肪酸氧化的代谢重编程剂。
IV.包含代谢重编程剂的药物组合物
本发明公开的主题还预期药物组合物，其包含一种或多种用于治疗某些涉及代谢重编程的细胞的病况、疾病和/或病症的代谢重编程剂。在一些实施方案中，本公开的方法包括使用本公开的代谢重编程剂来制造用于治疗某些涉及代谢重编程的细胞的病况、疾病和/或病症的药物。本公开预期了包含至少一种、至少两种和/或至少三种代谢重编程剂的各种药物组合物。
因此，在一个方面，本公开的主题提供了药物组合物，其包含有效量的至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂以及药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂，所述至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂降低至少一种代谢途径的活性，所述代谢途径选自由谷氨酰胺代谢、糖酵解和脂肪酸合成组成的组。
在一些实施方案中，代谢重编程组合物包含一种或多种本文所述的另外的治疗剂。通常，本公开的组合物(例如包含至少一种代谢重编程剂)可通过任意合适的施用途径向受试者施用用于治疗，包括经口，经鼻，透粘膜，眼部，直肠，阴道内，肠胃外，包括肌内，皮下，髓内注射以及鞘内，直接心室内，静脉内，关节内，胸骨内，滑膜内，肝内，病灶内，颅内，腹膜内，鼻内或眼内注射，脑池内，局部(topically)，如通过粉末、软膏或滴剂(包括滴眼剂)，包括颊部和舌下，透皮，通过吸入喷雾或本领域已知的其他递送模式。
如本文所用，短语“全身施用”、“全身施用的”、“外周施用”和“外周施用的”意指施用包含至少一种代谢重编程剂的组合物，从而使其进入患者全身，并因此进行代谢和其他类似过程，例如皮下施用。
本文使用的短语“肠胃外施用”和“肠胃外施用的”是指除肠内和局部施用外的施用模式，通常通过注射，并且包括但不限于静脉内，肌内，动脉内，鞘内，囊内，眼眶内，眼内，心内，皮内，腹膜内，经气管，皮下，表皮下，关节内，囊下，蛛网膜下，脊柱内和胸骨内注射和输注。
本公开的药物组合物可以以本领域已知的方式制造，例如，通过常规的混合，溶解，造粒，糖衣丸制作，悬浮，乳化，包封，包埋或冻干过程。
在一些实施方案中，本公开的药物组合物可以通过可再充电或可生物降解装置施用。例如，已经开发并在体内测试了多种缓释聚合物装置用于受控地递送药物，包括蛋白质生物药物。持续释放制剂的合适实例包括成型制品形式的半渗透性聚合物基质，例如薄膜(film)或微胶囊。持续释放基质包括聚酯，水凝胶，聚乳酸(U.S.专利号3,773,919；EP 58,481)，L-谷氨酸和伽马乙基-L-谷氨酸的共聚物(Sidman等人，Biopolymers 22:547,1983)，聚(2-羟乙基-甲基丙烯酸酯)(Langer等人(1981)J.Biomed.Mater.Res.15:167；Langer(1982),Chem.Tech.12:98)，乙烯乙酸乙烯酯(Langer等人(1981)J.Biomed.Mater.Res.15:167)或聚-D-(-)-3-羟基丁酸(EP 133,988A)。持续释放组合物还包括脂质体包埋的组合物，其包含至少一种代谢重编程剂，其可通过本领域已知的方法制备(Epstein等人(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.82:3688；Hwang等人(1980)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.77:4030；U.S.专利号4,485,045和4,544,545；和EP 102,324A)。通常，脂质体是小的(约200-800埃)单层类型，其中脂质含量大于约30mol％胆固醇，调整选择的比例用于最佳疗法。这样的材料可以包括植入物，例如用于持续释放本公开的组合物，在一些实施方案中，其可以植入特定的预定靶部位。
在另一个实施方案中，本公开的药物组合物可以包含聚乙二醇化治疗剂(例如聚乙二醇化抗体)。聚乙二醇化是用于修饰多种抗体、蛋白质和肽的完善且经验证的方法，并且涉及聚乙二醇(PEG)在抗体、蛋白质和肽的具体位点处的连接(Chapman(2002)Adv.DrugDeliv.Rev.54:531-545)。聚乙二醇化的一些效果包括：(a)由于聚合物使分子的表观尺寸增加至高于肾小球滤过限而规避了肾脏清除，和/或通过规避细胞清除机制，而显著改善体内循环半衰期；(b)改善药代动力学；(c)改善溶解度——已发现PEG可溶于许多不同溶剂，范围从水到许多有机溶剂，如甲苯、二氯甲烷、乙醇和丙酮；(d)聚乙二醇化抗体片段可以浓缩至200mg/ml，并且这样做的能力打开了制剂和给药选择，例如皮下施用高蛋白剂量；这与通常静脉内施用的许多其他治疗性抗体相反；(e)增强缀合蛋白的蛋白水解抗性(Cunningham-Rundles等人(1992)J.Immunol.Meth.152:177-190)；(f)通过降低皮下注射部位的损失来改善生物利用度；(g)已观察到毒性降低；对于毒性与峰值血浆水平相关的剂，通过皮下施用聚乙二醇化蛋白质来获得更平稳的药代动力学曲线是有利的；引起具有毒性后果的免疫应答的蛋白质也可能由于聚乙二醇化而受益；和(h)改善聚乙二醇化分子的热稳定性和机械稳定性。
用于肠胃外施用的药物组合物包括含有至少一种代谢重编程剂的组合物的水性溶液。为了注射，本公开的药物组合物可以配制在水性溶液中，例如在一些实施方案中，在生理上兼容的缓冲液中，如汉克氏溶液(Hank’s solution)、林格氏溶液(Ringer’ssolution)或生理缓冲盐水。水性注射混悬剂可含有增加混悬剂粘度的物质，如羧甲基纤维素钠、山梨糖醇或葡聚糖。另外，组合物的混悬剂包括脂肪油，例如芝麻油，或合成脂肪酸酯，例如油酸乙酯或甘油三酯，或脂质体。任选地，混悬剂还可以含有合适的稳定剂或增加包含至少一种代谢重编程剂的组合物的溶解度的剂以允许制备高浓度溶液。
对于经鼻或透粘膜施用，通常在制剂中使用适合待渗透的特定屏障的渗透剂。这种渗透剂在本领域中通常是已知的。
可以向组合物中添加另外的成分用于局部施用，只要这些成分是药学上可接受的并且对上皮细胞或其功能无害。此外，这些另外的成分不应该不利地影响组合物的上皮渗透效率，并且不应引起组合物稳定性的恶化。例如，可以存在香料，遮光剂，抗氧化剂，胶凝剂，稳定剂，表面活性剂，软化剂(emollient)，着色剂，防腐剂，缓冲剂等。可以通过向其中加入缓冲剂来调整本公开局部用组合物的pH至生理上可接受的范围，从约6.0至约9.0，从而使组合物与受试者的皮肤在生理学上兼容。
无论选择何种施用途径，本公开的组合物都配制成药学上可接受的剂型，例如本文所述的或通过本领域技术人员已知的其它常规方法。
通常，活性剂或药物递送装置的“有效量”或“治疗有效量”是指引起所需生物学应答所必需的量。如本领域普通技术人员将理解的，剂或装置的有效量可以根据例如期望的生物学终点、待递送的剂、包封基质的组成、靶组织等因素而变化。
术语“组合”以其最广泛的含义使用，并且意指向受试者施用至少两种剂。更特别地，术语“组合”是指伴随性施用两种(或更多种)活性剂用于治疗例如单一疾病状态。如本文所用，活性剂可以以单一剂型组合并施用，可以作为分开的剂型同时施用，或者可以作为分开的剂型在相同或分开的日期交替或相继施用。在本公开主题的一个实施方案中，活性剂以单一剂型组合并施用。在另一个实施方案中，活性剂以分开的剂型施用(例如，期望改变一种的量而不改变另一种的量)。单一剂型可包含用于治疗疾病状态的另外的活性剂。
此外，本公开的组合物可以单独施用或与佐剂组合施用，所述佐剂增强剂的稳定性、促进在某些实施方案中含有它们的药物组合物的施用、提供增加的溶解或分散、提高活性、提供辅助治疗等，所述佐剂包括其他活性成分。有利的是，这种组合疗法利用较低剂量的常规治疗剂，从而避免了当这些剂用作单一疗法时可能引起的毒性和不良副作用。
至少一种代谢重编程剂的施用时间可以变化，只要达到这些剂组合的有益效果即可。因此，短语“与......组合(in combination with)”是指同时、相继或两者相结合地施用至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂以及任选的另外的剂。因此，施用至少一种、至少两种或至少三种代谢重编程剂以及任选的另外的剂的组合的受试者可以在相同时间(即同时)或在不同时间(即相继地，以任一顺序，在同一天或不同日期)接受至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂和至少三种代谢重编程以及任选的另外的剂，只要在受试者中达到了所有剂的组合的效果。
当相继施用时，所述剂可以在彼此施用的1，5，10，30，60，120，180，240分钟或更长时间内施用。在其他实施方案中，相继施用的剂可以在彼此施用的1，2，3，4，5，10，15，20或更多天内施用。当剂同时施用时，它们可作为分开的药物组合物向受试者施用，每种药物组合物包含至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂或至少三种代谢重编程剂以及任选的另外的剂，或它们可作为单一药物组合物向受试者施用，所述单一药物组合物包含所有剂。
当组合施用时，每种剂引发特定生物学应答的有效浓度可小于当单独施用时每种剂的有效浓度，从而允许一种或多种剂的剂量相对于剂作为单一剂施用时所需的剂量降低。多种剂的作用可能，但不一定是相加或协同的。这些剂可以多次施用。
在一些实施方案中，当组合施用时，两种或更多种剂可具有协同作用。如本文所用，术语“协同”，“协同的”，“协同地”及其衍生词如“协同作用”或“协同组合”或“协同组合物”是指剂和至少一种另外的治疗剂的组合的生物活性大于各剂单独施用时的生物学活性的总和的情况。
协同可以用术语“协同指数(SI)”来表示，其一般可以通过F.C.Kull等人AppliedMicrobiology 9,538(1961)中描述的方法，由以下比例确定：
QaQA+QbQB＝协同指数(SI)
其中：
QA是单独作用的组分A的浓度，其产生了与组分A有关的终点；
Qa是混合物中组分A的浓度，其产生了终点；
QB是单独作用的组分B的浓度，其产生了与组分B有关的终点；以及
Qb是混合物中组分B的浓度，其产生了终点。
通常，当Qa/QA和Qb/QB之和大于1时，表示拮抗。当总和等于1时，表示相加。当总和小于1时，证明是协同。SI越低，该特定混合物显示的协同越大。因此，“协同组合”具有比基于单独使用时所观察到的各组分的活性所预期的更高的活性。此外，组分的“协同有效量”是指在例如存在于组合物中的另一种治疗剂中引起协同效应所必需的组分的量。
另一方面，本发明公开的主题提供了一种药物组合物，其包含与药学上可接受的赋形剂混合的、单独或与一种或多种另外的治疗剂组合的至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂、至少三种代谢重编程剂以及任选的另外的剂。
更具体地说，本发明公开的主题提供了一种药物组合物，其包含至少一种代谢重编程剂、至少两种代谢重编程剂、至少三种代谢重编程剂以及任选的另外的剂和药学上可接受的载体。
在治疗和/或诊断应用中，本公开的化合物可以配制用于多种施用模式，包括全身和局部(topical)或局部化(localized)施用。技术和制剂通常可见于Remington:TheScience and Practice of Pharmacy(第20版)Lippincott,Williams&Wilkins(2000)。
使用药学上可接受的惰性载体配制本文公开的化合物以将本公开实践成适于全身施用的剂量在本公开的范围内。通过恰当选择载体和合适的制造实践，本公开的组合物，特别是配制成溶液的那些组合物可以肠胃外施用，例如通过静脉内注射。可以使用本领域熟知的药学上可接受的载体很容易地将化合物配制成适于口服施用的剂量。这种载体能够使本公开的化合物配制成用于被待治疗的受试者(例如，患者)口服摄取的片剂，丸剂，胶囊剂，液体剂，凝胶剂，糖浆剂，浆剂，混悬剂等。
对于经鼻或吸入递送，本公开的剂也可以通过本领域技术人员已知的方法配制，并且可以包括，例如但不限于以下实例：增溶物质、稀释物质或分散物质，例如盐水；防腐剂，如苯甲醇；吸收促进剂；和碳氟化合物。
适用于本公开的药物组合物包括这样的组合物：其中含有有效量的活性成分以实现其预期目的。有效量的确定完全在本领域技术人员的能力范围内，特别是根据本文提供的详细公开。通常，根据本公开的化合物在很宽的剂量范围内是有效的。例如，在成年人的治疗中，可以使用的剂量的实例为每日从0.01至1000mg，从0.5至100mg，从1至50mg，和每日从5至40mg。一个非限制性剂量是每日10至30mg。确切的剂量将取决于施用途径，化合物的施用形式，待治疗的受试者，待治疗的受试者的体重和主治医师的偏好和经验。
除了活性成分之外，这些药物组合物还可以含有合适的药学上可接受的载体，所述药学上可接受的载体包含赋形剂和促进活性化合物加工成可药用制剂的助剂。所配制的用于口服施用的制剂可以是片剂、糖衣丸、胶囊或溶液的形式。
如本文所用的术语“指导”患者是指通过任意手段，但优选以书面方式为合适的疗法、药物、治疗、治疗方案等提供指导。指导可以是开一个疗程的处方的形式，或者可以是包装插页或其他书面宣传材料的形式。因此，本公开主题的各方面包括指导患者接受治疗方法或使用剂来治疗本文所述的代谢重编程病症。
如本文所用的术语“推广(promoting)”是指通过任意手段，包括书写，例如以包装插页的形式，提供、广告、销售或描述特定药物、药物组合或治疗形式。本文中的推广是指推广用于适应症的代谢重编程剂，其中这种推广被食品和药物管理局(FDA)批准，因为已证明其与受试者群体中的统计学显著的治疗功效和可接受安全性相关。在一些实施方案中，推广没有被美国食品和药物管理局(FDA)(或其他健康管理机构，例如欧洲药品管理局(EMA))批准，并且推广用于标签外的用途。因此，本公开的主题的多个方面包括推广本文所述的治疗方法或用途。
V.一般定义
虽然本文使用了具体术语，但是它们仅以一般和描述性的意义使用，而不是为了限制的目的。除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明描述的主题所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。
尽管以下关于式(I)化合物的术语被认为是本领域普通技术人员很好理解的，但是仍阐述以下定义以便于解释本发明公开的主题。这些定义旨在补充和说明，而非排除本领域普通技术人员在阅读本公开后将显而易见的定义。
如本文所用，术语取代的(无论前面是否有术语“任选地”)和取代基是指，如本领域技术人员所理解的，将分子上的一个官能团改变为另一个官能团的能力，条件是维持所有原子的化合价。当任意给定结构中多于一个位置可以被选自指定组的多于一个取代基取代时，取代基在每个位置可以相同或不同。取代基还可以被进一步取代(例如，芳基基团取代基可以有另一个取代基取代它，例如在一个或多个位置被进一步取代的另一个芳基基团)。
当以其常规化学式从左至右书写来说明取代基基团或连接基团时，它们同样涵盖从右向左书写结构而导致的化学上相同的取代基，例如-CH2O-等同于-OCH2-；-C(＝O)O-等同于-OC(＝O)-；-OC(＝O)NR-等同于-NRC(＝O)O-等。
当使用术语“独立地选择”时，所提及的取代基(例如R基团，如基团R1、R2等，或变量如“m”和“n”)可以是相同的或者不同的。例如，R1和R2都可以是取代的烷基，或者R1可以是氢，R2可以是取代的烷基等。
当用于提及本文取代基的基团时，术语“一个(a,an或a(n))”意指至少一个。例如，当化合物被“一个”烷基或芳基取代时，该化合物任选地被至少一个烷基和/或至少一个芳基取代。此外，当一个部分(moiety)被R取代基取代时，该基团可以被称为“R-取代的”。当一个部分是R-取代的时，该部分被至少一个R取代基取代并且任选地每个R取代基是不同的。
除非本文另有指定，否则所命名的“R”或基团通常具有本领域公认的对应于具有该名称的基团的结构。出于说明的目的，如上所阐述的某些代表性“R”基团定义如下。
本公开的化合物的描述受本领域技术人员已知的化学键合原理的限制。因此，在基团可以被一个或多个取代基取代的情况下，选择这种取代是为了符合化学键合的原理并提供非固有不稳定化合物和/或在环境条件下，例如水性、中性和几种已知的生理条件下将会被本领域普通技术人员认为可能不稳定的化合物。例如，根据本领域技术人员已知的化学键合原理，杂环烷基或杂芳基通过环杂原子与分子的其余部分连接，从而避免固有不稳定化合物。
除非另有明确定义，否则如本文所用，“取代基基团”包括选自以下部分中的一种或多种的官能基团，其在本文定义为：
如本文所用，术语烃(hydrocarbon)是指包含氢和碳的任意化学基团。烃可以是被取代的或未被取代的。如本领域技术人员所知，在进行任何取代时，所有化合价都必须得到满足(satisfied)。烃可以是不饱和的，饱和的，支链的，非支链的，环状的，多环的或杂环的。示例性的烃在下文中进一步定义，并且包括例如甲基，乙基，正丙基，异丙基，环丙基，烯丙基，乙烯基，正丁基，叔丁基，乙炔基，环己基等。
除非另有说明，否则术语“烷基”自身或作为另一个取代基的一部分是指直链(即，非支链)或支链、无环或环状烃基或其组合，其可以是完全饱和的、单不饱和的或多不饱和的并且可以包括二价和多价基团，其具有指定的碳原子数目(即，C1-C10指一至十个碳，包括1、2、3、4、5、6、7、8、9和10个碳)。在特定实施方案中，术语“烷基”是指C1-20(包括端点)，包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19和20个碳的线性(即“直链”)、支链或环状，饱和的或至少部分不饱和的和在一些情况下完全不饱和的(即烯基和炔基)烃基，其通过除去单个氢原子而衍生自含有一至二十个碳原子的烃部分。
代表性的饱和烃基包括但不限于甲基，乙基，正丙基，异丙基，正丁基，异丁基，仲丁基，叔丁基，正戊基，仲戊基，异戊基，新戊基，正己基，仲己基，正庚基，正辛基，正癸基，正十一烷基，十二烷基，环己基，(环己基)甲基，环丙基甲基及其同系物和异构体。
“支链”是指其中低级烷基基团，例如甲基、乙基或丙基，连接至线性烷基链的烷基基团。“低级烷基”是指具有1至约8个碳原子的烷基基团(即C1-8烷基)，例如1、2、3、4、5、6、7或8个碳原子。“高级烷基”是指具有约10至约20个碳原子的烷基基团，例如10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子。在某些实施方案中，“烷基”特别是指C1-8直链烷基。在某些实施方案中，“烷基”特别是指C1-8支链烷基。
烷基基团可以任选地被一个或多个烷基基团取代基取代(“取代的烷基”)，所述烷基基团取代基可以相同或不同。术语“烷基基团取代基”包括但不限于烷基、取代的烷基、卤素、芳基氨基、酰基、羟基、芳氧基、烷氧基、烷硫基、芳硫基、芳烷氧基、芳烷硫基、羧基、烷氧羰基、氧代和环烷基。可以任选地沿烷基链插入一个或多个氧、硫或取代的或未取代的氮原子，其中氮取代基为氢、低级烷基(在本文中也称为“烷基氨基烷基”)或芳基。
因此，如本文所用，术语“取代的烷基”包括如本文所定义的烷基基团，其中烷基基团的一个或多个原子或官能团被另一个原子或官能团替代，所述另一个原子或官能团包括例如烷基，取代的烷基，卤素，芳基，取代的芳基，烷氧基，羟基，硝基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，硫酸根和巯基。
除非另有说明，否则术语“杂烷基”本身或与其他术语组合意指稳定的直链或支链、或环状烃基、或其组合，其由至少一个碳原子和至少一个杂原子组成，所述杂原子选自由O、N、P、Si和S组成的组，并且其中氮、磷和硫原子可以任选地被氧化并且氮杂原子可以任选地被季铵化。杂原子O、N、P和S和Si可以位于杂烷基基团的任意内部位置，或者位于烷基基团与分子的其余部分连接的位置。实例包括但不限于-CH2-CH2-O-CH3，-CH2-CH2-NH-CH3，-CH2-CH2-N(CH3)-CH3，-CH2-S-CH2-CH3，-CH2-CH25-S(O)-CH3，-CH2-CH2-S(O)2CH3，-CH＝CH-O-CH3，-Si(CH3)3，-CH2-CH＝N-OCH3，-CH＝CHN(CH3)-CH3，O-CH3，-O-CH2-CH3和-CN。多达两个或三个杂原子可以是连续的，例如-CH2-NH-OCH3和CH2-O-Si(CH3)3。
如上所述，如本文所用，杂烷基基团包括那些通过杂原子与分子的其余部分连接的基团，例如-C(O)nR’，-NR’R”，-OR’，-SR，-S(O)R，和/或-S(O2)R’。当列举“杂烷基”，随后列举具体的杂烷基基团，例如-NR’R等时，应当理解，术语杂烷基和-NR’R”不是多余的或相互排斥的。而是，列举具体的杂烷基基团以增加清楚性。因此，术语“杂烷基”在本文中不应被解释为排除具体的杂烷基基团，例如-NR’R”等。
“环状”和“环烷基”是指约3至约10个碳原子，例如3、4、5、6、7、8、9或10个碳原子的非芳族单环或多环环体系。环烷基基团可以任选地是部分不饱和的。环烷基基团还可以任选地被如本文所定义的烷基基团取代基、氧和/或亚烷基取代。可以任选地沿环烷基链插入一个或多个氧、硫或取代的或未取代的氮原子，其中氮取代基为氢、未取代的烷基、取代的烷基、芳基或取代的芳基，由此提供杂环基团。代表性的单环环烷基环包括环戊基、环己基和环庚基。多环环烷基环包括金刚烷基，八氢萘基，萘烷，樟脑，莰烷和去甲金刚烷基(noradamantyl)，以及稠环体系，例如二氢萘和四氢萘等。
如本文所用，术语“环烷基烷基”是指如上文所定义的环烷基基团，其通过同样如上所定义的烷基基团连接至母体分子部分。环烷基烷基的实例包括环丙基甲基和环戊基乙基。
术语“环杂烷基”或“杂环烷基”是指非芳族环体系、不饱和或部分不饱和环体系，例如3元至10元取代的或未取代的环烷基环体系，其包括一个或多个杂原子，所述杂原子可以相同或不同，并且选自由氮(N)、氧(O)、硫(S)、磷(P)和硅(Si)组成的组，并且任选地可以包括一个或多个双键。
环杂烷基环可以任选地与其他环杂烷基环和/或非芳族烃环稠合或以其它方式连接。杂环的环包括具有一至三个杂原子的那些，所述杂原子独立地选自氧、硫和氮，其中氮和硫杂原子可以任选地被氧化并且氮杂原子可以任选地被季铵化。在某些实施方案中，术语杂环是指非芳族5元、6元或7元环或多环基团，其中至少一个环原子是选自O、S和N的杂原子(其中氮和硫杂原子可以任选地被氧化)，其包括但不限于双环或三环基团，其包含具有一至三个杂原子的稠合六元环，所述杂原子独立地选自氧、硫和氮，其中(i)每个5元环具有0至2个双键，每个6元环具有0至2个双键，并且每个7元环具有0至3个双键，(ii)氮和硫杂原子可以任选地被氧化，(iii)氮杂原子可以任选地被季铵化，以及(iv)任意上述杂环的环可以与芳基或杂芳基环稠合。代表性环杂烷基环体系包括但不限于吡咯烷基，吡咯啉基，咪唑烷基，咪唑啉基，吡唑烷基，吡唑啉基，哌啶基，哌嗪基，二氢吲哚基，奎宁环基，吗啉基，硫代吗啉基，噻二嗪基(thiadiazinanyl)，四氢呋喃基等。
除非另有说明，否则术语“环烷基”和“杂环烷基”本身或与其它术语组合，分别表示“烷基”和“杂烷基”的环状形式。另外，对于杂环烷基，杂原子可以占据杂环与分子的其余部分连接的位置。环烷基的实例包括但不限于环戊基，环己基，1-环己烯基，3-环己烯基，环庚基等。杂环烷基的实例包括但不限于1-(1,2,5,6-四氢吡啶基)，1-哌啶基，2-哌啶基，3-哌啶基，4-吗啉基，3-吗啉基，四氢呋喃-2-基，四氢呋喃-3-基，四氢噻吩-2-基，四氢噻吩-3-基，1-哌嗪基，2-哌嗪基等。术语“环亚烷基”和“杂环亚烷基”分别指环烷基和杂环烷基的二价衍生物。
不饱和烷基基团是具有一个或多个双键或三键的基团。不饱和烷基基团的实例包括但不限于乙烯基，2-丙烯基，巴豆基(crotyl)，2-异戊烯基，2-(丁二烯基)，2,4-戊二烯基，3-(1,4-戊二烯基)，乙炔基，1-丙炔基和3-丙炔基，3-丁炔基和更高级的同系物和异构体。限于烃基的烷基基团被称为“同烷基(homoalkyl)”。
更特别地，如本文所用的术语“烯基”是指衍生自C1-20(包括端值)直链或支链烃部分的单价基团，其通过除去单个氢分子而具有至少一个碳-碳双键。烯基基团包括例如乙烯基(ethenyl(i.e.,vinyl))，丙烯基，丁烯基，1-甲基-2-丁烯-1-基，戊烯基，己烯基，辛烯基，丙二烯基和丁二烯基。
如本文所用的术语“环烯基”是指含有至少一个碳-碳双键的环烃。环烯基基团的实例包括环丙烯基，环丁烯基，环戊烯基，环戊二烯，环己烯基，1,3-环己二烯，环庚烯基，环庚三烯基和环辛烯基。
如本文所用的术语“炔基”是指衍生自指定数目碳原子的直链或支链C1-20烃的单价基团，其含有至少一个碳-碳三键。“炔基”的实例包括乙炔基，2-丙炔基(炔丙基)，1-丙炔基，戊炔基，己炔基和庚炔基等。
术语“亚烷基”本身或作为另一取代基的一部分是指衍生自具有1至约20个碳原子，例如1、2、3、4、5、6、7、8、19、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子的烷基基团的直链或支链二价脂族烃基。亚烷基基团可以是直链、支链或环状的。亚烷基基团还可以任选地是不饱和的和/或被一个或多个“烷基基团取代基”取代。可以任选地沿亚烷基基团插入一个或多个氧、硫或取代的或未取代的氮原子(在本文中也称为“烷基氨基烷基”)，其中氮取代基是如前所述的烷基。示例性亚烷基基团包括亚甲基(-CH2-)；亚乙基(-CH2-CH2-)；亚丙基(-(CH2)3-)；亚环己基(-C6H10-)；-CH＝CH–CH＝CH-；-CH＝CH–CH2-；-CH2CH2CH2CH2-、-CH2CH＝CHCH2-、-CH2CsCCH2-、-CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH2-、-(CH2)q-N(R)-(CH2)r-，其中q和r各自独立地为0至约20的整数，例如0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20，并且R为氢或低级烷基；亚甲二氧基(methylenedioxyl)(-O-CH2-O-)；和亚乙基二氧基(ethylenedioxyl)(-O-(CH2)2-O-)。亚烷基基团可以具有约2至约3个碳原子并且可以进一步具有6-20个碳。典型地，烷基(或亚烷基)基团将具有1至24个碳原子，具有10个或更少个碳原子的那些基团是本公开的一些实施方案。“低级烷基”或“低级亚烷基”是较短链的烷基或亚烷基基团，其通常具有八个或更少的碳原子。
术语“杂亚烷基”本身或作为另一个取代基的一部分意指衍生自杂烷基的二价基团，例如但不限于-CH2-CH2-S-CH2-CH2-和-CH2-S-CH2-CH2-NH-CH2-。对于杂亚烷基基团，杂原子也可占据任一个或两个链末端(例如，亚烷氧基，亚烷基二氧基，亚烷基氨基，亚烷基二氨基等)。而且，对于亚烷基和杂亚烷基连接基团，连接基团的式子的书写方向不暗示连接基团的取向。例如，式-C(O)OR’代表-C(O)OR’和-R’OC(O)。
除非另有说明，否则术语“芳基”是指芳族烃取代基，其可以是单环或稠合在一起或共价连接的多环(例如1至3个环)。术语“杂芳基”是指含有一至四个杂原子(在多环的情况下在每个独立的环中)的芳基基团(或环)，所述杂原子选自N、O和S，其中氮和硫原子任选地被氧化，并且氮原子任选地被季铵化。杂芳基基团可以通过碳或杂原子与分子的其余部分连接。芳基和杂芳基基团的非限制性实例包括苯基，1-萘基，2-萘基，4-联苯基，1-吡咯基，2-吡咯基，3-吡咯基，3-吡唑基，2-咪唑基，4-咪唑基，吡嗪基，2-噁唑基，4-噁唑基，2-苯基-4-噁唑基，5-噁唑基，3-异噁唑基，4-异噁唑基，5-异噁唑基，2-噻唑基，4-噻唑基，5-噻唑基，2-呋喃基，3-呋喃基，2-噻吩基，3-噻吩基，2-吡啶基，3-吡啶基，4-吡啶基，2-嘧啶基，4-嘧啶基，5-苯并噻唑基，嘌呤基，2-苯并咪唑基，5-吲哚基，1-异喹啉基，5-异喹啉基，2-喹喔啉基，5-喹喔啉基，3-喹啉基和6-喹啉基。上述芳基和杂芳基环体系中的每一个的取代基选自下面描述的可接受的取代基组。术语“亚芳基”和“杂亚芳基”分别指芳基和杂芳基的二价形式。
为简洁起见，当与其它术语(例如，芳氧基、芳硫氧基(arylthioxy)、芳基烷基)组合使用时，术语“芳基”包括如上定义的芳基和杂芳基环。因此，术语“芳基烷基”和“杂芳基烷基”意在包括其中芳基或杂芳基基团与烷基基团连接的那些基团(例如，苄基、苯乙基、吡啶基甲基、呋喃基甲基等)，其包括其中碳原子(例如亚甲基)已经被例如氧原子取代的那些烷基基团(例如苯氧基甲基、2-吡啶氧基甲基、3-(1-萘氧基)丙基等)。然而，如本文所用，术语“卤代芳基”意在仅覆盖被一个或多个卤素取代的芳基。
当杂烷基、杂环烷基或杂芳基包括具体数目的成员(例如“3至7元”)时，术语“成员”是指碳或杂原子。
进一步地，如本文所用，通常由下式表示的结构：
Figure BDA0001617093380000851
是指环结构，例如但不限于3-碳、4-碳、5-碳、6-碳、7-碳等脂族和/或芳香族环状化合物，包括饱和的环结构、部分饱和的环结构和不饱和的环结构，其包含取代基R基团，其中R基团可以存在或不存在，并且当存在时，一个或多个R基团可以各自在环结构的一个或多个可用碳原子上被取代。R基团的存在或不存在以及R基团的数目由变量“n”的值确定，变量“n”是一个整数，其值的范围通常为从0至环上可用于取代的碳原子数目。如果有多于一个R基团，则每个R基团取代在环结构的可用碳上，而不是在另一个R基团上。例如，上述结构(其中n为0至2)将包含包括但不限于以下的化合物基团：
Figure BDA0001617093380000861
等。
在环状环结构中表示键的虚线表示该环中可以存在或不存在该键。即，在环状环结构中表示键的虚线表示该环结构选自由以下组成的组：饱和的环结构、部分饱和的环结构和不饱和的环结构。
符号
Figure BDA0001617093380000862
表示一个部分与分子的其余部分的连接点。
当芳香环或杂环芳香环的被命名的原子被定义为“不存在”时，所述被命名的原子被直接键(a direct bond)代替。
每个上述术语(例如“烷基”，“杂烷基”，“环烷基”和“杂环烷基”，“芳基”，“杂芳基”，“膦酸酯”和“磺酸酯”以及它们的二价衍生物)意在包括指定基团的取代和未取代形式。下面提供了每类基团的可选取代基。
烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基单价和二价衍生基团(包括通常被称为亚烷基、烯基、杂亚烷基、杂烯基、炔基、环烷基、杂环烷基、环烯基和杂环烯基的那些基团)的取代基可以是选自以下但不限于以下的多种基团中的一个或多个：-OR’，＝O，＝NR’，＝N-OR’，-NR’R”，-SR’，-卤素，-SiR’R”R’”，-OC(O)R’，-C(O)R’，-CO2R’,-C(O)nR’R”，-OC(O)nR’R”，-NR”C(O)R’，-NR’-C(O)nR”R’”，-NR”C(O)OR’，-NR-C(NR’R”)＝NR’”，-S(O)R’，-S(O)2R’，-S(O)2NR’R”，-NRSO2R’，-CN和-NO2，数目范围为从0至(2m’+l)，其中m’是这些基团中碳原子的总数。R’、R”、R’”和R””各自可以独立地指氢、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基(例如，被1-3个卤素取代的芳基)、取代的或未取代的烷基、烷氧基或硫代烷氧基基团或芳基烷基基团。如本文所用，“烷氧基”基团是通过二价氧与分子的其余部分连接的烷基。当本公开的化合物包括多于一个R基团时，例如，当存在多于一个这些基团时，各R基团独立地选择，各自为R’、R”、R’”和R””基团。当R’和R”与相同的氮原子连接时，它们可以与氮原子组合形成4元，5元，6元或7元环。例如，-NR’R”意在包括但不限于1-吡咯烷基和4-吗啉基。从以上关于取代基的讨论中，本领域技术人员将理解，术语“烷基”意在包括这样的基团：该基团包括与除氢基以外的基团结合的碳原子，例如卤代烷基(例如-CF3和-CH2CF3)和酰基(例如，-C(O)CH3，-C(O)CF3，-C(O)CH2OCH3等)。
与上述关于烷基基团描述的取代基类似，芳基和杂芳基基团(以及它们的二价衍生物)的示例性取代基是多样的并且选自例如：卤素，-OR’，-NR’R”，-SR’，SiR’R”R’”，-OC(O)R’，-C(O)R’，-CO2R’，-C(O)NR’R”，-OC(O)NR’R”，-NR”C(O)R’，-NR’-C(O)NR”R’”，-NR”C(O)OR’，-NR-C(NR’R”R’”)＝NR””，-NR-C(NR’R”)＝NR’”-S(O)R’，-S(O)2R’，-S(O)2NR’R”，-NRSO2R’，-CN和-NO2，R’，-N3，-CH(Ph)2，氟代(C1-C4)烷氧基和氟代(C1-C4)烷基，数量范围为0至芳香环体系上的开放化合价的总数；并且其中R’，R”，R”’和R“”可独立地选自氢、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基和取代的或未取代的杂芳基。当本公开的化合物包括多于一个R基团时，例如，当存在多于一个这些基团时，各R基团独立地选择，各自为R’，R”，R”’和R””基团。
芳基或杂芳基环的相邻原子上的两个取代基可任选地形成式-T-C(O)-(CRR’)q-U-的环，其中T和U独立地为-NR-，-O-，-CRR’-或单键，并且q是0至3的整数。或者，芳基或杂芳基环的相邻原子上的两个取代基可以任选地被式-A-(CH2)r-B-的取代基取代，其中A和B独立地为-CRR’-，-O-，-NR-，-S-，-S(O)-，-S(O)2-，-S(O)2NR’-或单键，并且r是1至4的整数。
如此形成的新环的单键之一可以任选地被双键替代。或者，芳基或杂芳基环的相邻原子上的两个取代基可以任选地被式-(CRR’)s-X’-(C”R’”)d-的取代基取代，其中s和d独立地为0至3的整数，并且X’是-O-，-NR’-，-S-，-S(O)-，-S(O)2-，或-S(O)2NR’-。取代基R’，R”，R”’和R””可独立地选自氢、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的杂芳基。
如本文所用，术语“酰基”是指其中羧基基团的-OH已被另一个取代基替代并且具有通式RC(＝O)-的有机酸基团，其中R是如本文所定义的烷基，烯基，炔基，芳基，碳环，杂环或芳族杂环基团)。这样，术语“酰基”具体包括芳基酰基基团，例如2-(呋喃-2-基)乙酰基)-和2-苯基乙酰基。酰基基团的具体实例包括乙酰基和苯甲酰基。酰基基团还旨在包括酰胺-RC(＝O)NR’，酯-RC(＝O)OR’，酮-RC(＝O)R’，和醛-RC(＝O)H。
术语“烷氧基”(“alkoxyl”或“alkoxy”)在本文中可互换使用，并且是指通过氧原子与母体分子部分连接的饱和的(即烷基-O-)或不饱和的(即烯基-O-和炔基-O-)基团，其中术语“烷基”、“烯基”和“炔基”如前所述，并且可以包括C1-20(包括端值)线性、支链或环状的饱和或不饱和的氧代烃链，包括例如，甲氧基，乙氧基，丙氧基，异丙氧基，正丁氧基，仲丁氧基，叔丁氧基和正戊氧基，新戊氧基，正己氧基等。
如本文所用的术语“烷氧基烷基”是指烷基-O-烷基醚，例如甲氧基乙基或乙氧基甲基基团。
“芳氧基”是指芳基-O-基团，其中芳基基团如前所述，包括取代的芳基。如本文所用的术语“芳氧基”可以指苯氧基或己氧基、和烷基、取代的烷基、卤素或烷氧基取代的苯氧基或己氧基。
“芳烷基”是指芳基-烷基-基团，其中芳基和烷基如前所述，并且包括取代的芳基和取代的烷基。示例性的芳烷基基团包括苄基、苯乙基和萘甲基。
“芳烷氧基”是指芳烷基-O-基团，其中芳烷基基团如前所述。示例性的芳烷氧基基团是苄氧基，即C6H5-CH2-O。芳烷氧基基团可以任选地被取代。
“烷氧基羰基”是指烷基-O-C(＝O)-基团。示例性的烷氧基羰基基团包括甲氧基羰基，乙氧基羰基，丁氧基羰基和叔丁氧基羰基。
“芳氧基羰基”是指芳基-O-C(＝O)-基团。示例性的芳氧基羰基基团包括苯氧基-羰基和萘氧基-羰基。
“芳烷氧基羰基”是指芳烷基-O-C(＝O)-基团。示例性的芳烷氧基羰基是苄氧基羰基。
“氨基甲酰基”是指式-C(＝O)NH2的酰胺基团。“烷基氨基甲酰基”是指R’RN-C(＝O)-基团，其中R和R’中的一个是氢并且R和R’中的另一个是如前所述的烷基和/或取代的烷基。“二烷基氨基甲酰基”是指R’RN-C(＝O)-基团，其中R和R’各自独立地是如前所述的烷基和/或取代的烷基。
如本文所用，术语羰基二氧基指的是式-OC(＝O)-OR的碳酸酯基团。
“酰基氧基”是指酰基-O-基团，其中酰基如前所述。
术语“氨基”是指-NH2基团，并且还指通过用有机基团替代一个或多个氢基团而衍生自氨的如本领域已知的含氮基团。例如，术语“酰基氨基”和“烷基氨基”分别指具有酰基和烷基取代基基团的具体的N-取代的有机基团。
如本文所用的“氨基烷基”是指与亚烷基连接子共价结合的氨基。更特别地，如本文所用的术语烷基氨基、二烷基氨基和三烷基氨基分别指通过氮原子与母体分子部分连接的一个、两个或三个如前所定义的烷基基团。术语烷基氨基是指具有结构-NHR’的基团，其中R’是如前所定义的烷基基团；而术语二烷基氨基是指具有结构-NR’R”的基团，其中R’和R”各自独立地选自由烷基基团组成的组。术语三烷基氨基是指具有结构-NR'R”R”’的基团，其中R’、R”和R”’各自独立地选自由烷基基团组成的组。另外，R’、R”和/或R”’一起可以任选地为-(CH2)k-，其中k为2至6的整数。实例包括但不限于甲基氨基，二甲基氨基，乙基氨基，二乙基氨基，二乙基氨基羰基，甲基乙基氨基，异丙基氨基，哌啶基，三甲基氨基和丙基氨基。
氨基基团是-NR’R”，其中R’和R”通常选自氢、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基、或取代的或未取代的杂芳基。
术语烷基硫醚和硫代烷氧基是指通过硫原子与母体分子部分连接的饱和(即烷基-S-)或不饱和(即烯基-S-和炔基-S-)基团。硫代烷氧基部分的实例包括但不限于甲硫基，乙硫基，丙硫基，异丙硫基，正丁硫基等。
“酰胺基”是指酰基-NH-基团，其中酰基如前所述。“芳酰基氨基”是指芳酰基-NH-基团，其中芳酰基如前所述。
术语“羰基”是指-C(＝O)-基团，并且可以包括由通式R-C(＝O)H表示的醛基基团。
术语“羧基”是指-COOH基团。这样的基团在本文中也被称为“羧酸”部分。
如本文所用的术语“卤代”、“卤化物”或“卤素”是指氟，氯，溴和碘基团。此外，术语如“卤代烷基”意在包括单卤代烷基和多卤代烷基。例如，术语“卤代(C1-C4)烷基”意指包括但不限于三氟甲基，2,2,2-三氟乙基，4-氯丁基，3-溴丙基等。
术语“羟基”是指-OH基团。
术语“羟烷基”是指被-OH基团取代的烷基基团。
术语“巯基”是指-SH基团。
如本文所用的术语“氧代”是指与碳原子或另一元素双键连接的氧原子。
术语“硝基”是指-NO2基团。
术语“硫代”是指本文前述的化合物，其中碳或氧原子被硫原子替代。
术语“硫酸根(sulfate)”是指-SO4基团。
如本文所用，术语硫羟基或硫醇是指式-SH的基团。
更特别地，术语“硫化物(sulfide)”是指具有式-SR基团的化合物。
术语“砜”是指具有磺酰基基团-S(O2)R的化合物。
术语“亚砜”是指具有亚磺酰基基团-S(O)R的化合物。
术语脲基是指式-NH-CO-NH2的脲基基团。
在整篇说明书和权利要求书中，给定的化学式或名称应当包括所有互变异构体、同类物、和光学异构体和立体异构体，以及存在这些异构体和混合物的外消旋混合物。
本公开的某些化合物可以具有不对称碳原子(光学或手性中心)或双键；对映异构体、外消旋体、非对映异构体、互变异构体、几何异构体、立体异构体形式(其可按照绝对立体化学被定义为(R)-或(S)-，或对于氨基酸被定义为D-或L-)以及单独的异构体被包含在本公开的范围内。本公开的化合物不包括本领域已知的对于合成和/或分离而言太不稳定的化合物。本公开意在包括外消旋、非外消旋混合的(scalemic)和光学纯形式的化合物。可以使用手性合成子或手性试剂制备，或使用常规技术拆分光学活性(R)-和(S)-异构体或D-和L-异构体。除非另有说明，否则当本文所述的化合物含有烯键(olefenic bond)或其他几何不对称中心时，其意指化合物包括E和Z几何异构体。
除非另有说明，否则本文所述的结构还意在包括结构的所有立体化学形式；即，每个不对称中心的R和S构型。因此，本发明化合物的单一立体化学异构体以及对映体和非对映体混合物在本公开的范围之内。
对于本领域技术人员显而易见的是，本公开的某些化合物可以以互变异构形式存在，所有这些化合物的互变异构形式均在本公开的范围之内。如本文所用，术语“互变异构体”是指平衡存在的并且容易从一种异构体形式转化为另一种异构体形式的两种或更多种结构异构体中的一种。
除非另有说明，否则本文所述的结构还意在包括这样的化合物：该化合物的不同之处仅在于一个或多个同位素富集的原子的存在。例如，具有本发明的结构，氢被氘或氚替代，或碳被13C或14C富集的碳替代的化合物，在本公开的范围内。
本公开的化合物还可以在构成这些化合物的一个或多个原子处含有非天然比例的原子同位素。例如，可以用放射性同位素例如氚(3H)、碘-125(125I)或碳-14(14C)放射性标记化合物。本公开化合物的所有同位素变体，不管是否是放射性的，都包括在本公开的范围之内。
本公开的化合物可以以盐的形式存在。本公开包括这种盐。适用的盐形式的实例包括盐酸盐，氢溴酸盐，硫酸盐，甲磺酸盐，硝酸盐，马来酸盐，乙酸盐，柠檬酸盐，富马酸盐，酒石酸盐(例如(+)-酒石酸盐、(-)-酒石酸盐或其混合物，包括外消旋混合物，琥珀酸盐，苯甲酸盐，和与氨基酸如谷氨酸的盐。这些盐可以通过本领域技术人员已知的方法制备。还包括碱加成盐，如钠、钾、钙、铵、有机氨基或镁盐或类似的盐。当本公开的化合物含有相对碱性的官能团时，可以通过在无溶剂(neat)条件下或在合适的惰性溶剂中或通过离子交换，使这种化合物的中性形式与足够量的所需酸接触来获得酸加成盐。可接受的酸加成盐的实例包括衍生自无机酸如盐酸、氢溴酸、硝酸、碳酸、一氢碳酸、磷酸、一氢磷酸、二氢磷酸、硫酸、一氢硫酸、氢碘酸或亚磷酸等的盐，以及衍生自有机酸如乙酸、丙酸、异丁酸、马来酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、富马酸、乳酸、扁桃酸、苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸(p-tolylsulfonic)、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等的盐。还包括氨基酸如精氨酸等的盐，和有机酸如葡糖醛酸或半乳糖醛酸等的盐。本公开的某些具体化合物同时含有碱性和酸性官能团，其允许化合物转化为碱或酸加成盐。
化合物的中性形式可以通过以常规方式使盐与碱或酸接触并分离母体化合物而再生。化合物的母体形式在某些物理性质上(例如在极性溶剂中的溶解度)不同于各种盐形式。
本公开的某些化合物可以以非溶剂化形式以及溶剂化形式存在，包括水合形式。通常，溶剂化形式等同于非溶剂化形式，并且包括在本公开的范围内。本公开的某些化合物可以以多晶(multiple crystalline)或无定形形式存在。通常，对于本公开所预期的用途，所有物理形式是等同的，并且旨在包括在本公开的范围内。
除了盐形式之外，本公开提供了前药形式的化合物。本文所述化合物的前药是在生理条件下容易经历化学变化以提供本公开化合物的那些化合物。另外，前药可以在离体环境中通过化学或生物化学方法转化为本公开的化合物。例如，当置于具有合适的酶或化学剂的透皮贴剂储库中时，前药可以缓慢转化为本公开的化合物。
遵循长期的专利法规约，当在本发明，包括权利要求书中使用时，术语“一”，“一个”和“该”是指“一个或多个”。因此，例如，除非上下文明确相反(例如，多个主题)，否则提及“一个主题”包括多个主题，等等。
在整篇说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则术语“包含”以非排他性的含义使用。同样，术语“包括”及其语法变体意指非限制性的，使得列表中的项目的逐一列举不是排除可被取代或添加到所列项目的其他类似项目。
出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的表示量、大小、尺寸、比例、形状、配方、参数、百分比、量、特性和其他数值的所有数字都被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰，尽管术语“约”可能未明确地与该值、量或范围一起出现。因此，除非有相反指示，否则在下面的说明书和所附权利要求书中阐述的数字参数不是也不必是精确的，而是根据本公开主题试图获得的预期性质因为预期、反映公差、转换因子、舍入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素，其可以是近似的和/或更大或更小。例如，当提及数值时，术语“约”可以意指涵盖在一些实施方式中具体量的±100％变化，一些实施方式中±50％，一些实施方式中±20％，一些实施方式中±10％，一些实施方式中±5％，一些实施方式中±1％，一些实施方式中±0.5％，一些实施方式中±0.1％，因为这样的变化适于执行所公开的方法或者使用所公开的组合物。
此外，当与一个或多个数字或数字范围结合使用时，术语“约”应理解为指代所有这种数字，包括范围内的所有数字，以及通过延伸边界至高于或低于所述数值来修改该范围。通过端点限定的数值范围的记载包括包含在该范围内的所有数字，例如整数，包括其分数(例如，1至5的记载包括1、2、3、4和5，及其分数，例如1.5、2.25、3.75、4.1等)以及该范围内的任意范围。
实施例
包括以下实施例以向本领域的普通技术人员提供用于实践本公开主题的代表性实施方式的指导。根据本公开和本领域的普通技术水平，技术人员可以理解，以下实施例仅旨在作为示例，并且可以在不脱离本公开主题的范围的情况下采用多种改变、修改和变更。以下的合成描述和具体实施例仅用于说明的目的，并且不被解释为以任何方式限制通过其他方法制备本公开的化合物。
实施例1
免疫病症的治疗
发现本公开的谷氨酰胺类似物在体内抑制抗原特异性效应CD4+T细胞增殖和功能(图1C、图1D和图1E)和抗原特异性CD8+T细胞应答(图2A、2B和图2C)。向代谢重编程疗法中添加DON导致非常有效地抑制CD4+T细胞效应功能和CD8+T细胞效应功能。
为了确定谷氨酰胺类似物对T细胞的这种抑制是否可用于降低移植排斥，将来自Balb/c小鼠的皮肤移植到B6小鼠中，并用至少三种代谢重编程剂(例如，2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理或用DON单独处理小鼠(图3)。结果显示DON阻止移植排斥并延长皮肤移植物存活。此外，当将来自Balb/c小鼠的心脏移植到B6小鼠中时，发现DON能够预防心脏移植排斥(图4)。DON还增加了体内调节性T细胞(Treg)的相对频率(图5)。
为了进一步确定DON对免疫系统的影响，不同的小鼠模型显示，使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法靶向哮喘细胞(图6)，并且仅DON可治疗关节炎(图7)并可治疗肺炎(图8)。
实施例2
调节免疫代谢作为预防同种异体移植物排斥的唯一手段
摘要
在抗原识别和共刺激时，T淋巴细胞上调为增殖和维持效应功能所必需的代谢机制。这种应答的标志(hallmark)包括转向有氧糖酵解和对谷氨酰胺的需求增加。T细胞中的这种代谢重编程是T细胞活化和分化的关键调节子，不仅是抗原识别的结果。此外，很清楚，虽然这种代谢重编程对于T效应细胞的分化和功能是重要的，但调节性T细胞的分化采用不同的代谢重编程。基于这些观察，假设抑制糖酵解和谷氨酰胺代谢可能代表一种通过抑制效应细胞产生和功能同时促进调节性T细胞产生来预防移植排斥的新方法。沿着这些方向，制定了一个抗排斥治疗方案，其采用糖酵解抑制剂2-脱氧葡萄糖(2-DG)、抗II型糖尿病药(二甲双胍)和谷氨酰胺代谢抑制剂6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸(DON)。使用这种至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法，在完全错配的皮肤和心脏同种异体移植模型中预防或延迟了移植排斥。数据表明，代谢重编程的代谢重编程疗法代表了一种抑制T细胞效应功能同时保留免疫调节机制的新型选择性手段。
意义
移植仍然是患有终末期器官疾病患者的首选治疗。然而，由于目前主流的抗排斥治疗方案导致多种不良作用，因此促进移植物存活的新策略具有很大的临床意义。代谢信号传导途径已经成为决定T细胞应答结果的关键角色。静息T细胞主要使用氧化磷酸化，而活化的T细胞必须经历代谢重编程，其促进糖酵解和谷氨酰胺氧化以满足生物合成和能量需求。本文证明，通过阻断糖酵解和谷氨酰胺代谢途径选择性靶向T细胞增殖和功能可抑制效应T细胞应答，同时保留免疫调节机制。这种方案可以抑制急性排斥并促进移植物存活。
材料和方法
小鼠：小鼠遵照约翰霍普金斯大学机构动物护理和使用委员会的指导方针。5C.C7小鼠(识别鸽子细胞色素c(PCC)的RAG2-/-CD4+TCR-转基因小鼠)来自Taconic Farms。将来自杰克逊实验室(Jackson Laboratory)的OVA-特异性OT-I和OT-II TCR转基因小鼠繁殖至Thy1.1+背景。C57BL/6(Thy1.2+，H-2b)和Balb/c(H-2d)小鼠获自杰克逊实验室。
抗体和试剂：用于流式细胞术的以下抗体来自BD Biosciences：抗-CD4(RM4-5)，抗-CD8(Ly-3)，抗-IFN-γ(XMG1.2)和抗-Thy1.1(OX-7)。抗-Foxp3(FJK-16s)来自eBioscience。I类OVA肽和II类OVA肽获自AnaSpec。PCC肽81-104在约翰霍普金斯大学合成。2-DG购自Carbosynth。二甲双胍和DON购自Sigma-Aldrich。对于所有体内实验，将单独的代谢重编程剂溶解于PBS中并腹膜内施用。
细胞培养：将脾细胞或T细胞在补充有10％FBS、青霉素/链霉素、谷氨酰胺和BME的45％RPMI 1640和45％EHAA培养基中培养。为了增殖研究，用5μM eFluor 670细胞增殖染料(eBioscience)标记T细胞并用抗-CD3(1μg/ml)刺激T细胞。对于非抗原特异性刺激，将平底平板用在PBS中稀释的抗-CD3(5μg/ml)包被，并向培养物中加入可溶性抗-CD28(2μg/ml)。为了制备预活化的CD4+T细胞，在完全培养基中用5μM PCC肽刺激来自5C.C7小鼠的脾细胞48小时。然后向培养物中加入小鼠重组IL-2(1ng/ml；Peprotech)。5-7天后，通过Ficoll梯度(GE医疗)分离活细胞。通过7-氨基放线菌素D(7-AAD；BD Biosciences)排除法测定细胞活力。
细胞外通量分析：首先将细胞铺于XF测定培养基，其是含有25mM葡萄糖、2mM L-谷氨酰胺和1mM丙酮酸钠的改性DMEM(Seahorse Bioscience)，并在37℃的无CO2培养箱中孵育30分钟。使用制造商推荐的方案在XF96细胞外通量分析仪(Seahorse Bioscience)中在37℃下测量OCR和ECAR。在基线测量后，在使用XF96筒上包含的端口向每孔连续添加抗-CD3/CD28和代谢重编程剂至指定终浓度之后，测量OCR和ECAR。所有数据均使用SeahorseBioscience的XF Reader软件收集。
过继转移：从OT-I(或OT-II)小鼠收获CD8+(或CD4+)T细胞，并将其通过用CD8+(或CD4+)MACS细胞分离方案(Miltenyi Biotec)进行阴性选择来纯化。然后将1×106个纯化的CD8+(或CD4+)T细胞静脉内注射到Thy1.2+C57BL/6受体中。通过注射将牛痘-OVA(1×106噬菌斑形成单位)同时施用至眶后海绵体中。
谷氨酰胺酶活性分析：根据先前描述的方案(Thomas等人(2013)Biochemical andBiophysical Research Communications 438(2):243-248)改编谷氨酰胺酶活性测量。简言之，使T细胞在含有蛋白酶抑制剂(Roche，Complete Protease Inhibitor Cocktail，1片，50ml中)的冰冷的磷酸钾缓冲液(45mM，pH 8.2)中裂解，并与3H-谷氨酰胺(0.03μM，0.91μCi)在室温下孵育90min。反应在96孔微孔板中以50μl反应体积进行。在反应期结束时，加入咪唑缓冲液(20mM，pH 7)终止测定。使用装有强阴离子离子交换树脂(Bio-Rad，
Figure BDA0001617093380000971
1-X2树脂，200-400目，氯化物形式)的96孔离心柱来分离底物和反应产物。通过用咪唑缓冲液洗涤除去未反应的3H-谷氨酰胺。然后用0.1N HCl洗脱反应产物3H-谷氨酸盐，并使用PerkinElmer的TopCount仪器结合它们的96孔LumaPlates分析放射性。
流式细胞术、细胞内细胞因子染色和ELISA：流式细胞术数据用FACS Calibur(BDBiosciences)获取并用FlowJo7.6软件(TreeStar)分析。对于细胞内染色，在莫能菌素(Monensin)(GolgiStop；BD Biosciences)、佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯(PMA；Sigma)和离子霉素(Sigma)的存在下在37℃下刺激细胞4小时。对细胞进行表面染色，并用Cytofix/Cytoperm试剂盒(BD Biosciences)或固定/透化试剂盒(eBioscience)对细胞进行固定/透化，然后进行细胞内细胞因子染色。通过使用未受刺激的对照细胞适当确定门。电压由未染色的对照确定。按照生产商(eBioscience)推荐的，通过ELISA分析细胞培养物上清液中的IFN-γ浓度。
体内细胞毒性测定：用20μM或2μM羧基二乙酸荧光素琥珀酰亚胺酯(CFSE，Invitrogen)标记来自WT小鼠的脾细胞。CSFE高细胞用I类OVA肽(10μM)脉冲。将同等数量(5×106个细胞)的肽脉冲的CFSE高细胞和未脉冲的CFSE低细胞静脉内共同施用至预先(第7天)用牛痘-OVA(1×106噬菌斑形成单位)免疫的同系宿主小鼠中。10小时后，从宿主脾脏分离脾细胞。通过流式细胞术根据其CFSE强度的差异来区分两个靶标群体。肽脉冲的靶细胞的损失指示细胞毒性。计算指定小鼠组中的脉冲与未脉冲靶细胞的比例，并通过使用公式[1-(实验小鼠中的比例/幼稚小鼠中的比例)]×100％来确定杀伤百分比。
小鼠皮肤移植：将BALB/c小鼠用作皮肤供体，将C57BL/6小鼠用作同种异体移植物受体。从背部采集全厚皮肤移植物，然后用简单的分开的针脚固定在受体小鼠的胸廓侧面。所移植的移植物的大小为1×1cm2。在第7天去除绷带后每天观察移植物，并且当≥90％的移植物组织坏死时认为排斥。观察皮肤移植物的MST。手术后七天，收集移植部位的皮肤组织用于经苏木精和曙红染色后光学显微镜检查。
小鼠异位心脏移植：将BALB/c小鼠用作心脏供体，并将C57BL/6小鼠用作同种异体移植物受体。根据先前公开的方法(Corry等人(1973)Transplantation 16(4):343-350；Oberhube等人(2014)J Vis Exp 92:e50753)进行腹部或颈部异位心脏移植。通过触诊每日监测移植心脏的功能。通过可触心跳的停止定义临床排斥，并通过尸体解剖证实。在移植48小时内移植物功能的丧失被认为是技术失败，并且发生这种情况的动物从分析中删去。
统计学分析：使用Prism软件5.0版(GraphPad软件)进行统计学分析，包括未配对学生t检验、双向方差分析(ANOVA)和对数秩分析。P值小于0.05被认为有统计学显著性。
介绍
免疫抑制方案的进展在推动器官移植领域中发挥了重要作用(Sayegh&Carpenter(2004)The NewEngland Journal of Medicine 351(26):2761-2766)。然而，长期使用免疫抑制剂不仅会导致对感染的易感性，还会导致广泛的合并症(co-morbidity)。例如，钙调磷酸酶抑制剂与高脂血症、高血糖症、神经毒性和肾毒性以及恶性肿瘤风险增加有关(Crutchlow&Bloom(2007)Clinical Journal of the American Society of Nephrology:CJASN 2(2):343-355；Hoorn等人(2012)Journal of Nephrology 25(3):269-275；Arnold等人(2013)Am J Transplant 13(9):2426-2432；Guba等人(2004)Transplantation 77(12):1777-1782；Roodnat等人(2014)Transplantation 98(1):47-53.2-6)。此外，这些剂抑制负调控和诱导耐受的应答(Wu等人(2012)Transpl Immunol 27(1):30-38)。也就是说，钙调磷酸酶抑制剂是真正的免疫抑制剂，因为它们抑制激活性和抑制性信号传导途径两者(Powell&Zheng(2006)Curr Opin Investig Drugs 7(11):1002-1007)。因此，尽管抗排斥策略的最终目标是在没有长期免疫抑制的情况下诱导免疫耐受，而目前的治疗方案通过抑制耐受的诱导阻碍了该目标。因此需要新的方法来预防移植排斥。
最近，已证明代谢信号传导途径在决定T细胞应答的结果中发挥关键作用(Yang&Chi(2012)Seminars in Immunology 24(6):421-428；Waickman&Powell(2012)Immunological Reviews 249(1):43-58；Pollizzi&Powell(2014)NatureReviews.Immunology 14(7):435-446)。代谢重编程和T细胞功能的协调反映了低频抗原特异性幼稚T细胞响应于病原体迅速扩增的能力(Powell等人(2013)Cold Spring HarborSymposia on Quantitative Biology 78:125-130)。在氧的存在下，幼稚或静息T细胞依赖于线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)来产生免疫监视所必需的能量(Pearce等人(2013)Science342(6155):1242454)。相反，CD4+和CD8+效应T细胞都采用有氧糖酵解以满足其生物合成需求(Pearce等人(2013)Science342(6155):1242454；Jones&Thompson(2007)Immunity 27(2):173-178)。Otto Warburg在癌细胞中首次描述了糖酵解在氧的存在下的这种用途(Warburg(1956)Science 124(3215):269-270)，并且随后发现其在活化的T细胞中是重要的(Warburg等人(1958)[Metabolism of leukocytes].Zeitschrift furNaturforschung.Teil B:Chemie,Biochemie,Biophysik,Biologie 13B(8):515‐516)。尽管糖酵解提供的三磷酸腺苷(ATP)少于氧化磷酸化，但已经提出有氧糖酵解允许产生生成氨基酸、核酸和脂质所必需的底物，所有这些对于增殖都是至关重要的(Vander Heiden等人(2009)Science 324(5930):1029-1033)。葡萄糖摄取对于这种活化诱导的糖酵解应答来说是重要的(Cham等人(2008)European Journal of Immunology 38(9):2438‐2450；Cham&Gajewski(2005)Journal of Immunology 174(8):4670-4677)。实际上，葡萄糖转运蛋白GLUT1在细胞表面上的表达增加是TCR诱导活化的关键方面(Jacobs等人(2008)Journal ofImmunology 180(7):4476-4486)。类似地，氨基酸尤其是谷氨酰胺的摄取和代谢对于T细胞活化是必需的(Carr等人(2010)Journal of Immunology 185(2):1037-1044)。谷氨酰胺缺乏阻断T细胞增殖和细胞因子产生(Carr等人(2010)Journal of Immunology 185(2):1037-1044)。虽然上述预期因素反映了T细胞在激活和爆发性增殖过程中的代谢需求，但也显而易见的是，不同的T细胞亚群需要不同的代谢编程。例如，已经发现，Th1、Th2和Th17效应T细胞依赖于葡萄糖摄取和糖酵解。或者，调节性T细胞(Treg)依赖于脂质氧化以产生能量Michalek等人(2011)Journal of Immunology 186(6):3299-3303)。阻断糖酵解抑制效应细胞发育但促进Treg形成(Shi等人(2011)The Journal of Experimental Medicine208(7):1367-1376)。此外，具有GLUT1缺陷的CD4+效应T细胞的体内增殖和功能受损，而Treg却富集且功能不受影响(Macintyre等人(2014)Cell Metab 20(1):61-72)。类似地，幼稚CD4+T细胞极其需要谷氨酰胺以分化成Th1和Th17效应T细胞而非Treg(Nakaya等人(2014)Immunity 40(5):692-705)。因此，旨在抑制代谢重编程以防止幼稚T细胞激活并分化成效应T细胞的策略可能提供一种抑制移植排斥的新方法。在该研究中，证明了组合抑制糖酵解和谷氨酰胺代谢导致严重抑制CD4+和CD8+效应T细胞应答，同时保留免疫调节机制。本文提出，这种抗代谢方案代表一种促进同种异体移植物存活的新颖且有前景的策略。
结果
阻断糖酵解抑制活化诱导的T细胞增殖和细胞因子产生：为了评估代谢重编程剂对静息T细胞响应于刺激的代谢变化的影响，测量了两种固有的细胞生物能参数，耗氧率(OCR)和细胞外酸化速率(ECAR)，用XF96细胞外通量分析仪(Seahorse Bioscience)测量。OCR是线粒体OXPHOS的指标，ECAR主要是糖酵解能量代谢过程中形成的乳酸的量度，因此反映了糖酵解的整体通量。将原代幼稚5C.C7CD4+T细胞与鸽子细胞色素c(PCC)肽孵育48小时，然后扩增并在IL-2中再静息5天以产生预先活化的CD4+细胞。在测量这些静息CD4+细胞的基线生物能量之后，用抗CD3/CD28再次刺激细胞(图9A和图9B)。在激活后，T细胞表现出响应于抗CD3/CD28的ECAR显著增加和OCR适度增加(图9A和图9B)。在达到糖酵解通量的峰值时，向细胞施用代谢重编程剂。2-DG是抑制己糖激酶的葡萄糖类似物，己糖激酶是糖酵解途径中的第一种酶(Rowe等人(2013)Nature Medicine 19(4):488-493)。添加2-DG导致ECAR水平急剧下降和OCR的不明显增加(图9A和图9B)，反映了2-DG抑制糖酵解但最小程度地影响OXPHOS(Cheng等人(2012)Cancer Research 72(10):2634-2644；Yamasaki等人(2011)Nature Reviews.Urology 8(3):165-171)。二甲双胍是一种常用的口服降糖药，其激活AMPK，抑制线粒体呼吸复合物I并促进脂肪酸氧化(Buzzai等人(2007)CancerResearch 67(14):6745-6752；El-Mir等人(2000)The Journal of Biological Chemistry275(1):223-228)。与其抑制复合物I的能力(El-Mir等人(2000)The Journal ofBiological Chemistry 275(1):223-228)一致，添加二甲双胍导致OCR的显著抑制和ECAR增加(图9A和图9B)。然而，已经显示2-DG和二甲双胍组合使用加强对肿瘤细胞中糖酵解的抑制(Cheong等人(2011)Molecular Cancer Therapeutics 10(12):2350-2362；Cheng等人(2014)British Journal of Cancer 111(1):85-93.31)。实际上，当与二甲双胍组合时，2-DG比单独使用时更有效地抑制T细胞中的ECAR(图9A)。此外，2-DG和二甲双胍的组合导致与未治疗组相比OCR更低，但高于单独使用二甲双胍时的OCR(图9B)。因此，类似于肿瘤细胞中所观察的，将2-DG和二甲双胍组合导致活化的T细胞中糖酵解严重降低。
鉴于糖酵解在促进T细胞效应功能中的关键作用，接下来确定2-DG和二甲双胍对T细胞增殖和细胞因子产生的作用。为此，在培养基对照、单独的2-DG、单独的二甲双胍或2-DG+二甲双胍的存在下，用抗-CD3刺激来自野生型(WT)C57BL/6小鼠的脾细胞72小时。初始滴定研究表明，2-DG代谢重编程疗法或二甲双胍代谢重编程疗法以剂量依赖性方式抑制T细胞增殖和细胞因子产生(数据未显示)。重要的是，与它们的组合代谢效果相一致，2-DG和二甲双胍的组合对活化的CD4+和CD8+T细胞的细胞增殖和IFN-γ产生显示出比任一单独的化合物有更显著的抑制(图9C和图9D)。总之，这些数据表明2-DG组合二甲双胍有效抑制活化的T细胞中的代谢重编程和增殖/细胞因子产生。
糖酵解和谷氨酰胺分解的组合抑制严重消除活化诱导的T细胞增殖和细胞因子产生：活化后，和糖酵解一样，谷氨酰胺氧化增加以满足生物合成需求并允许持续的三羧酸(TCA)通量(MacIver等人(2013)Annual Review of Immunology 31:259-283)。因此，T细胞活化、分化和功能关键取决于足够的谷氨酰胺可用性(Carr等人(2010)Journal ofImmunology 185(2):1037-1044；Nakaya等人(2014)Immunity 40(5):692-705)。为此，激活后，T细胞协调地增加谷氨酰胺转运蛋白的表达和谷氨酰胺氧化所需的谷氨酰胺酶活性(Carr等人(2010)Journal of Immunology 185(2):1037-1044)。6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸(DON)是谷氨酰胺类似物，其抑制谷氨酰胺代谢途径中的多个靶标，包括谷氨酰胺酶和谷氨酰胺转运蛋白(Thomas等人(2014)Biochemical and Bbiophysical ResearchCommunications 443(1):32-36；Thomas等人(2013)Biochemical and BiophysicalResearch Communications 438(2):243-248)。为了研究谷氨酰胺酶活性在T细胞活化中的作用，在含有或不含代谢重编程剂的培养基中用抗-CD3/CD28刺激幼稚CD4+T细胞24小时。使用如所述的放射性标记测定法(Thomas等人(2013)Biochemical and BiophysicalResearch Communications 438(2):243-248)，测定这些CD4+T细胞的谷氨酰胺酶活性。观察到与幼稚T细胞相比，活化的T细胞表现出谷氨酰胺酶活性增加(图10A)，表明代谢重新编程朝向谷氨酰胺分解。值得注意的是，在DON的存在下活化的T细胞的谷氨酰胺酶活性被显著消除(图10A)，并且该抑制不受糖酵解抑制剂存在的影响(图10A)。
此外，当与DON一起培养时，活化的CD4+和CD8+T细胞的增殖和IFN-γ产生降低(图10B和图10C)。已经证实了先前研究，该研究显示阻断谷氨酰胺代谢途径也能够抑制T细胞应答(Carr等人(2010)Journal of Immunology 185(2):1037-1044)，接下来研究糖酵解和谷氨酰胺分解的双重抑制对抑制T细胞增殖和功能是否具有另外的作用。为此，将代谢重编程剂2-DG、二甲双胍和DON组合作为代谢重编程疗法。实际上，使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法比仅使用至少两种代谢重编程剂(例如2-DG和二甲双胍)或使用至少一种代谢重编程剂(例如DON)的代谢重编程疗法对抑制T细胞增殖和IFN-γ产生具有更严重的作用(图10B和图10C)。值得注意的是，功能下降不是由于细胞活力的降低(图11)。此外，尽管谷氨酸可以进一步分解代谢为燃料TCA循环和ATP产生(Pearce等人(2013)Science342(6155):1242454)，但在细胞外通量分析中，添加DON(单独或与2-DG和二甲双胍组合)对活化细胞的OXPHOS或糖酵解通量没有明显影响(图12A和图12B)。因此，可以得出结论：通过同时阻断糖酵解(用2-DG和二甲双胍)和谷氨酰胺分解(用DON)能最有效地抑制活化诱导的T细胞增殖和功能。
抑制糖酵解和谷氨酰胺分解可抑制体内抗原特异性CD4+效应T细胞的增殖和功能而不抑制Treg的：鉴于抑制糖酵解和谷氨酰胺分解可抑制体外T细胞活化的观察结果，对该范例在体内以抗原特异性的方式进行了检测。为了测试代谢重编程剂减轻CD4+效应T细胞应答的能力，在第0天将Thy1.1+CD4+OVA-特异性(OT-II)TCR转基因T细胞过继转移到同时感染了牛痘-OVA的Thy1.2+WT小鼠中，牛痘-OVA是携带鸡卵清蛋白(OVA)的重组牛痘病毒。然后将小鼠用PBS(溶媒对照)、2-DG+二甲双胍(使用至少两种代谢重编程剂的代谢重编程疗法)或2-DG+二甲双胍+DON(使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法)处理3天，并且在第4天询问OVA特异性Thy1.1+CD4+T细胞的扩增。用2-DG+二甲双胍处理的小鼠证明抗原特异性Thy1.1+CD4+T细胞的扩增显著降低，用至少三种代谢重编程剂进行的代谢重编程疗法将使其更进一步降低(图13A)。另外，体内使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法在用肽离体再次激发时强烈抑制脾细胞的抗原特异性IFN-γ产生(图13B)。使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法还导致Foxp3+CD4+T细胞的频率显著更高(图13C)，表明保留了免疫调节的这种机制。值得注意的是，与未处理的小鼠相比，在用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法处理的小鼠中，Thy1.1+Foxp3+T细胞的扩增和绝对数目降低。这表明，如效应细胞的情况一样，响应于抗原的Foxp3+T细胞的扩增需要糖酵解和谷氨酰胺。然而，在处理的小鼠中，OVA特异性Thy1.1+调节性T细胞：效应细胞的比例增加(图13D)。总之，这些结果显示，使用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法在抑制抗原识别时的CD4+T细胞增殖和细胞因子产生方面具有最强大的作用，而向抗原特异性调节性T细胞的分化则相对保留。
抑制糖酵解和谷氨酰胺分解可抑制抗原特异性CD8+T细胞的增殖和功能：接下来，检测了代谢重编程剂阻断抗原特异性CD8+T细胞应答的能力。为此，将Thy1.1+CD8+OVA-特异性(OT-I)TCR转基因T细胞过继转移到Thy1.2+WT小鼠中，并将小鼠用牛痘-OVA感染并用代谢重编程剂处理(相同的方案用于OT-II实验)。与CD4+T细胞的情况一样，用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法处理小鼠导致比2DG+二甲双胍(图14A)或单独的任何化合物(数据未显示)对抗原特异性Thy1.1+CD8+T细胞的扩增有更严重的抑制。另外，抗代谢的代谢重编程疗法的这种组合强烈地抑制了分泌IFN-γ的CD8+T细胞的产生(图14B)。用I类OVA肽离体再刺激的脾细胞分泌的IFN-γ的量也反映了Thy1.1+CD8+T细胞的频率和功能降低(图14C)。已证明了糖酵解和谷氨酰胺分解抑制剂减轻外源性效应T细胞的扩增和功能的能力，接下来用体内细胞毒性(CTL)测定检测抗代谢方案对内源性效应CD8+T细胞的影响。将小鼠用牛痘-OVA免疫并用PBS(溶媒对照)、使用至少两种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍)的代谢重编程疗法或使用至少三种代谢重编程剂(例如2DG+二甲双胍+DON)的代谢重编程疗法处理7天，然后在第8天注射CFSE标记的靶细胞，10小时后评估特异性杀伤百分比。观察到，在接受至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法的小鼠中，大部分(96％±2％)OVA肽脉冲的靶细胞被保留，而在接受PBS和2-DG+二甲双胍处理的小鼠中，分别有78±5％和45±10％的靶标细胞被消除(图14D)。这些数据表明，通过抑制糖酵解和谷氨酰胺代谢能抑制有效的细胞毒性T淋巴细胞的发育。
代谢重编程剂在皮肤和心脏移植的小鼠模型中促进同种异体移植接受：已经证明了组合抗代谢的代谢重编程疗法在体内抑制抗病毒应答的能力，接下来使用涉及接受来自Balb/c小鼠的同种异体皮肤移植物的C57BL/6小鼠的皮肤移植模型，研究抗代谢的代谢重编程疗法是否可以延长同种异体移植物存活。与未接受处理的小鼠相比，接受2-DG+二甲双胍或单独的DON的小鼠的移植物中位生存时间(MST)显著延长(分别为13天对11天，P＝0.0048和22天对11天，P＝0.0019)(图15A)。然而，与无处理相比，用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法至少阻断糖酵解和谷氨酰胺代谢的代谢途径导致皮肤移植物存活显著增加(MST 40天对11天，P<0.0001)(图15A)。另外，来自用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法处理的组的皮肤移植物的外观和组织学没有显示组织破坏的证据、表现出更完整的组织排列和更少的炎性细胞浸润(图15B、图15C、图15D和图15E)。为了比较，先前已报道，在FK506或环孢菌素处理下完全同种异体的皮肤同种异体移植物的MST少于20天(Gorski&Wasik(1990)Immunology 71(1):148-150)。
最后，将这种至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法用于Balb/c至C57BL/6心脏移植，其是血管化的实体器官移植模型。引人注目的是，当用至少三种代谢重编程剂的代谢重编程疗法处理受体小鼠时，移植后所移植的心脏继续跳动超过100天而没有排斥(图15F)。同样，来自处理组的心脏移植物表现出更健康的微观形态，没有坏死、纤维化或淋巴细胞浸润的证据(图15G、图15H、图15I和图15J)。总之，这些数据支持以下观点：抑制糖酵解和谷氨酰胺代谢途径代表了预防急性排斥和促进长期移植物接受的有效手段。
讨论
在该研究中，定义了一种新的方法，其通过抑制效应T细胞功能所必需的代谢途径来预防移植物排斥。这种方法是基于这样的理解：T细胞中的代谢重编程不仅仅是T细胞活化的结果，而是在调节T细胞分化和功能中起关键作用(Jones&Thompson(2007)Immunity27(2):173-178；MacIver等人(2013)Annual Review of Immunology 31:259-283)。这种方法的治疗指数依赖于效应T细胞应答的不寻常的代谢需求，其不同于更灵活且更具适应性的普通代谢网络。因此，即使所用抑制剂是相对非特异性的，也能基于效应T细胞不寻常的代谢需求而实现相对细胞选择性。事实上，虽然效应T细胞采用有氧糖酵解能量，但调节性T细胞被编程为使其依赖于氧化磷酸化和脂肪酸氧化(Michalek等人(2011)Journal ofImmunology 186(6):3299-330322)。尽管如此，在该研究中，通过2-DG和二甲双胍的组合抑制糖酵解不足以预防完全MHC-错配移植模型中的急性排斥或诱导长期耐受。抑制谷氨酰胺代谢还阻断效应T细胞分化、增殖和功能，同时使Treg分化相对完整(Carr等人(2010)Journal of Immunology 185(2):1037-1044；Nakaya等人(2014)Immunity 40(5):692-705)。因此，DON，一种谷氨酰胺分解抑制剂，已被纳入该方案。因此，抑制糖酵解和谷氨酰胺分解(可抑制效应T细胞功能同时保留Treg分化的方案)被证明在促进移植物存活中是最有效的(Shi等人(2011)The Journal of Experimental Medicine 208(7):1367-1376；Michalek等人(2011)Journal of Immunology 186(6):3299-3303)。
基于需求的细胞选择性不仅可以在免疫系统的细胞中观察到，而且其还有助于观察到相对较少的副作用。事实上，通过追踪体重和皮毛皱褶(作为移植受体小鼠整体健康的标志)，在某些超过100天的情况下，没有观察到与处理方案相关的任何全身性疾病或发病率。此外，研究中使用的化合物全部用于患者并具有可耐受的副作用(Franciosi等人(2013)PloS one 8(8):e71583；Sullivan等人(1988)Cancer Chemometabolicreprogramming therapy and Pharmacology 21(1):78-84；Raez等人(2013)CancerChemometabolic reprogramming therapy and Pharmacology 71(2):523-530)。因此，相信组合处理策略可很容易地转化为临床。值得注意的是，在以前使用这些2-DG或DON或二甲双胍治疗癌症的试验中，效力不如使用这些剂用于移植排斥所观察到的那样显著(Sullivan等人(1988)Cancer Chemometabolic reprogramming therapy andPharmacology 21(1):78-84；Raez等人(2013)Cancer Chemometabolic reprogrammingtherapy and Pharmacology 71(2):523-530；Tsilidis等人(2014)Diabetes Care 37(9):2522-2532)。据信，这是因为虽然T效应细胞和癌细胞都表现出Warburg代谢，但肿瘤中的突变使它们能够更有效地对这些剂产生抗性。实际上，据信，T细胞对组合方案的敏感性提高有助于设计具有相对较小副作用的剂量的方案。
类固醇和钙调磷酸酶抑制剂仍然是目前大多数移植后方案的主要支柱。类固醇具有多种不良作用，如感染风险增加、高血糖、加速动脉粥样硬化和胃肠道出血，而钙调磷酸酶抑制剂与神经毒性和肾毒性以及感染风险和癌症风险增加有关(Crutchlow&Bloom(2007)Clinical Journal of the American Society of Nephrology:CJASN 2(2):343-355；Hoorn等人(2012)Journal of Nephrology 25(3):269-275；Arnold等人(2013)Am JTransplant 13(9):2426-2432；Guba等人(2004)Transplantation 77(12):1777-1782；Roodnat等人(2014)Transplantation 98(1):47-53.2-6)。使用本公开的剂没有与目前免疫抑制方案相关的副作用。代谢重编程疗法的至少一个优点是它将促进有利的全身代谢谱。事实上，所用的代谢重编程剂抵消了与目前免疫抑制有关的一些代谢异常，例如血糖和甘油三酯增加。然而，值得注意的是，目前移植免疫抑制的主要障碍之一是巨细胞病毒的再激活。有趣的是，抗代谢方法中使用的剂已显示抑制病毒复制(Chambers等人(2010)JVirol 84(4):1867-1873)。此外，尽管钙调磷酸酶抑制剂与发展赘生物的风险增加相关(Guba等人(2004)Transplantation 77(12):1777-1782)，但靶向糖酵解和谷氨酰胺途径都抑制肿瘤细胞的生长(Cheong等人(2011)Molecular Cancer Therapeutics 10(12):2350-2362；Cheng等人(2014)British Journal of Cancer 111(1):85-93.31；Willems等人(2013)Blood 122(20):3521-3532；Lim等人(2014)Cancer Research 74(13):3535-3545)。此外，虽然钙调磷酸酶抑制剂在预防急性排斥中具有功效，但是这样的剂可以通过阻止T细胞无能和抑制调节性T细胞的产生来部分阻断免疫耐受性的诱导。本研究中使用的代谢重编程剂促进无能和T调节性细胞生成(图13C；Zheng等人(2009)Journal of Immunology183(10):6095-6101)。然而，单独的代谢重编程的代谢重编程疗法不足以完全预防皮肤移植排斥。此外，尽管在处理小鼠期间观察到了100％的心脏移植存活(图15D)，但初步研究表明停止代谢重编程疗法导致约80天后心脏的最终排斥(数据未显示)。整合诱导耐受性的代谢重编程疗法，例如与或不与雷帕霉素一起共刺激阻断，可能是在不存在长期免疫抑制的情况下诱导长期耐受性的手段(Oderup等人(2006)Transplantation 82(11):1493-1500；Pilon等人(2014)American Journal of Transplantation:Official Journal of theAmerican Society of Transplantation and the American Society of TransplantSurgeons 14(12):2874-2882；Bestard等人(2011)Transplant International:OfficialJournal of the European Society for Organ Transplantation 24(5):451-460)。
研究揭示了哺乳动物雷帕霉素靶标(mTOR)在调节T细胞分化和功能中的关键作用(Delgoffe等人(2011)Nature Immunology 12(4):295-303；Li等人(2011)Immunity 34(4):541-553)。通过基因剖析小鼠中的mTOR信号传导，证明在不存在mTOR的情况下TCR接合(engagement)导致产生Treg(Delgoffe等人(2011)Nature Immunology 12(4):295-303；Delgoffe等人(2009)Immunity 30(6):832-844)。然而，尽管有这些揭示的遗传学研究，雷帕霉素和其他雷帕霉素类似物(rapalogues)在预防移植排斥中的功效是一般的(Abdelmalek等人(2012)American Journal of Transplantation:Official Journal ofthe American Society of Transplantation and the American Society ofTransplant Surgeons 12(3):694-705)。部分地，认为这是由于缺乏mTOR抑制剂与免疫抑制方案的策略性整合(Lo等人(2014)Current Opinion in Organ Transplantation 19(4):363-371)。例如，将雷帕霉素与钙调磷酸酶抑制剂组合否定了雷帕霉素潜在的耐受诱导作用(Satake等人(2014)PloS one 9(3):e9288854)。有趣的是，最近研究发现，在机制上，mTOR部分地通过调节代谢程序来调节T细胞分化和功能。mTOR在调节糖酵解和谷氨酰胺代谢中起重要作用，这是至关重要的，从而支持效应T细胞的产生和功能(Wang等人(2011)Immunity 35(6):871-882；Sengupta等人(2010)Molecular Cell 40(2):310-322；Csibi等人(2013)Cell 153(4):840-854)。因此，抑制mTOR活性消除了效应T细胞产生(CD4+和CD8+)，并且还阻碍了T细胞活化后糖酵解和谷氨酰胺分解的上调。本公开的代谢重编程的代谢重编程疗法直接靶向这些途径。
总之，本公开的主题提供了一种通过抑制效应T细胞功能所必需的代谢途径来预防移植排斥的新方法。效应T细胞和调节性T细胞的不同代谢需求揭示了一个同时抑制排斥并促进耐受的新治疗窗口。将代谢重编程的代谢重编程疗法与耐受诱导方案(如共刺激性阻滞和Treg代谢重编程疗法)相结合的进一步研究有可能在不存在长期免疫抑制的情况下促进长期移植物接受。
实施例3
在没有药物的情况下，使小鼠对房屋粉尘螨抗原(HDM)敏感。经气管内再次激发后，用溶媒或25处理小鼠。在该模型中，在急性肺再激发期间，25抑制病状学、Th2细胞的募集/产生并降低HDM特异性IgE的水平(图16)。这些数据显示了使用DON前药治疗哮喘的有效性。
实施例4
图17A、图17B和图17C显示在急性呼吸窘迫综合征(ARDS)的小鼠模型中靶向谷氨酰胺。用Ips激发小鼠(图17A)以诱导(ARDS)，并在第2和4天用DON处理。处理促进了更快的恢复(体重增加)(图17B)和更少的肺损伤(图17C)。这些数据显示了使用DON治疗ARDS的有效性。
实施例5
在气管内用博来霉素处理小鼠以诱导纤维化。DON处理的小鼠表现出肺损伤明显降低以及肺纤维细胞的募集/产生降低(图18)。这些数据显示了使用DON治疗肺纤维化的有效性。
实施例6
图19A和图19B显示靶向谷氨酰胺代谢以治愈脑疟疾。在感染后第5天和第6天(随后死亡前12小时)每隔一天用DON处理小鼠。DON在疾病如此晚期预防死亡的突出能力凸显了我们的方法在CNS炎症中的强大能力。
实施例7
图20显示在视神经脊髓炎中靶向谷氨酰胺代谢。将自身反应性T细胞过继转移至用PBS或25处理的小鼠中，并测量平均麻痹分数。这些数据显示了使用DON前药治疗视神经脊髓炎的有效性。
实施例8
图21A和图21B显示在多发性硬化症中靶向谷氨酰胺代谢。将动物免疫EAE(C57BL/6+MOG35-55)。从免疫接种当天(第0天，左)每日一次(q.d.)，或从发病之时(EAE疾病评分≥1，右)每日两次(b.d.)用溶媒或25处理小鼠。这些数据显示了使用DON前药预防(图21A)和治疗(图21B)多发性硬化症的有效性。
实施例9
图22显示体内筛选前药的结果：将Thy1.1+OT-1细胞过继转移至感染了牛痘ova的小鼠中。用前药或溶媒(V)处理小鼠，并监测Ova-特异性应答。在这种情况下，前药P1、P1-2和P3有效地抑制了T细胞应答。
参考文献
说明书中提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献指示了本公开主题所属领域的技术人员的水平。所有的出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用并入本文，其程度如同每个出版物、专利申请、专利和其他参考文献被具体地和单独地通过引用并入。应当理解的是，尽管本文提及了许多专利申请、专利和其他参考文献，但是这种参考文献并不构成承认任意这些文献中构成本领域公知常识的一部分。如果说明书与所引用的任何参考文献之间存在冲突，则以该说明书(包括其任何修改，该修改能基于并入的参考文献)为准。除非另有说明，否则本文使用术语的标准领域接受的含义。本文使用各种术语的标准缩写。
虽然为了清楚理解的目的已经通过举例说明和实例详细描述了前述主题，但是本领域技术人员将会理解，可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。

Claims (4)

1.具有式(I)的化合物或其药学上可接受的盐以及2-脱氧-D-葡萄糖和二甲双胍用于制备用于治疗细胞、组织或器官移植期间的同种异体移植物排斥的药物的用途，
Figure FDA0003226855900000011
其中：
X是–(CH2)n–；
n为1；
R1为C1-6烷基；
R2选自由亮氨酸和色氨酸组成的组；并且
R2’为H。
2.根据权利要求1所述的用途，其中R1选自由甲基、乙基和异丙基组成的组。
3.根据权利要求1所述的用途，其中R2为色氨酸。
4.根据权利要求1所述的用途，其中所述具有式(I)的化合物选自由以下组成的组：
Figure FDA0003226855900000012
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