CN108463244B - 用于递送的基因编码的固有无序隐形聚合物及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了包含多肽和一种或多种药物分子的缀合物。该多肽包括一个或多个带电基序，并且可以进一步包括一个或多个不带电基序。这些缀合物可以用于有效地向受试者递送该药物分子。

Description

用于递送的基因编码的固有无序隐形聚合物及其使用方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年8月4日提交的美国临时专利申请号62/200,726的优先权，将其通过引用以其全文并入本文。
关于联邦政府资助研究的声明
本发明是在由美国国立卫生研究院资助的授权号5R01EB000188R01下由政府支持进行的。政府在本发明中享有一定的权利。
技术领域
本披露涉及药物递送的方法，并且更具体地涉及与治疗剂缀合的两性离子多肽。这些缀合物具有改善的生物相容性和生物降解性。在一些实施例中，这些缀合物可以重组表达，并且因此能够精确设计并在基因水平上被操纵。
引言
药物或治疗剂(如处于其天然形式的小分子、肽和蛋白质)的递送受其稳定性差、溶解度低和体内循环短的限制。药物递送中的这些挑战导致治疗效力降低和脱靶毒性的风险增加。将大分子载体附着于药物可以改善其溶解度、血浆半衰期、肿瘤特异性摄取及其总体治疗潜力。之前已经设计了各种材料，主要是合成聚合物，以递送药物。一种这样的合成聚合物是聚乙二醇(PEG)。PEG是一种亲水性和吸湿性聚合物，其在药物周围形成“水笼”，从而提供对血液成分的空间排斥并防止对药物的调理作用和酶促降解。PEG的这种“隐形”特性改善了药物的溶解性和稳定性，并减少了它们过早地从受试者中清除，这使得PEG化即药物附着到PEG上的过程成为在制药行业中的一种重要方法。近年来，一类新的两性离子合成聚合物(在其单体中具有交替的阳离子和阴离子基团的聚合物)已经证实类似的隐形特性。然而，存在三个主要缺点，这些缺点破坏合成聚合物作为药物递送运载体的可靠性。首先，充分证明，反复暴露于PEG可以产生触发不良免疫应答的PEG特异性抗体。其次，合成聚合物是不可生物降解的，并且它们在药物递送后的体内作用尚不清楚。第三，合成聚合物是多分散的，因为每批由具有不同分子量的链构成。这种多分散性在合成聚合物中是固有的，可产生具有不同生物学特性(尤其是关于半衰期和免疫原性)的药物缀合物群。本领域中对于对具有改善的生物相容性、溶解性、稳定性和半衰期以及降低的毒性的药物的有效递送存在需要。
发明内容
在一个方面，本文提供了缀合物，其包含：(a)包含一个或多个带电基序的多肽，每个带电基序独立地具有由SEQ ID NO:1(VPX1X2G)组成的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且其中X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸；和(b)与该多肽附接的一种或多种药物分子。
在一些实施例中，该多肽包括多个带电基序。在一些实施例中，多个带电基序是串联重复的。在一些实施例中，该多肽进一步包括一个或多个不带电基序，每个不带电基序独立地具有由SEQ ID NO:3(VPGXG)组成的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。在一些实施例中，该多肽包括多个不带电基序。在一些实施例中，多个不带电基序是串联重复的。在一些实施例中，一个或多个不带电基序位于该多肽的至少两个相邻带电基序之间。
在一些实施例中，该多肽包含SEQ ID NO:2(VPX1X2G)n的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。在一些实施例中，该多肽包含SEQ ID NO:4(VPGXG)n的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。在一些实施例中，该多肽包括SEQ ID NO:5(VPX1X2G)n(VPGXG)m的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。在一些实施例中，该多肽包括SEQID NO:6(VPGXG)m(VPX1X2G)n的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。在一些实施例中，该多肽包括SEQ ID NO:7{(VPX1X2G)(VPGXG)}b的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数。在一些实施例中，X1是带负电荷的氨基酸，并且其中X2是带正电荷的氨基酸。在一些实施例中，X1是带正电荷的氨基酸，并且其中X2是带负电荷的氨基酸。在一些实施例中，带负电荷的氨基酸独立地选自谷氨酸和天冬氨酸。在一些实施例中，带正电荷的氨基酸独立地选自赖氨酸和精氨酸。在一些实施例中，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。在一些实施例中，X选自精氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。在一些实施例中，X选自甘氨酸和缬氨酸。
在一些实施例中，该多肽进一步包括接头。在一些实施例中，该接头包括一个或多个半胱氨酸。在一些实施例中，该接头包括选自SEQID NO:(GGC)、SEQ ID NO:((GGC)8)、SEQID NO:((G4S)3)和SEQ ID NO:((VPGXG)16，其中X是以1:1比例存在的缬氨酸或半胱氨酸)的氨基酸序列。在一些实施例中，该接头位于该多肽的C-末端、N-末端或C-末端和N-末端两者。在一些实施例中，该一种或多种药物分子经由接头与该多肽附接。在一些实施例中，该药物分子通过接头中的硫醇反应性基团与该多肽附接。在一些实施例中，该一种或多种药物分子选自小分子、核苷酸、多核苷酸、肽、蛋白质、碳水化合物及其组合。在一些实施例中，该药物分子包括小分子。在一些实施例中，该药物分子包括蛋白质。在一些实施例中，该药物分子包括癌症治疗剂。在一些实施例中，该药物分子包括抗体。在一些实施例中，该药物分子包括紫杉醇。在一些实施例中，该药物分子包括Tn3(TRAIL超级激动剂)。在一些实施例中，制备该缀合物以便给予受试者。在一些实施例中，该缀合物的多肽是重组表达的。在一些实施例中，该缀合物是重组表达的。
在另一方面，本文提供了包含如本文详述的缀合物的组合物。
在另一方面，本文提供了编码如本文详述的多肽的多核苷酸。在另一方面，本文提供了编码如本文详述的缀合物的多核苷酸。在另一方面，本文提供了包含该多核苷酸的载体。
在另一方面，本文提供了将药物分子递送至受试者的方法，该方法包括向受试者给予如本文详述的缀合物。
在另一方面，本文提供了治疗患有疾病或障碍的受试者的方法，该方法包括向受试者给予如本文详述的缀合物。
在另一方面，本文提供了确定样品中存在靶标的方法，该方法包括：使样品与如本文详述的缀合物在允许在药物分子和样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触；并检测该复合物的存在，其中该复合物的存在指示样品中的靶标。
在一些实施例中，该样品是从受试者获得的，并且该方法进一步包括诊断疾病、预测或评估受试者的治疗功效。在一些实施例中，当该方法进一步包括评估受试者的治疗功效时，则该方法进一步包括根据需要改变受试者的治疗以提高功效。在另一方面，本文提供了诊断受试者中的疾病的方法，该方法包括：使来自受试者的样品与如本文详述的缀合物在允许在药物分子和样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触；确定样品中靶标的水平，其中该复合物的水平指示样品中靶标的水平；并且将样品中靶标的水平与该靶标的对照水平进行比较，其中与对照水平不同的靶标的水平指示受试者中的疾病。在一些实施例中，对照水平对应于在受试者开始治疗之前或期间的一个时间点处受试者中的水平，并且其中在一个稍后的时间点处从受试者取得样品。在一些实施例中，在该受试者正在经受治疗的时期期间的一个时间点处从该受试者取得该样品，并且其中该对照水平对应于无疾病水平或对应于该受试者开始治疗的时期之前的一个时间点处的水平。在一些实施例中，该方法进一步包括当该治疗被确定为在治疗该疾病方面无效时，改变该治疗或向该受试者给予不同的治疗。在一些实施例中，将该缀合物用报告物标记。在一些实施例中，将该缀合物静脉内、动脉内、腹膜内或肿瘤内给予至受试者。在一些实施例中，该缀合物相对于与聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子具有降低的抗原性。在一些实施例中，该缀合物相对于与聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子具有降低的免疫原性。在一些实施例中，该疾病选自癌症、代谢疾病、自身免疫疾病、心血管疾病和骨科障碍。在一些实施例中，该疾病包括癌症。在一些实施例中，该癌症选自乳腺癌、结肠直肠癌、结肠癌、肺癌、前列腺癌、睾丸癌、脑癌、皮肤癌、直肠癌、胃癌、食道癌、肉瘤、气管癌、头颈癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、淋巴癌、宫颈癌、外阴癌、黑色素瘤、间皮瘤、肾癌、膀胱癌、甲状腺癌、骨癌、恶性上皮肿瘤、肉瘤和软组织癌。在一些实施例中，该癌症包括乳腺癌。
附图说明
图1显示ZiPP的可能的架构和序列。(A)同聚物。(B)二嵌段聚合物。(C)多嵌段聚合物。(D)带电基序的可能序列。
图2显示ZiPP的表征。所使用的ZiPP构建体是五肽两性离子基序的120个重复。(A)纯化的ZiPP构建体的SDS page分析。(B)(VPKDG)120和(VPRDG)120的代表性MALDI谱确认了纯化的ZiPP构建体的MW(分别为MW＝60.5kDa，MW＝63.8kDa)。(C))与ELP对照相比，使用动态光散射测量的流体动力学半径显示良好水合的ZiPP。(D)ZiPP的CD谱显示低波长下的负椭圆率和更高波长下的稍微正椭圆率，这是无序结构如ELP的典型特征。(E)非变性PAGE凝胶显示ZiPP不与白蛋白相互作用。
图3显示当静脉内注射时ELP(VPGAG)和ZiPP的血浆药代动力学。(A)实验设计。(B)血浆浓度作为注射后时间的函数。(C)每种缀合物的曲线下面积(AUC)。(D)每种缀合物的消除半衰期。
图4显示当皮下注射时ELP(VPGAG)和ZiPP的血浆药代动力学。(A)实验设计。(B)血浆浓度作为注射后时间的函数。(C)每种缀合物的AUC。
图5显示ZiPP-PTX缀合物的表征。(A)ZiPP紫杉醇(PTX)纳米粒子的设计原理图。紫杉醇经由pH敏感性接头与8个C-末端残基进行化学缀合。(B)PTX缀合后的动态和静态光数据显示ZiPP自组装成58nm半径的胶束，每个胶束的聚集数为26。形状因子(ρ)-计算为Rg/Rh-为0.82，其表示形成球形胶束。ZiPP和ZiPP+PTX缀合物的MALDI-MS显示每条聚合物链有3.2-4个药物。(C)治疗72小时后，在MDA-MB-231三阴性乳腺癌细胞系中针对ZiPP-PTX、ELP-PTX和游离PTX的细胞活力。
图6显示Zipp化的蛋白质。(A)具有(Tn3)6的ZiPP融合蛋白的设计概述。(B)(Tn3)6的亲和纯化样品的SDS-PAGE分析，这些样品具有在大肠杆菌中重组表达的不同长度的ZiPP。(C)针对Colo205(结肠癌细胞)的细胞毒性测定和计算的IC50值。
图7显示ZiPP的表征。所使用的ZiPP构建体是五肽两性离子基序的80个重复。(A)纯化的ZiPP构建体的SDS page分析。将50kD和75kD梯状物标记为参考分子量，但SDS-PAGE中使用的梯状物来自球状蛋白质，并且因此不能与非结构化ZIPP直接比较。(B)(VPREG)80和(VPKEG)80的代表性MALDI谱确认了纯化的ZIPP构建体的分子量(分别为MW＝44.1kDa，MW＝41.8kDa)。(C)ZiPP的CD谱显示低波长下的负椭圆率和更高波长下的稍微正椭圆率，这是无序结构如ELP的典型特征。
具体实施方式
本文提供了用于将药物分子递送至受试者的组合物和方法。这些组合物和方法包括包含多肽和与其附接的药物分子的缀合物。该多肽包括带正电荷和带负电荷的氨基酸。本文详述的组合物和方法可以克服以前在药物递送中的挑战，包括对生物相容性、溶解度、稳定性和半衰期、免疫原性以及抗原性的限制。本文详述的构建体可以使用亲水性原理在缀合物周围提供“水笼”，以空间上屏蔽该缀合物免于降解。由此这些缀合物增加缀合治疗剂的稳定性和溶解性并改善它们的体内功效。这些缀合物可以通过有效地递送药物来治疗疾病而允许疾病的治疗。在其中药物结合靶标的一些实施例中，这些缀合物还可以用于检测靶标、检测或诊断疾病、和/或确定治疗的功效。本文详述的缀合物还可以通过基因工程产生，由此促进其精确设计和操作、更低毒性、更好的生物相容性和改善的生物降解性。
1.定义
如本文使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“有”、“可以”、“含有”及其变体旨在是开放性的过渡短语、术语或不排除另外的行为或结构的可能性的词语。单数形式“一个/一种(a/an)”和“该(the)”包括复数个指示物，除非上下文中另外明确指明。本披露还设想其他实施例，“包括”本文所提出的实施例或元件、“由其组成”和“基本上由其组成”，不管是否明确阐述。
对于此处数值范围的叙述，明确考虑了具有相同程度的精度的介于两者之间的每个数字。例如，对于范围6-9，除了6和9之外还考虑了数字7和8，并且对于范围6.0-7.0，明确考虑了数字6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9和7.0。
除非另外限定，在此所用的所有技术术语和科学术语均与本领域普通技术人员普遍理解的具有相同的含义。在矛盾的情况下，将以本文件(包括定义)为准。虽然类似或者等效于本文所述的那些方法和材料可以用于本申请的实践或者测试中，但是以下描述了优选的方法和材料。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献通过引用以其全文结合。本文披露的这些材料、方法以及实例仅是说明性的并且不旨在是限制性的。
如本文使用的术语“约”当应用于一个或多个感兴趣的值，是指与所述参考值类似的值。在某些方面，术语“约”是指在规定的参考值的任一方向(大于或小于)的20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％或更小的值的范围，除非另行说明或另外从上下文明显可见(除了这些数目将超过可能值的100％的情况)。
如本文使用的“氨基酸”是指天然存在的和非天然合成的氨基酸，连同氨基酸类似物及氨基酸模拟物，该氨基酸类似物与氨基酸模拟物以类似于天然存在的氨基酸的方式起作用。天然存在的氨基酸是由遗传密码编码的氨基酸。氨基酸可在此由其通常已知的三字母符号或由IUPAC-IUB生物化学命名委员会推荐的单字母符号来提及。氨基酸包括侧链和多肽主链部分。
如本文使用的，术语“生物标记物”指以不同浓度存在于受试者中的天然存在的生物分子，其在鉴定和/或分类疾病或病症方面有用。生物标记物可以包括基因、蛋白质、多核苷酸、核酸、核糖核酸、多肽或用作疾病的指示物或标记物的其他生物分子。在一些实施例中，该生物标记物包括疾病标记物。例如，该生物标记物可以是在患有疾病的受试者中上调或下调的基因。作为另一个实例，该生物标记物可以是在患有疾病或具有发展疾病风险的受试者中其水平升高或降低的多肽。在一些实施例中，该生物标记物包括小分子。在一些实施例中，该生物标记物包括多肽。
术语“对照”、“参考水平”和“参考”在本文中可互换使用。参考水平可以是预定值或范围，其被用作评估测量结果的基准。如本文使用的“对照组”是指一组对照受试者。预定水平可以是来自对照组的截止值。预定水平可以是来自对照组的平均值。截止值(或预定截止值)可以通过适应性指数模型(AIM)方法来确定。截止值(或预定截止值)可以通过来自患者组的生物样品的接受者工作曲线(ROC)分析来确定。如在生物领域中一般已知的，ROC分析是确定将一种病症与另一种病症区分开的测试的能力，例如确定每种标记物在鉴定患有CRC的患者中的性能。在P.J.Heagerty等人(Biometrics 2000,56,337-44)中提供了关于ROC分析的描述，将其披露内容通过引用以其全文特此结合。可替代地，可以通过患者组的生物样品的四分位数分析来确定截止值。例如，可以通过选择与第25-第75百分位范围中的任何值对应的值来确定截止值，优选与第25百分位、第50百分位或第75百分位，并且更优选与第75百分位对应的值。这样的统计分析可以使用本领域已知的任何方法来执行，并且可以通过任何数目的商购软件包(例如，来自英国利兹市自分析软件有限公司(Analyse-itSoftware Ltd.,Leeds,UK)；德克萨斯州大学城StataCorp LP公司(StataCorp LP,College Station,TX)；北卡罗来纳州凯里市SAS软件研究所公司(SAS Institute Inc.,Cary,NC.))来实现。靶标或蛋白质活性的健康或正常水平或范围可根据标准实践来定义。对照可以是疾病状态已知的受试者或来自其的样品。该受试者或来自其的样品可以是健康的、患病的、治疗前患病的、治疗期间患病的或治疗后患病的、或其组合。
术语“表达载体”指示质粒、病毒或本领域已知的另一介质，在该表达载体中可以插入或引入用于编码所希望的蛋白质的核酸序列。
术语“宿主细胞”是用核酸构建体或表达载体易于转化、转染、转导、缀合等的细胞。宿主细胞可以源自植物、细菌、酵母、真菌、昆虫、动物等。在一些实施例中，该宿主细胞包括大肠杆菌。
“单分散的”或“单分散”是指多个缀合物或其多肽的特性，其中每个具有大致相同的分子量。基因编码的缀合物的合成可以促进分子量的精确控制。分子量是影响分子的体内循环时间或其半衰期的因素。
“调理作用”是指分子机制，凭此，分子、微生物或凋亡细胞被化学修饰以与吞噬细胞和自然杀伤(NK)细胞上的细胞表面受体具有更强的相互作用。分子、微生物或凋亡细胞上的抗原被包被在调理素中。这些调理素增强与免疫细胞(如巨噬细胞和嗜中性粒细胞)的结合。调理作用还经由来自细胞表面受体的信号级联介导吞噬作用。
“合成聚合物”是指通过化学方法从至少一种单体产生的聚合物。合成聚合物不是由活生物体直接产生的。合成聚合物包括均聚物、杂聚物、嵌段聚合物、共聚物、三元聚合物等，以及其共混物、组合和混合物。合成聚合物的实例包括但不限于功能化聚合物，如包含5-乙烯基四唑单体单元并具有小于2.0的分子量分布的聚合物。合成聚合物可以是或包含星形嵌段共聚物、线性聚合物、支化聚合物、超支化聚合物、树枝状聚合物、梳形聚合物、接枝聚合物、刷形聚合物、瓶刷共聚物和交联结构中的一种或多种，如包含5-乙烯基四唑单体单元的嵌段的嵌段共聚物。合成聚合物包括但不限于聚酯、聚(甲基)丙烯酰胺、聚(甲基)丙烯酸酯、聚醚、聚苯乙烯、聚降冰片烯和具有不饱和键的单体。例如，在美国专利申请公开号2007/0087114和Mayes等人的美国专利号6,207,749中描述了两亲性梳形聚合物，将其每一篇的披露内容通过引用以其全文并入本文。两亲性梳型聚合物能以共聚物的形式存在，所述共聚物包含由疏水性水不溶性聚合物形成的主链和由短的亲水性非细胞结合聚合物形成的侧链。其他合成聚合物的实例包括但不限于聚亚烷基如聚乙烯和聚丙烯以及聚乙二醇(PEG)；聚氯丁烯；聚乙烯醚，如聚(乙酸乙烯酯)；聚乙烯卤化物如聚(氯乙烯)；聚硅氧烷；聚苯乙烯；聚氨酯；聚丙烯酸酯，如聚(甲基(甲基)丙烯酸酯)、聚(乙基(甲基)丙烯酸酯)、聚(正丁基(甲基)丙烯酸酯)、聚(异丁基(甲基)丙烯酸酯)、聚(叔丁基(甲基)丙烯酸酯)、聚(己基(甲基)丙烯酸酯)、聚(异癸基(甲基)丙烯酸酯)、聚(月桂基(甲基)丙烯酸酯)、聚(苯基(甲基)丙烯酸酯)、聚(丙烯酸甲酯)、聚(丙烯酸异丙酯)、聚(丙烯酸异丁酯)、和聚(丙烯酸十八酯)；聚丙烯酰胺，如聚(丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酰胺)、聚(乙基丙烯酰胺)、聚(乙基甲基丙烯酰胺)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚(正、异和叔丁基丙烯酰胺)；及其共聚物和混合物。这些合成聚合物可以包括有用的衍生物，这些衍生物包括具有取代、添加化学基团(例如烷基基团、亚烷基基团)、羟基化、氧化和本领域技术人员常规进行的其他修饰的合成聚合物。这些合成聚合物可以包括两性离子聚合物，例如像聚磷酰胆碱、聚羧基甜菜碱和聚磺基甜菜碱。这些合成聚合物可以具有甜菜碱、羧基甜菜碱、磺基甜菜碱、低聚乙二醇(OEG)、肌氨酸或聚乙二醇(PEG)的侧链。
如本文使用的“多核苷酸”可以是单链或双链的，或者可以含有双链和单链序列的部分。该多核苷酸可以是天然或合成的核酸、DNA、基因组DNA、cDNA、RNA或杂合体，其中多核苷酸可以含有脱氧核糖核苷酸和核糖核苷酸的组合以及碱基的组合，这些碱基包括尿嘧啶、腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤、肌苷、黄嘌呤、次黄嘌呤、异胞嘧啶和异鸟嘌呤。多核苷酸可以通过化学合成方法或通过重组方法获得。
“肽”或“多肽”是通过肽键连接的两个或更多个氨基酸的连接序列。多肽可以是天然的、合成的或天然和合成的修饰或组合。肽和多肽包括蛋白质，如结合蛋白、受体和抗体。术语“多肽”、“蛋白质”和“肽”在本文中可互换使用。“初级结构”是指特定肽的氨基酸序列。“二级结构”是指多肽内局部有序的三维结构。这些结构通常称为结构域，例如酶结构域、胞外结构域、跨膜结构域、孔结构域和胞质尾部结构域。结构域是多肽的一部分，其形成多肽的紧密单元，并且一般为15至350个氨基酸长。示例性结构域包括具有酶活性或配体结合活性的结构域。典型的结构域由更少组织的部分构成，如β-片层和α-螺旋的伸展。“三级结构”是指多肽单体完整的三维结构。“四级结构”是指通过独立三级单元的非共价缔合形成的三维结构。“基序”是多肽序列的一部分，并且包括至少两种氨基酸。基序的长度可以是2至20、2至15、或2至10个氨基酸。在一些实施例中，基序包括3、4、5、6、或7个连续氨基酸。
如本文使用的“药代动力学”是指药物在体内的循环及其生物利用度、分布和排泄。
“重组”当在提及例如细胞、核酸、蛋白或载体来使用时指示该细胞、核酸、蛋白或载体已经通过引入异源核酸或蛋白或者改变天然的核酸或蛋白进行修饰，或者指示该细胞衍生自这样修饰的细胞。因此，例如，这些重组细胞表达在细胞的天然形式(非重组体)中未发现的基因或表达以其他方式异常表达的、低表达的或根本不表达的天然基因。
“报告物”、“报告基团”、“标记”和“可检测标记”在本文中可互换使用。报告物能够产生可检测的信号。标记可以产生可通过视觉或仪器手段检测到的信号。可以使用多种报告基团，它们在信号转导的物理性质(例如荧光、电化学、核磁共振(NMR)和电子顺磁共振(EPR))和报告基团的化学性质方面不同。各种报告物包括信号产生物质，如色原体、荧光化合物、化学发光化合物、放射性化合物等。在一些实施例中，该报告物包括放射性标记。报告物可以包括产生光的部分(例如吖啶鎓化合物)和产生荧光的部分(例如荧光素)。在一些实施例中，来自报告物的信号是荧光信号。该报告物可以包括荧光团。荧光团的实例包括但不限于acrylodan(6-丙烯酰基1-2-二甲基氨基萘)、badan(6-溴-乙酰基-2-二甲基氨基-萘)、罗丹明、萘、丹磺酰氮丙啶、4-[N-[(2-碘乙酰氧基)乙基]-N-甲基氨基]-7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑酯(IANBDE)、4-[N-[(2-碘乙酰氧基)乙基]-N-甲基氨基-7-硝基苯并-2-氧杂-1,3-二唑(IANBDA)、荧光素、二吡咯亚甲基二氟化硼(BODIPY)、4-硝基苯并[c][1,2,5]噁二唑(NBD)、Alexa荧光染料及其衍生物。荧光素衍生物可以包括例如5-荧光素、6-羧基荧光素、3'6-羧基荧光素、5(6)-羧基荧光素、6-六氯荧光素、6-四氯荧光素、荧光素和异硫氰酸酯。
如本文使用的“样品”或“测试样品”可以意指其中待检测或确定靶标的存在和/或水平的任何样品。样品可以包括液体、溶液、乳液或悬浮液。样品可以包括医学样品。样品可以包括任何生物学流体或组织，如血液、全血、诸如血浆和血清等的血液部分、肌肉、间质液、汗液、唾液、尿液、眼泪、滑液、骨髓、脑脊髓液、鼻分泌物、痰、羊水、支气管肺泡灌洗液、洗胃液、呕吐物、粪便物、肺组织、外周血单核细胞、全白细胞、淋巴结细胞、脾细胞、扁桃体细胞、癌细胞、肿瘤细胞、胆汁、消化液、皮肤或其组合。在一些实施例中，该样品包括等分试样。在其他实施例中，该样品包括生物学流体。可以通过本领域已知的任何手段获得样品。样品当从患者获得时可以直接使用，或者可以被预处理(如通过过滤、蒸馏、萃取、浓缩、离心、失活干扰组分、添加试剂等)来以本文讨论的某一方式或本领域已知的其他方式改变样品的特征。
如本文使用的术语“敏感性”是指真阳性的数目除以真阳性的数目和假阴性的数目之和，其中敏感性(“sens”)可以在0<sens<1的范围内。理想地，本文的方法实施例具有等于零或接近等于零的假阴性的数目，使得当受试者确实患有一种疾病时，没有受试者被错误地鉴定为没有患有该疾病。相反地，通常会对预测算法正确分类阴性的能力进行评估，这是对敏感性的补充测量。
如本文使用的术语“特异性”是指真阴性的数目除以真阴性的数目和假阳性的数目之和，其中特异性(“spec”)可以在0<spec<1的范围内。理想地，本文所述的方法具有等于零或接近等于零的假阳性的数目，使得当受试者实际上不患有一种疾病时，没有受试者被错误地鉴定为患有该疾病。因此，灵敏性和特异性均等于1或100％的方法是优选的。
通过“特异性结合”，通常意指当多肽与靶标结合时多肽结合该靶标比结合随机无关靶标更容易。
“隐形”或“隐形聚合物”是指可以很长一段时间保持不被血流中的免疫细胞检测到的缀合物或其多肽。隐形聚合物至少部分抵抗缀合物或其多肽的酶促降解(如通过蛋白酶)和调理作用，调理作用是免疫系统用于识别外来颗粒的常用方法。因此，相对于其他聚合物、缀合物、非隐形聚合物和/或非隐形缀合物，隐形聚合物可以具有降低的抗原性、降低的免疫原性、增加的稳定性、增加的半衰期和增加的生物利用度中的一种或多种。延迟、减少或防止调理作用、免疫系统识别、或缀合物(或其多肽或药物分子)从身体清除的能力在本文中可以称为隐形特性。
如本文使用的“受试者”可以意指想要或需要本文所述的缀合物或融合蛋白的哺乳动物。该受试者可以是人类或非人类动物。该受试者可以是哺乳动物。该哺乳动物可以是灵长类动物或非灵长类动物。该哺乳动物可以是灵长类动物，如人；非灵长类动物，例如像狗、猫、马、牛、猪、小鼠、大鼠、骆驼、美洲驼、山羊、兔、绵羊、仓鼠和豚鼠；或非人灵长类动物，例如像猴、黑猩猩、大猩猩、猩猩和长臂猿。该受试者可以具有任何年龄或发展阶段，例如像成年人、青少年或婴儿。
如本文使用的“靶标”可以指药物分子结合的实体。靶标可以包括例如小分子、蛋白质、多肽、多核苷酸、碳水化合物或其组合。
“转变”或“相变”是指热响应性多肽的聚集。在称为较低临界溶解温度(LCST)或可逆相变温度Tt的特定温度下，相变急剧且可逆地发生。在低于相变温度时，热响应性多肽(或包含热响应性多肽的多肽)是高度可溶的。在加热超过相变温度时，热响应性多肽疏水性地折拢并聚集，形成分离的凝胶状相。“可逆相变循环”是指用于热响应性多肽(或包含热响应性多肽的多肽)的蛋白质纯化方法。该蛋白质纯化方法可以涉及使用热响应性多肽的可逆相变行为以使溶液通过可溶相和不溶相循环，从而去除污染物。
当提及保护受试者免于疾病时，“治疗”(treatment或treating)是指预防、抑制、阻遏、改善或完全消除疾病。预防疾病涉及在疾病发作之前向受试者给予本发明的组合物。抑制疾病涉及在诱发疾病之后但在其临床表现之前向受试者给予本发明的组合物。阻遏或改善疾病涉及在疾病的临床表现之后向受试者给予本发明的组合物。
“基本上一致”可以意指第一和第二氨基酸序列是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100个氨基酸的区域上的至少60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％、96％、97％、98％、或99％。
如本文中关于多核苷酸所使用的“变体”是指(i)参考核苷酸序列的部分或片段；(ii)参考核苷酸序列或其部分的互补物；(iii)与参考多核苷酸或其互补物基本上一致的多核苷酸；或(iv)在严格条件下与参考多核苷酸、其互补物或与其基本上一致的序列杂交的多核苷酸。
“变体”可以进一步定义为氨基酸序列通过氨基酸的插入、缺失或保守取代而不同，但保留至少一种生物学活性的肽或多肽。“生物学活性”的代表性实例包括被特定抗体或多肽结合或促进免疫应答的能力。变体可以意指基本上一致的序列。变体可以意指其功能片段。变体还可以意指多个拷贝的多肽。所述多个拷贝可以串联或由接头分开。变体还可以意指具有与参考多肽基本上一致的氨基酸序列的、具有保留至少一种生物学活性的氨基酸序列的多肽。氨基酸保守取代，即，将氨基酸用具有相似特性(例如，亲水性、带电区域的程度和分布)的不同氨基酸替换，被本领域认可为通常涉及小改变。这些小改变可以部分通过考虑氨基酸的亲水指数来鉴定。参见Kyte等人,J.Mol.Biol.[分子生物学杂志]1982,157,105-132。氨基酸的亲水指数基于对其疏水性和电荷的考虑。本领域已知的是，可以取代具有相似亲水指数的氨基酸，而仍然保持蛋白质功能。在一方面，具有±2亲水指数的氨基酸被取代。也可以使用氨基酸的疏水性来揭示将引起保持生物学功能的多肽的取代。在多肽的背景下，考虑氨基酸的亲水性允许对该多肽的最大局部平均亲水性的计算，这是据报道与抗原性和免疫原性良好关联的有用量度，如在美国专利号4,554,101中所讨论的，将其通过引用全部并入本文。如本领域所理解的，具有相似亲水性值的氨基酸的取代可以产生保持生物学活性(例如免疫原性)的多肽。可以用彼此具有±2以内的亲水性值的氨基酸来进行取代。氨基酸的疏水性指数和亲水性值都受该氨基酸的具体侧链影响。与该观察一致，将与生物学功能相容的氨基酸取代理解为取决于氨基酸，且特别是这些氨基酸的侧链的相对相似性，如通过疏水性、亲水性、电荷、大小和其他特性所揭示的。
变体可以是与完整基因序列全长或其片段基本上一致的多核苷酸序列。该多核苷酸序列可以与基因序列全长或其片段是80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或100％一致的。变体可以是与氨基酸序列全长或其片段基本上一致的氨基酸序列。该氨基酸序列可以与氨基酸序列全长或其片段是80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、或100％一致的。
“水笼”是指环绕分子并与分子进行离子键相互作用的水分子。该分子可以例如是多肽、ZiPP、药物分子或缀合物。当分子处于溶液中时，例如，分子与周围的水分子形成离子相互作用，使得在其周围形成水笼。例如，多肽的带正电荷和带负电荷的氨基酸可以在溶液中与其周围的水分子形成离子相互作用。该溶液可以包括例如受试者的血浆或血液或其他体液。离子相互作用比氢键或其他分子间吸引力更强，并且需要更多的能量才会被扰动。在一些实施例中，水笼可以屏蔽分子(例如，多肽、ZiPP、药物分子或缀合物)免于降解或调理作用。水笼可以赋予分子隐形特性。
“两性离子的”或“两性离子”是指净电荷为零，但在分子内的独立单个原子上包括负电荷和正电荷的分子。带电荷的原子通过一个或多个共价键连接。多肽可以是两性离子的。
2.缀合物
该缀合物包括多肽和与多肽附接的一种或多种药物分子。该缀合物可以进一步包括至少一种接头。这些缀合物被认为是用于药物递送的隐形聚合物。
a.多肽
该多肽包含一个或多个带电基序。该带电基序包括一个或多个带正电荷的氨基酸和一个或多个带负电荷的氨基酸，其中带正电荷的氨基酸和带负电荷的氨基酸以1:1的比例存在。在一些实施例中，基序的净电荷是中性的。在一些实施例中，带电基序是两性离子基序。一个基序内的带正电荷的氨基酸可以相同或不同。一个基序内的带负电荷的氨基酸可以相同或不同。如本文使用的，氨基酸的电荷(正和/或负)是指氨基酸侧链的电荷。带电氨基酸在中性pH、生理pH或蛋白质折叠内的局部pH或其组合下是带正电荷和/或带负电荷的。该带电基序可以进一步包括一个或多个不带电荷的氨基酸。在一些实施例中，该带电基序具有VPX1X2G(SEQ ID NO:1)的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且其中X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸。包含一个或多个带电基序的多肽可以是两性离子多肽(ZiPP)。ZiPP是整体中性多肽，其包括带负电荷的氨基酸和带正电荷的氨基酸两者。
在一些实施例中，该多肽包括多个带电基序。多个带电基序可以是重复的。在一些实施例中，多肽包含(VPX1X2G)n(SEQ ID NO:2)的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且n是大于或等于1的整数X1在相邻基序中可以相同或不同。X2在相邻基序中可以相同或不同。在一些实施例中，n是小于或等于约100、200、300、400、或500的整数。在一些实施例中，n是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，n是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，n是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，多肽包含(VPX1X2G)n(SEQ ID NO:2)的氨基酸序列(其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且n是大于或等于1的整数)，可将该多肽称为均聚物。
在一些实施例中，除了一个或多个带电基序之外，该多肽还包括一个或多个不带电基序。该不带电基序包括不带电氨基酸。在一些实施例中，该不带电基序不包括任何带电氨基酸。在一些实施例中，该不带电基序具有由VPGXG(SEQ ID NO:3)组成的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
多个不带电基序可以是串联重复的。在一些实施例中，除了一个或多个带电基序以外，该多肽还包含(VPGXG)n(SEQ ID NO:4)的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。在一些实施例中，n是小于或等于约100、200、300、400、或500的整数。在一些实施例中，n是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，n是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，n是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，除了一个或多个带电基序以外还包含具有由(VPGXG)n(SEQ ID NO:4)组成的氨基酸序列(其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数)的不带电基序的多肽称为弹性蛋白样多肽(ELP)。
该多肽的基序能以任何数目的可能方式排列。可能的排列和架构的实例示于图1中。在图1中，灰色块代表带正电荷的氨基酸，而黑色块代表带负电荷的氨基酸。图1A显示均聚物的实例，其中每个单元是五肽序列VPX1X2G(SEQ ID NO:1)或带电基序的重复。图1D显示VPX1X2G(SEQ ID NO:1)的可能序列。图1B显示二嵌段聚合物的实例。在二嵌段架构中，聚合物的一个嵌段由重复带电基序构成，而另一部分包括重复不带电基序。图1C显示多嵌段聚合物的实例，其中将带电基序和不带电基序放置在不同位置以增加聚合物的多样性。基序的具体数目、种类和排列可以被设计成创建可实现最佳溶剂化水平的缀合物，创建水笼，和/或在其周围创建层以帮助改善治疗剂或药物分子的药代动力学。在一些实施例中，排列多肽以赋予多肽或缀合物隐形特性。在一些实施例中，一个或多个不带电基序位于该多肽的至少两个相邻带电基序之间。在一些实施例中，该多肽包括串联重复的多个带电基序和串联重复的多个不带电基序。在一些实施例中，串联重复的多个带电基序位于串联重复的多个不带电基序的C-末端。在一些实施例中，串联重复的多个带电基序位于串联重复的多个不带电基序的N-末端。
在一些实施例中，该多肽包含(VPX1X2G)n(VPGXG)m(SEQ ID NO:5)的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数。在一些实施例中，n是小于或等于约100、200、300、400、或500的整数。在一些实施例中，n是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，n是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，n是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，m是小于或等于约100、200、300、400或500的整数。在一些实施例中，m是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，m是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，m是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，包含(VPX1X2G)n(VPGXG)m(SEQ ID NO:5)的氨基酸序列(其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数)的多肽可以称为二嵌段聚合物。
在一些实施例中，该多肽包含(VPGXG)m(VPX1X2G)n(SEQ ID NO:6)的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数。在一些实施例中，n是小于或等于约100、200、300、400、或500的整数。在一些实施例中，n是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，n是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，n是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，m是小于或等于约100、200、300、400或500的整数。在一些实施例中，m是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，m是从约10至约500、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约500、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，m是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、300、305、310、315、320、325、330、335、340、345、350、355、360、365、370、375、380、385、390、395、400、405、410、415、420、425、430、435、440、445、450、455、460、465、470、475、480、485、490、495、或500的整数。在一些实施例中，包含(VPGXG)m(VPX1X2G)n(SEQ ID NO:6)的氨基酸序列(其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数)的多肽可以称为二嵌段聚合物。
在一些实施例中，该多肽包含{(VPX1X2G)(VPGXG)}b(SEQ ID NO:7)的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数。在一些实施例中，b是小于或等于约100、200、或300的整数。在一些实施例中，b是大于或等于约1、10、50、100、150、或200的整数。在一些实施例中，b是从约10至约300、从约10至约200、从约10至约100、从约10至约50、从约1至约300、从约1至约200、从约1至约100、或从约1至约50的整数。在一些实施例中，b是等于约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150、155、160、165、170、175、180、185、190、195、200、205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、255、260、265、270、275、280、285、290、295、或300的整数。在一些实施例中，包含{(VPX1X2G)(VPGXG)}b(SEQ ID NO:7)的氨基酸序列(其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数)的多肽可以称为多嵌段聚合物。
在一些实施例中，X1是带负电荷的氨基酸，并且X2是带正电荷的氨基酸。在一些实施例中，X1是带正电荷的氨基酸，并且X2是带负电荷的氨基酸。在一些实施例中，带负电荷的氨基酸独立地选自谷氨酸和天冬氨酸。在一些实施例中，带正电荷的氨基酸独立地选自赖氨酸和精氨酸。在一些实施例中，X选自精氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。在一些实施例中，X选自甘氨酸和缬氨酸。
在一些实施例中，该多肽是温度敏感的，其也可以称为热响应性的。热响应性多肽可以具有相变。热响应性多肽可赋予多肽和/或缀合物相变特征。在称为较低临界溶解温度(LCST)或可逆相变温度(Tt)的特定温度下，相变急剧且可逆地发生。“相变”或“转变”还可以是指热响应性多肽的聚集。在低于相变温度(LCST或Tt)时，热响应性多肽(或包含热响应性多肽的多肽)可以是高度可溶的。当加热到高于相变温度时，热响应性多肽可以疏水性地折拢并聚集，形成分离的凝胶状相或不溶性疏水性聚集体。根据称为“可逆相变循环”的方法，多肽的热响应特性可以用于纯化多肽和/或缀合物。使用亲液盐(例如像硫酸铵)也可触发相变。例如氯化钠可以与亲液盐一起使用。可以将亲液盐添加到包含该多肽和/或缀合物的溶液中，添加该亲液盐直至该多肽和/或缀合物形成聚集体或从溶液中沉淀出来。这些聚集体可以通过离心而沉淀并重悬于第二溶液或缓冲液中。一旦冷却到其Tt之下或从溶液中去除亲液盐时，该多肽和/或缀合物的聚集体可以重新溶解到溶液中。在一些实施例中，将这些缀合物在不用任何色谱纯化的情况下纯化。在一些实施例中，这些缀合物被重组产生并从细菌培养物(例如像大肠杆菌)进行纯化。
b.药物分子
该缀合物可以包括一种或多种药物分子。该药物分子可以是治疗性的。在一些实施例中，该药物分子选自小分子、核苷酸、多核苷酸、蛋白质、多肽、碳水化合物及其组合。在一些实施例中，该药物分子包括小分子。在一些实施例中，该药物分子包括蛋白质。在一些实施例中，该药物分子包括癌症治疗剂。在一些实施例中，该药物分子包括抗体。在一些实施例中，该药物分子包括Tn3(TRAIL超级激动剂)。在一些实施例中，该药物分子与缀合物的多肽的半胱氨酸附接。
该缀合物可以包括1、2、3、4、5、6、7、8、9、或10个药物分子。该缀合物可以包括至少约1个、至少约2个、或至少约3个药物分子。该缀合物可以包括少于约10个、少于约8个、或少于约5个药物分子。在一些实施例中，该缀合物包括1个药物分子。在一些实施例中，该缀合物包括1个药物分子/缀合物的多肽。在一些实施例中，该缀合物包括1-10个药物分子。在一些实施例中，该缀合物包括2-5个药物分子。
c.接头
在一些实施例中，该缀合物进一步包括至少一个接头。在一些实施例中，该缀合物包括多于一个接头。在这样的实施例中，这些接头可以相同或彼此不同。该缀合物可以包括至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、或至少10个接头。该缀合物可以包括少于20个、少于15个、少于10个、或少于5个接头。该缀合物可以包括1至20个之间、5至15个之间、或1至5个之间的接头。该接头可以位于多肽的C-末端、多肽的N-末端、或多肽的N-末端和C-末端。在一些实施例中，该接头可以位于多肽序列内的任何地方。多个接头可以彼此相邻放置。
该接头可以是任何氨基酸序列和长度的多肽。该接头可以充当间隔肽。在一些实施例中，该接头包括带电氨基酸。在一些实施例中，该接头包括不带电氨基酸。在一些实施例中，该接头是柔性的。在一些实施例中，该接头包括一个或多个半胱氨酸。在一些实施例中，该接头包含选自SEQ ID NO:8(GGC)、SEQ ID NO:9((GGC)8)、SEQID NO:10((G4S)3)、和SEQ ID NO:11((VPGXG)16，其中X是以1:1的比例存在的缬氨酸或半胱氨酸)的氨基酸序列。
该接头可以充当药物分子到多肽的附接位点。该药物分子可以通过本领域已知的任何合适手段与接头附接。该药物分子可以通过硫醇反应性连接基团与接头附接。在一些实施例中，该一种或多种药物分子经由接头与该多肽附接。在一些实施例中，该药物分子通过接头中的硫醇反应性基团与该多肽附接。
3.多核苷酸
进一步提供了编码本文详述的缀合物的多核苷酸。载体可以包括编码本文详述的缀合物的多核苷酸。为了获得多肽的表达，可以将编码该多肽的多核苷酸亚克隆到表达载体中，该表达载体含有指导转录的启动子、转录/翻译终止子以及(如果对于编码蛋白质的核酸)用于翻译起始的核糖体结合位点。载体的实例是pet24。合适的细菌启动子是本领域熟知的。进一步提供了用表达载体转化或转染的宿主细胞，该表达载体包含编码如本文详述的缀合物的多核苷酸。用于表达蛋白质的细菌表达系统可获得于例如大肠杆菌、芽孢杆菌属物种、以及沙门氏菌属中(Paiva等人,Gene[基因]1983,22,229-235；Mosbach等人,Nature[自然]1983,302,543-545)。用于此类表达系统的试剂盒是可商购的。用于哺乳动物细胞、酵母、和昆虫细胞的真核生物表达系统是本领域熟知的，并且也是可商购的。逆转录病毒表达系统可用于本发明。在一些实施例中，该缀合物包含含有SEQ ID NO:12的氨基酸序列的多肽。在一些实施例中，该缀合物包含由SEQ ID NO:13的多核苷酸序列编码的多肽。
根据本领域技术人员，该缀合物可以在宿主细胞中重组表达。该缀合物可以通过本领域技术人员已知的任何方式进行纯化。例如，该缀合物可以使用色谱法(如液相色谱法、尺寸排阻色谱法或亲和色谱法或其组合)进行纯化。在一些实施例中，该缀合物不用色谱法进行纯化。在一些实施例中，将该缀合物使用可逆相变循环进行纯化。
4.给药
组合物可以包含该缀合物。如上详述的缀合物可以根据制药领域技术人员熟知的标准技术配制成组合物。可以制备该组合物以便给予受试者。考虑到诸如特定受试者的年龄、性别、体重和病症以及给药途径等因素，可以按剂量并通过医学领域技术人员熟知的技术来给予包含缀合物的此类组合物。
可以预防性或治疗性给予该缀合物。在预防性给药中，能以足以诱导应答的量给予该缀合物。在治疗性应用中，以足以引发治疗效果的量向对其有需要的受试者给予这些缀合物。足以实现该目的的量被定义为“治疗有效剂量”。对该用途有效的量将取决于例如所给予的缀合物方案的特定组成、给药方式、疾病的阶段和严重程度、患者的一般健康状况以及处方医师的判断。
该缀合物可以通过本领域熟知的方法给予，如描述于Donnelly等人(Ann.Rev.Immunol.[免疫学年度评论]1997,15,617-648)；Felgner等人(美国专利号5,580,859，1996年12月3日发布)；Felgner(美国专利号5,703,055，1997年12月30日发布)；以及Carson等人(美国专利号5,679,647，1997年10月21日发布)，将其全部内容通过引用以其全文并入本文。例如使用疫苗枪，该缀合物可以与可给予至个体的颗粒或珠粒复合。本领域技术人员应了解，药学上可接受的载体(包括生理学上可接受的化合物)的选择取决于例如给药途径。
可以经由多种途径递送这些缀合物。典型的递送途径包括肠胃外给药，例如皮内、肌内或皮下递送。其他途径包括口服给药、鼻内、阴道内、透皮、静脉内、动脉内、肿瘤内、腹膜内和表皮途径。在一些实施例中，该缀合物通过静脉内、动脉内或腹膜内给予于受试者。
该缀合物可以是液体制剂，如悬浮液、糖浆或酏剂。可以将缀合物掺入到脂质体、微球体或其他聚合物基质中(如通过Felgner等人,美国专利号5,703,055；Gregoriadis,Liposome Technology[脂质体技术],第I至III卷(1993年第2版)中所述的方法，将其内容通过引用以其全文并入本文)。脂质体可以由磷脂或其他脂质组成，并且可以是制造和给予相对简单的无毒的、生理上可接受的和可代谢的载体。
该缀合物可以用作疫苗。可以经由电穿孔给予疫苗，如通过美国专利号7,664,545中所述的方法，将其内容通过引用并入本文。可以通过描述于美国专利号6,302,874；5,676,646；6,241,701；6,233,482；6,216,034；6,208,893；6,192,270；6,181,964；6,150,148；6,120,493；6,096,020；6,068,650；和5,702,359中的方法和/或装置来进行电穿孔，将其内容通过引用以其全文并入本文。可以经由微创装置进行电穿孔。
在一些实施例中，以控释配制品给予该缀合物。例如，该缀合物可以释放到循环或肿瘤中。在一些实施例中，该缀合物可以经至少约1天、至少约2天、至少约3天、至少约4天、至少约5天、至少约6天、至少约7天、至少约1周、至少约1.5周、至少约2周、至少约2.5周、至少约3.5周、至少约4周、或至少约1个月的时期释放。
5.检测
如本文所使用，术语“检测”或“确定……的存在”是指定性测量不可检测的低浓度、正常浓度或高浓度的与靶标结合的一种或多种缀合物。在一些实施例中，该靶标可以是生物标记物。检测可以包括体外、离体、或体内检测。检测可以包括检测一种或多种缀合物或靶标的存在与一种或多种缀合物或靶标的不存在。检测还可以包括定量一种或多种缀合物或靶标的水平。术语“定量”(quantify或quantification)可以互换使用，并且可以指确定物质(例如缀合物或靶标)的量或丰度(无论是相对的还是绝对的)的过程。任何合适的检测方法均落入本披露的总体范围内。在一些实施例中，该缀合物包含附接至其上的用于检测的报告物。在一些实施例中，将该缀合物用报告物标记。在一些实施例中，可以通过以下方法来确定与靶标结合的缀合物的检测，这些方法包括但不限于蛋白质印迹上的条带强度、流式细胞术、放射性标记成像、细胞结合测定、活性测定、SPR、免疫测定或通过本领域已知的各种其他方法。
在一些实施例(包括其中缀合物包含用于结合和/或检测靶标的抗体的那些)中，可以利用任何免疫测定。例如，该免疫测定可以是酶联免疫测定(ELISA)、放射性免疫测定(RIA)、竞争性抑制测定如正向或反向竞争性抑制测定、荧光偏振测定、或竞争性结合测定。ELISA可以是夹心ELISA。缀合物与靶标的特异性免疫结合可以经由与缀合物附接的直接标记，或经由间接标记(如碱性磷酸酶或辣根过氧化物酶)来检测。固定的缀合物的使用可以结合到免疫测定中。这些缀合物可以固定到各种支持物上，如磁性或色谱基质颗粒、测定板(如微量滴定孔)的表面、固体基底材料片等。可以通过将该缀合物或多个缀合物以阵列方式涂布于固体支持物上而制备测定条。然后可以将这种条浸入测试生物样品中并然后通过洗涤和检测步骤迅速处理以产生可测量的信号，如显色的点。
6.方法
a.递送药物分子的方法
本发明涉及将药物分子递送至受试者的方法。该方法可以包括向受试者给予如本文所述的缀合物。在一些实施例中，该缀合物相对于单独的药物分子或与合成聚合物如聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子具有改进的特性，该改进的特性选自例如隐形性、生物相容性、溶解性、稳定性、半衰期、在血浆中的滞留、抗原性、免疫原性、单分散性或其组合。在一些实施例中，该缀合物是易合成的。在一些实施例中，该缀合物是易纯化的。在一些实施例中，易于合成和/或纯化可以导致缀合物的成本效益提高。在一些实施例中，该缀合物或其多肽是基因编码的，从而促进具有精确分子量的缀合物的设计。在一些实施例中，该缀合物的分子量决定和/或影响其体内半衰期。能够容易且精确地控制缀合物的分子量可以促进对缀合物的体内半衰期的控制。相比之下，控制合成聚合物如PEG的分子量可能并不容易。在一些实施例中，相对于与合成聚合物如聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子，该缀合物具有降低的抗原性。在一些实施例中，相对于与合成聚合物如聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子，该缀合物具有降低的免疫原性。
b.治疗疾病的方法
本发明针对在对其有需要的受试者中治疗疾病的方法。该方法可以包括向受试者给予有效量的如本文所述的缀合物。该疾病可以是例如癌症、代谢疾病、自身免疫疾病、心血管疾病或骨科障碍。
当体内异常的化学反应改变了正常的代谢过程时，可能会发生代谢疾病。代谢疾病可以包括例如胰岛素抵抗、非酒精性脂肪肝疾病、2型糖尿病、胰岛素抗性疾病、心血管疾病、动脉硬化、脂质相关代谢性障碍、高血糖症、高胰岛素血症、高脂血症和葡萄糖代谢性障碍。
自身免疫疾病起因于身体对正常存在于体内的物质和组织的异常免疫应答。自身免疫疾病可以包括但不限于狼疮、类风湿性关节炎、多发性硬化症、胰岛素依赖性糖尿病、重症肌无力、格雷夫氏病(Grave's disease)、自身免疫性溶血性贫血、自身免疫性血小板减少性紫癜、古德帕斯丘氏综合征(Goodpasture's syndrome)、寻常性天疱疮、急性风湿热、链球菌感染后肾小球肾炎、结节性多动脉炎、心肌炎、银屑病、乳糜泻、克罗恩氏病(Crohn’s disease)、溃疡性结肠炎、以及纤维肌痛。
心血管疾病是一类涉及心脏或血管的疾病。心血管疾病可以包括例如冠状动脉疾病(CAD)如心绞痛和心肌梗塞(心脏病发作)、中风、高血压性心脏病、风湿性心脏病、心肌病、心律失常、先天性心脏病、瓣膜性心脏病、心脏炎、主动脉瘤、外周动脉疾病、以及静脉血栓形成。
骨科障碍或肌骨骼障碍是身体关节、韧带、肌肉、神经、腱以及支撑肢体、颈部和背部的结构的损伤或疼痛。骨科障碍可以包括引起疼痛和损害正常活动的退行性疾病和炎性病症。骨科障碍可以包括例如腕管综合征、上髁炎和腱炎。
癌症可以包括但不限于乳腺癌、结肠直肠癌、结肠癌、肺癌、前列腺癌、睾丸癌、脑癌、皮肤癌、直肠癌、胃癌、食道癌、肉瘤、气管癌、头颈癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、淋巴癌、宫颈癌、外阴癌、黑色素瘤、间皮瘤、肾癌、膀胱癌、甲状腺癌、骨癌、恶性上皮肿瘤、肉瘤和软组织癌。在一些实施例中，癌症是乳腺癌。
c.诊断疾病的方法
本文提供了诊断疾病的方法。这些方法可以包括向受试者给予如本文所述的缀合物，并检测缀合物与靶标的结合以确定靶标在受试者中的存在。靶标的存在或不存在可以指示受试者中的疾病。在其他实施例中，方法可以包括使来自受试者的样品与如本文所述的缀合物接触，确定样品中靶标的水平，并将样品中靶标的水平与靶标的对照水平进行比较，其中与对照水平不同的靶标的水平指示受试者中的疾病。在一些实施例中，检测到的靶标水平低于对照可能指示疾病。在一些实施例中，检测到的靶标水平高于对照可能指示疾病。在一些实施例中，如上所详述，疾病选自癌症、代谢疾病、自身免疫疾病、心血管疾病和骨科障碍。在一些实施例中，该靶标包括疾病标记物或生物标记物。
d.确定靶标的存在的方法
本文提供了确定样品中靶标的存在的方法。方法可以包括使样品与如本文所述的缀合物在允许在缀合物与样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触，并检测复合物的存在。复合物的存在可指示样品中的靶标。例如，该靶标可以是蛋白质或核酸。例如，该蛋白质可以是受体或抗原。例如，该抗原可以与疾病相关。在一些实施例中，该靶标包括生物标记物。在一些实施例中，用报告物标记该缀合物用于检测。
在一些实施例中，从受试者获得样品，并且该方法进一步包括诊断、预测或评估受试者的治疗功效。当该方法包括评估受试者的治疗功效时，该方法可以进一步包括根据需要修改受试者的治疗以提高功效。
e.确定治疗有效性的方法
本文提供了在有需要的受试者中确定对疾病的治疗有效性的方法。方法可以包括使来自受试者的样品与如本文详述的缀合物在允许在缀合物与样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触，确定样品中复合物的水平(其中复合物的水平指示样品中靶标的水平)，并将样品中的靶标的水平与靶标的对照水平进行比较，其中如果靶标的水平不同于对照水平，则确定该治疗在治疗疾病方面是有效或无效的。
时间点可以包括在疾病发作之前，在给予疗法之前，在给予疗法期间的各个时间点，以及在疗法结束之后，或其组合。在将缀合物给予于受试者后，该缀合物可以结合靶标，其中靶标的存在或不存在表明在不同时间点下受试者中疾病的存在。在一些实施例中，该靶标包括疾病标记物或生物标记物。在不同时间点处缀合物与靶标的结合的比较可指示疾病是否有进展，疾病是否恶化，疗法是否对治疗或预防疾病起作用，或其组合。
在一些实施例中，对照水平对应于在受试者开始治疗时之前或期间的一个时间点处受试者中的水平，并且在一个稍后的时间点处从受试者取得样品。在一些实施例中，在受试者正在接受治疗的时期期间的一个时间点处从受试者取得样品，并且对照水平对应于无疾病水平或对应于受试者开始治疗的时期之前的一个时间点处的水平。在一些实施例中，该方法进一步包括当该治疗被确定为在治疗该疾病方面无效时，改变该治疗或向该受试者给予不同的治疗。
7.实施例
实施例1
材料和方法
克隆。ZiPP的合成基因由化学合成的低聚物(IDT公司；科拉尔维尔，爱荷华州(IDTInc.；Coralville,IA))组装而成。使用质粒重建递归定向连接(Pre-RDL)技术将低聚物克隆到大肠杆菌中的pET表达载体中(McDaniel,J.R.等人.Biomacromolecules[生物大分子],2010,11,944-952)。
通过可逆相变循环(ITC)表达和纯化ZiPP。ZiPP在大肠杆菌中由pET表达载体表达。所有ZiPP在水性溶液中显示出可逆的相变。当加热到高于它们的相变温度(Tt)时，它们从可溶性蛋白变成不溶性疏水性聚集体。使用亲液盐也可以触发相同的现象(相分离)。一旦冷却到低于它们的Tt或从溶液中去除该盐时，ZiPP的聚集体可重新溶解到该溶液中。ZiPP的这种热响应特性使得用于蛋白质纯化的简单非色谱方法成为可能。这种纯化方法称为“可逆相变循环”(ITC)(Meyer,D.E.和A.Chilkoti.Nat.Biotech.[自然生物技术]1999,17,1112-1115；MacEwan,S.R.等人.J.Vis.Exp.[可视化实验杂志]2014,88,e51583)。
在通过ITC对ZiPP的典型纯化中，将来自1L培养物的大肠杆菌细胞通过离心回收并重悬于冷PBS中。然后在4℃下通过超声波破碎来裂解细胞。然后将大肠杆菌裂解物在15,000xg下离心以去除细胞壁和其他细胞碎片。ZiPP是存在于细胞裂解物的可溶性级分(上清液)中的可溶性蛋白。将聚乙烯亚胺添加到细胞裂解物的上清液中，并在14,000xg下离心以沉淀DNA和任何剩余的细菌细胞壁。然后通过使用硫酸铵和氯化钠触发相分离来从上清液纯化ZiPP，然后在4℃在15,000xg下离心15分钟。然后将沉淀重悬于冷PBS中，并且通过4℃持续10min的离心步骤来去除任何不溶性物质。重复这些步骤直至均一，这通过SDS-PAGE凝胶中单一条带的出现来确认。还用VoyagerDE-Pro MALDI-TOF(应用生物系统公司；福斯特，加利福尼亚州(Applied Biosystems；Foster City,CA))仪器确认分子量(MW)。用圆二色性仪器(Aviv 202)确认了ZiPP的非结构化性质。对于动物实验，使用Detoxi-Gel(赛默科技公司；沃尔瑟姆，马萨诸塞州(Thermo Scientific；Waltham,MA))去除内毒素。
体内药代动力学(PK)研究。在本研究中，将ZiPP与不带电聚合物(VPGAG)120和(VPGAG)160进行比较。将这些聚合物在N-末端用Alexa488进行荧光标记，并使用尾静脉注射来注射到Balb/c小鼠中。VPGAG，一种具有类似性质但不具有任何电荷的生物聚合物，被用作对照来表明所观察到的药代动力学参数的任何变化都是掺入VPX1X2G基序中的电荷的结果。每只小鼠接受静脉或皮下注射的单剂量ZiPP或对照(150mg/kg BW)。在从尾静脉注射后40秒，15分钟，0.5、2、4、8、24、48和72小时，收集血液样品(将10μL收集到具有100μL肝素的管中)。使用Alexa 488的标准曲线计算血液中荧光标记的聚合物的浓度。将血液浓度时程数据用针对静脉注射pk数据的标准二室PK模型进行分析来确定药代动力学参数。
紫杉醇(PTX)缀合。八个周期性隔开的半胱氨酸残基排列在(VPGXG)16中，x是V或C1:1，将基序克隆到ZiPP的C-末端。该药物缀合区段含有八个半胱氨酸，多个拷贝的PTX缀合到这些半胱氨酸上。首先，用乙酰丙酸修饰PTX的2’OH(Etrych,T.S.等人.MolecularPharmaceutics[分子药剂学]2010,7,1015-1026)。该修饰保持了PTX的细胞毒性。然后使用具有末端马来酰亚胺的酸不稳定性酰肼接头(N-ε-马来酰亚胺基己酸酰肼(EMCH)接头)将活化的PTX与游离硫醇进行缀合，所述末端马来酰亚胺与ZiPP上的硫醇基团进行反应形成稳定的碳-硫键(Andrew MacKay,J.等人.Nat.Mater.[自然材料]2009,8,993-999)。
ZiPP-PTX药物缀合的表征。使用高效液相色谱(HPLC)评价药物缀合的纯度。使用在对应于PTX的吸光度的228nm吸光度处的峰下的积分面积来定量HPLC数据。通过配备有氮激光(337nm)的VoyagerDE-Pro MALDI-MS(应用生物系统公司；福斯特城，加利福尼亚州)仪器(基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS))，确定药物与ZiPP的缀合比率。使用Dynapro读板仪(怀雅特技术公司；圣巴巴拉，加利福尼亚州(Wyatt Technology；SantaBarbara,CA))进行动态光散射(DLS)技术以确定25℃和25μM浓度下ZiPP-PTX纳米粒子的流体动力学半径(Rh)。用自相关函数的正则化拟合来分析数据，并使用Raleigh球体模型将百分比强度转换为质量强度。然后使用正则化拟合来确定流体动力学半径，其由无规卷曲的质量百分数加权。PTX缀合后使用静态光散射(SLS)计算回转半径。将形状因子(ρ)计算为Rg/Rh。
ZiPP-PTX缀合物的体外细胞毒性。对MDA-MB-231人三阴性乳腺癌细胞进行体外细胞毒性。在FalconTM96孔细胞培养板(BD公司；富兰克林湖，新泽西州(BD；Franklin Lakes,NJ))中每100μL培养基接种3x103个细胞。在用浓度范围从亚纳摩尔到高微摩尔范围的游离PTX和ZiPP-PTX处理之前，允许细胞粘附16-18小时。药物处理72小时后，向每孔中添加20μL的3-(4,5-二甲基-2-基)-5-(3-羧基甲氧基苯基)-2-(4-磺苯基)-2H-四氮唑(MTS)试剂(CellTiter 96AQueousTM普洛麦格公司(Promega)；麦迪逊(Madison)，威斯康星州(WI))并再孵育2小时。游离药物和ZiPP-药物缀合物的剂量-反应曲线通过用Victor3酶标仪(珀金埃尔默公司；沃尔瑟姆，马萨诸塞州(Perkin Elmer；Waltham,MA))在490nm处测量每个孔的吸光度来构建。通过将数据拟合到以下等式来确定50％抑制浓度IC50(Andrew MacKay,J.等人Nat.Mater.[自然材料]2009,8,993-999)：
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其中V是细胞活力，C处理是药物浓度，并且p是剂量反应曲线的斜率。该IC50值用于评价缀合物的效力。
实施例2
ZiPP的表达和纯化
ZiPP的热响应特性使得使用ITC进行简单的非色谱纯化成为可能。在铜染色的SDS-PAGE凝胶中单个条带的出现确认了产物的纯度(图2A)。两种不同的ZiPP，(VPKEG)80(MW＝44kDa)和(VPREG)80，(MW＝42kDa)显示为图7A中的纯化产物的代表。在凝胶中将50kDa梯状物标记为参考MW，然而SDS凝胶中使用的梯状物来自球状蛋白质，并因此不能直接与非结构化ZiPP相比。为了确认纯度和MW，我们通过MALDI-TOF分析了纯化产物。MALDI谱显示存在在针对(VPKEG)80的21kDa和42kDa(峰1和2)的m/z值和针对(VPREG)80的22kDa和44kDa(峰3和4)的m/z值处的离子(图7B)。MALDI谱显示存在在针对(VPKDG)120的20kDa、30kDa、和60.5kDa的m/z值和针对(VPRDG)120的21kDa和32kDa和63.8kDa的m/z值处的离子(图2B)，其确认了纯化的ZiPP构建体的分子量(分别为MW＝60.5kDa，MW＝63.8kDa)。我们还通过使用CD谱确认了ZiPP的固有无序性质。在图2D和图7C中的CD谱显示在低波长下的负椭圆率和在较高波长下的稍微正椭圆率，这是无规卷曲的特征，其是无序结构(如ELP)的典型特征并确认了聚合物的非结构化性质。使用动态光散射测量流体动力学半径，并且与ELP对照相比显示良好水合的ZiPP(图2C)。天然PAGE凝胶显示ZIPP不与白蛋白相互作用(图2E)。
实施例3
体内药代动力学研究
为了测定ZiPP的药代动力学参数，在经由尾静脉注射或皮下注射的小鼠中全身给药后72小时时期内追踪血浆浓度。使用具有匹配氨基酸长度的不带电聚合物作为对照。实验设计示于图3A和图4A中。将聚合物用Alexa488进行荧光标记并注射到小鼠中。在长达72小时的不同时间点处收集血液样品。将ELP120(VPGAG)120用作长度对照，而将ELP160(VPGAG)160用作分子量对照。图3B和图4B显示血浆聚合物浓度作为注射后时间的函数，其显示掺入两性离子基序(分别具体包括针对X1和X2的K、D和E)赋予了隐形特性，其反过来与不带电ELP相比，增加了聚合物的循环时间。作为注射后时间的函数的血浆浓度显示ZIPP表现比ELP更好。这些聚合物遵循二室模型，并因此使用该模型计算半衰期和曲线下面积。将二室模型拟合成血浆聚合物浓度，其产生药代动力学参数曲线下面积(AUC)(图3C和图4C)和消除半衰期(图3D)。计算AUC作为实验时程中总聚合物暴露的量度。AUC显示VPKEG和VPKDG的表现显著优于不带电的ELP长度对照以及分子量对照。图3C的数据表示均值±SE，n＝5，并且图4C的数据表示均值±SE，n＝3-4。与VPGAG构建体相比，ZiPP的终末半衰期增加了6个小时(图3D)。此外，最具说明性的药代动力学参数，聚合物的总累积血液暴露量(通过ZiPP的血浆浓度曲线下的面积(AUC)测量)比不带电多肽(相同链长的VPGAG)高约三倍(图3C)。结果表明，将两性离子基序和更具体地带电残基掺入肽聚合物中确实在改善聚合物的药代动力学方面发挥显著作用。
实施例4
紫杉醇-ZiPP缀合物的表征
在VPKEG五肽单元的120个重复的C-末端的尾部，将紫杉醇(PTX)与(VPGXG)16(X-V或C，以1:1的比例)进行化学缀合。紫杉醇经由pH敏感性接头与8个C-末端残基进行化学缀合。该设计示于图5A中。使用Amicon Ultra-15离心过滤单元(MWCO：10kDa；密理博公司(Millipore)；比勒利卡(Billerica)，马萨诸塞州)纯化聚合物药物缀合物，并且将纯化的产物在HPLC上运行以确认不存在未反应的游离药物。该HPLC色谱图确认了聚合物-药物缀合物的纯度，游离药物的量可以忽略不计。纯化的ZiPP-PTX缀合物，其每个聚合物链具有3.2-4个药物，如在母体ZiPP聚合物链和ZiPP-PTX缀合物之间通过使用MALDI-TOF光谱计算的MW的差异所确认的(图5B)。此外，动态光散射测量指示，在PTX缀合之后，ZiPP确实自发地自组装成流体动力学半径(Rh)为58nm的纳米粒子。它们自组装成58nm半径的胶束，每个胶束的聚集数为26。形状因子(ρ)-计算为Rg/Rh-为0.82，其表示形成球形胶束。
实施例5
ZiPP-PTX缀合物的体外抗肿瘤功效
通过观察作为时间函数的浓度范围内的细胞活力来测量Zipp-PTX的体外细胞毒性。使用MDA-MB-231，即人三阴性乳腺癌细胞系作为模型。药物处理72小时后，与对照(无药物)相比，抑制了MDA-MB-231细胞的增殖(图5C)。此外，该抑制作用与游离药物的是可比的。游离药物的IC50值约为2nM，而ZiPP-PTX的IC50值为12.4nM(依据药物的浓度)。ZiPP-PTX的IC50值比游离药物的高6倍，但这种结果是在体外环境中预期，在体外环境中游离药物可以通过药物转运蛋白轻松扩散进出细胞，而来自药物-聚合物缀合物的PTX一旦位于内体内就被释放。这个过程是缓慢的，因为纳米粒子经由内吞作用被摄取，并且在纳米粒子行进到pH较低的晚期内体后药物才被释放。低pH触发从ZiPP释放PTX。这些结果是令人鼓舞的，因为它们指示PTX-聚合物缀合物是稳定的并且足够有力地进入体内平台。IC50值表示使细胞活力降低50％的药物的浓度。
实施例6
ZiPP-Tn3缀合物
多价支架蛋白(Tn3)是TNF相关凋亡(包括配体受体2(TRAIL2))的超级激动剂，并且被选作与ZiPP附接的蛋白质。该融合蛋白的设计概述示于图6A中。选择TRAIL2的超级激动剂，因为TRAILR2的激活可诱导多种人类癌症中的细胞凋亡，并因此具有癌症治疗剂的潜力。(Tn3)6表示单体Tn3单元的6个串联重复，该(Tn3)6被米迪缪尼有限公司(MedImmune)工程化为以高亲和力结合TRAIL2。具有各种长度的ZiPP的(Tn3)6在大肠杆菌中表达。亲和力纯化的样品的SDS-PAGE分析示于图6B中。针对Colo205(结肠癌细胞)的细胞毒性测定显示融合蛋白具有高度细胞毒性，并且其效力与游离蛋白(没有附接ZIPP的(Tn3)6)是可比的，如图6C中所示。IC50值表示使细胞活力降低50％的药物的浓度。
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特定方面的前面描述将充分揭示本发明的总体性质，使得其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识，在无需过度试验并且不偏离本披露总体概念的情况下容易地修改和/或改编此类具体实施例的各种应用。因此，基于本文提出的传授内容和指导，这样的适应和修改旨在处于所披露的方面的等效物的含义和范围内。应理解的是，本文中的措辞或术语是出于描述的目的而非限制的目的，使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据传授内容和指导来解读。
本披露的宽度和范围应当不限于以上描述的示例性方面中的任一个，而应当仅根据以下权利要求书和它们的等效物来限定。
在本申请中引用的所有出版物、专利、专利申请、和/或其他文献出于所有目的通过引用以其全文而结合，在程度上就像每个单独的出版物、专利、专利申请或其他文献被单独地指出以出于所有目的通过引用而结合相同。
出于完整性的原因，本发明的各个方面在以下编号的条款中列出：
条款1.一种缀合物，其包含：(a)包含一个或多个带电基序的多肽，每个带电基序独立地具有由SEQ ID NO:1(VPX1X2G)组成的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且其中X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸；和(b)与该多肽附接的一种或多种药物分子。
条款2.如条款1所述的缀合物，其中该多肽包含多个带电基序。
条款3.如条款2所述的缀合物，其中该多个带电基序是串联重复的。
条款4.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该多肽进一步包括一个或多个不带电基序，每个不带电基序独立地具有由SEQ ID NO:3(VPGXG)组成的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
条款5.如条款4所述的缀合物，其中该多肽包含多个不带电基序。
条款6.如条款5所述的缀合物，其中该多个不带电基序是串联重复的。
条款7.如条款4-6中任一项所述的缀合物，其中一个或多个不带电基序位于该多肽的至少两个相邻带电基序之间。
条款8.如条款1所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:2(VPX1X2G)n的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。
条款9.如条款4所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:4(VPGXG)n的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。
条款10.如条款4所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:5(VPX1X2G)n(VPGXG)m的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。
条款11.如条款4所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:6(VPGXG)m(VPX1X2G)n的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。
条款12.如条款4所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:7{(VPX1X2G)(VPGXG)}b的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数。
条款13.如条款1-12中任一项所述的缀合物，其中X1是带负电荷的氨基酸，并且其中X2是带正电荷的氨基酸。
条款14.如条款1-12中任一项所述的缀合物，其中X1是带正电荷的氨基酸，并且其中X2是带负电荷的氨基酸。
条款15.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该带负电荷的氨基酸独立地选自谷氨酸和天冬氨酸。
条款16.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该带正电荷的氨基酸独立地选自赖氨酸和精氨酸。
条款17.如条款4-16中任一项所述的缀合物，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
条款18.如条款17所述的缀合物，其中X选自精氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
条款19.如条款18所述的缀合物，其中X选自甘氨酸和缬氨酸。
条款20.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该多肽进一步包含接头。
条款21.如条款20所述的缀合物，其中该接头包含一个或多个半胱氨酸。
条款22.如条款20-21中任一项所述的缀合物，其中该接头包含选自SEQ ID NO:(GGC)、SEQ ID NO:((GGC)8)、SEQ ID NO:((G4S)3)和SEQ ID NO:((VPGXG)16，其中X是以1:1的比例存在的缬氨酸或半胱氨酸)的氨基酸序列。
条款23.如条款20-22中任一项所述的缀合物，其中该接头位于该多肽的C-末端、N-末端或C-末端和N-末端两者。
条款24.如条款20-23中任一项所述的缀合物，其中该一种或多种药物分子经由该接头与该多肽附接。
条款25.如条款20-24中任一项所述的缀合物，其中该药物分子通过该接头中的硫醇反应性基团与该多肽附接。
条款26.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该一种或多种药物分子选自小分子、核苷酸、多核苷酸、肽、蛋白质、碳水化合物及其组合。
条款27.如条款26所述的缀合物，其中该药物分子包括小分子。
条款28.如条款26所述的缀合物，其中该药物分子包括蛋白质。
条款29.如条款1-25中任一项所述的缀合物，其中该药物分子包括癌症治疗剂。
条款30.如条款1-25中任一项所述的缀合物，其中该药物分子包括抗体。
条款31.如条款1-25中任一项所述的缀合物，其中该药物分子包括紫杉醇。
条款32.如条款1-25中任一项所述的缀合物，其中该药物分子包括Tn3(TRAIL超级激动剂)。
条款33.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中制备该缀合物以便给予受试者。
条款34.如前述条款中任一项所述的缀合物，其中该缀合物的多肽是重组表达的。
条款35.如条款28所述的缀合物，其中该缀合物是重组表达的。
条款36.一种组合物，该组合物包含如前述条款中任一项所述的缀合物。
条款37.一种多核苷酸，该多核苷酸编码如条款1-35中任一项所述的多肽。
条款38.一种多核苷酸，该多核苷酸编码如条款28所述的缀合物。
条款39.一种载体，该载体包含如条款37或38所述的多核苷酸。
条款40.一种向受试者递送药物分子的方法，该方法包括向该受试者给予如条款1-35中任一项所述的缀合物。
条款41.一种治疗患有疾病或障碍的受试者的方法，该方法包括向该受试者给予如条款1-35中任一项所述的缀合物。
条款42.一种确定样品中存在靶标的方法，该方法包括：使该样品与如条款1-35中任一项所述的缀合物在允许在该药物分子和该样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触；并检测该复合物的存在，其中该复合物的存在指示样品中的靶标。
条款43.如条款42所述的方法，其中该样品是从受试者获得的，并且该方法进一步包括诊断疾病、预测或评估该受试者的治疗功效。
条款44.如条款43所述的方法，其中当该方法进一步包括评估该受试者的治疗功效时，则该方法进一步包括根据需要改变该受试者的治疗以提高功效。
条款45.一种诊断受试者中的疾病的方法，该方法包括：使来自该受试者的样品与如条款1-35中任一项所述的缀合物在允许在该药物分子和该样品中的靶标之间形成复合物的条件下进行接触；确定样品中该靶标的水平，其中该复合物的水平指示样品中靶标的水平；并且将该样品中靶标的水平与该靶标的对照水平进行比较，其中与该对照水平不同的靶标的水平指示受试者中的疾病。
条款46.如条款45所述的方法，其中该对照水平对应于在该受试者开始治疗的时期之前或期间的一个时间点处该受试者中的水平，并且其中在一个稍后的时间点处从该受试者取得该样品。
条款47.如条款45所述的方法，其中在该受试者正在经受治疗的时期期间的一个时间点处从该受试者取得该样品，并且其中该对照水平对应于无疾病水平或对应于该受试者开始治疗的时期之前的一个时间点处的水平。
条款48.如条款45-47中任一项所述的方法，该方法进一步包括当该治疗被确定为在治疗该疾病方面无效时，改变该治疗或向该受试者给予不同的治疗。
条款49.如条款40-48中任一项所述的方法，其中用报告物标记该缀合物。
条款50.如条款40-49中任一项所述的方法，其中通过静脉内、动脉内、腹膜内或肿瘤内向该受试者给予该缀合物。
条款51.如条款40-50中任一项所述的方法，其中该缀合物相对于与聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子具有降低的抗原性。
条款52.如条款40-50中任一项所述的方法，其中该缀合物相对于与聚乙二醇(PEG)缀合的药物分子具有降低的免疫原性。
条款53.如条款40-52中任一项所述的方法，其中该疾病选自癌症、代谢性疾病、自身免疫疾病、心血管疾病和骨科障碍。
条款54.如条款53所述的方法，其中该疾病包括癌症。
条款55.如条款54所述的方法，其中该癌症选自乳腺癌、结肠直肠癌、结肠癌、肺癌、前列腺癌、睾丸癌、脑癌、皮肤癌、直肠癌、胃癌、食道癌、肉瘤、气管癌、头颈癌、胰腺癌、肝癌、卵巢癌、淋巴癌、宫颈癌、外阴癌、黑色素瘤、间皮瘤、肾癌、膀胱癌、甲状腺癌、骨癌、恶性上皮肿瘤、肉瘤和软组织癌。
条款56.如条款55所述的方法，其中该癌症包括乳腺癌。
序列
SEQ ID NO:1
VPX1X2G，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且其中X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸。
SEQ ID NO:2
(VPX1X2G)n，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。
SEQ ID NO:3
VPGXG，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
SEQ ID NO:4
(VPGXG)n，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。
SEQ ID NO:5
(VPX1X2G)n(VPGXG)m，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数。
SEQ ID NO:6
(VPGXG)m(VPX1X2G)n，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地是大于或等于1的整数。
SEQ ID NO:7
{(VPX1X2G)(VPGXG)}b，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数。
SEQ ID NO:8
GGC
SEQ ID NO:9
(GGC)8
SEQ ID NO:10
(G4S)3
SEQ ID NO:11
(VPGXG)16，其中X是以1:1的比例存在的缬氨酸或半胱氨酸。
SEQ ID NO:12
实例多肽
V P K D G V P K D G V P K D G V P K D G V P K D G
SEQ ID NO:13
编码实例多肽的多核苷酸
GTC CCG aaa gac GGT GTT CCG aag gac GGC GTG CCT aaa gatGGT GTT CCGaag gac GGG GTG CCA aaa gat GGG
Figure IDA0001619084690000011
Figure IDA0001619084690000021
Figure IDA0001619084690000031
Figure IDA0001619084690000041
Figure IDA0001619084690000051
Figure IDA0001619084690000061

Claims (37)

1.一种缀合物，该缀合物包含：
(a)多肽，其包含50至500个带电基序，每个带电基序独立地具有由SEQ ID NO:1(VPX1X2G)组成的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，并且其中X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸；和
(b)一种或多种与该多肽附接的药物分子。
2.如权利要求1所述的缀合物，其中所述带电基序是串联重复的。
3.如前述权利要求中任一项所述的缀合物，其中该多肽进一步包括一个或多个不带电基序，每个不带电基序独立地具有由SEQ ID NO:3(VPGXG)组成的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
4.如权利要求3所述的缀合物，其中该多肽包含多个不带电基序。
5.如权利要求4所述的缀合物，其中该多个不带电基序是串联重复的。
6.如权利要求3所述的缀合物，其中一个或多个不带电基序位于该多肽的至少两个相邻带电基序之间。
7.如权利要求3所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:4(VPGXG)n的氨基酸序列，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n是大于或等于1的整数。
8.如权利要求3所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:5(VPX1X2G)n(VPGXG)m的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。
9.如权利要求3所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:6(VPGXG)m(VPX1X2G)n的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且n和m独立地为大于或等于1的整数。
10.如权利要求3所述的缀合物，其中该多肽包含SEQ ID NO:7{(VPX1X2G)(VPGXG)}b的氨基酸序列，其中X1是一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X2是另一种带负电荷或带正电荷的氨基酸，X是除脯氨酸以外的任何氨基酸，并且b是大于或等于1的整数。
11.如权利要求1所述的缀合物，其中X1是带负电荷的氨基酸，并且其中X2是带正电荷的氨基酸。
12.如权利要求1所述的缀合物，其中X1是带正电荷的氨基酸，并且其中X2是带负电荷的氨基酸。
13.如权利要求1所述的缀合物，其中该带负电荷的氨基酸独立地选自谷氨酸和天冬氨酸。
14.如权利要求1所述的缀合物，其中该带正电荷的氨基酸独立地选自赖氨酸和精氨酸。
15.如权利要求3所述的缀合物，其中X是除脯氨酸以外的任何氨基酸。
16.如权利要求15所述的缀合物，其中X选自精氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、半胱氨酸、硒代半胱氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸。
17.如权利要求16所述的缀合物，其中X选自甘氨酸和缬氨酸。
18.如权利要求1所述的缀合物，其中该多肽进一步包含接头。
19.如权利要求18所述的缀合物，其中该接头包含一个或多个半胱氨酸。
20.如权利要求18所述的缀合物，其中该接头包含选自SEQ ID NO:8(GGC)、SEQ ID NO:9((GGC)8)、SEQ ID NO:10((G4S)3)和SEQ ID NO:11((VPGXG)16，其中X是以1:1的比例存在的缬氨酸或半胱氨酸)的氨基酸序列。
21.如权利要求18所述的缀合物，其中该接头位于该多肽的C-末端、N-末端或C-末端和N-末端两者。
22.如权利要求18所述的缀合物，其中该一种或多种药物分子经由该接头与该多肽附接。
23.如权利要求18所述的缀合物，其中该药物分子通过该接头中的硫醇反应性基团与该多肽附接。
24.如权利要求1所述的缀合物，其中该一种或多种药物分子选自小分子、核苷酸、多核苷酸、肽、蛋白质、碳水化合物及其组合。
25.如权利要求24所述的缀合物，其中该药物分子包括小分子。
26.如权利要求24所述的缀合物，其中该药物分子包括蛋白质。
27.如权利要求1所述的缀合物，其中该药物分子包括癌症治疗剂。
28.如权利要求1所述的缀合物，其中该药物分子包括抗体。
29.如权利要求1所述的缀合物，其中该药物分子包括紫杉醇。
30.如权利要求1所述的缀合物，其中该药物分子包括Tn3(TRAIL超级激动剂)。
31.如权利要求1所述的缀合物，其中制备该缀合物以便给予受试者。
32.如权利要求1所述的缀合物，其中该缀合物的多肽是重组表达的。
33.如权利要求26所述的缀合物，其中该缀合物是重组表达的。
34.一种组合物，该组合物包含如前述权利要求中任一项所述的缀合物。
35.一种多核苷酸，该多核苷酸编码如权利要求1-33任一项中所定义的多肽。
36.一种多核苷酸，该多核苷酸编码如权利要求26所述的缀合物。
37.一种载体，该载体包含如权利要求35或36所述的多核苷酸。
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