具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 AC-100肽的合成
AC-100肽(SEQ ID NO:1)委托上海翱博生物科技有限公司采用常规固相工艺合成,合成的肽纯度>98%。
实施例2重组融合蛋白菌株的构建和表达
融合蛋白HSA021-1、HSA021-2的重组表达菌株的构建委托南京金斯瑞生物有限公司完成。主要步骤为:合成目标基因(SEQ ID NO:2,对应于编码HSA021-1的核苷酸序列,其中包含编码信号肽的序列;SEQ ID NO:4,对应于编码HSA021-2的核苷酸序列,其中包含编码信号肽的序列),经XhoI/NotI双酶切连接于经同样酶切的表达酵母表达载体pPICZaA,用10μg连接后的表达载体转染毕赤酵母(Pichia pastoris)X-33,PCR鉴定阳性克隆。挑选阳性克隆培养于BMGY培养基,OD600达3.0时,收获菌体,并重悬于BMGY培养基,每隔24小时加入终浓度为1%的甲醇诱导4天。离心后收集上清,进行SDS-PAGE和western-blot鉴定,结果如图1所示。
由图1可知,分别成功构建HSA021-1和HSA021-2的表达载体和重组菌株,经诱导培养后,成功表达目的蛋白,分子量均为73kD左右。
实施例3对骨髓间充质干细胞(BMSCs)的作用
取8周龄SD大鼠3只,脱臼处死,70%乙醇消毒后,剪开腹腔,分离股骨。用注射器吸取低糖DMEM培养液(含肝素1mL/L)反复冲洗骨髓腔,以冲出骨髓。
骨髓液制成单细胞悬液,加入含10%FBS(fetal bovine serum,胎牛血清)的DMEM-F12完全培养基,以107个/mL的密度接种在培养瓶中,置37℃、5%CO2培养箱中培养,48h后换培养液,以后每3d更换培养液,以除去不贴壁的造血细胞。至细胞长满至80%~90%,进行传代,加入间质干细胞的完全培养液重悬细胞,置37℃、5%CO2培养箱中培养。
用含不同浓度(0.1μM和1μM)的融合蛋白HSA021-1、HSA021-2或AC-100肽的完全成软骨培养基重悬BMSCs,使得细胞浓度为每毫升5.0×105个,并以PBS(磷酸缓冲盐溶液)为阴性对照。处理的BMSCs置于37℃,5%CO2饱和湿度条件下孵育。每2~3天更换含相应浓度的融合蛋白HSA021-2或AC-100肽的完全成软骨培养基,持续诱导21天后,收集细胞,Trizol法提取总RNA,逆转录获得cDNA,实时定量PCR测定Col2A1和Acan基因的表达,结果如图2和图3所示。
由图2和图3可知,不同浓度的HSA021-1、HSA021-2或AC-100肽均可诱导Col2A1、Acan基因的mRNA表达量增加,并表现出明显的量效关系和时效关系,说明HSA021-1、HSA021-2和AC-100肽均可促进骨髓间充质干细胞向软骨细胞的分化,同时HSA021-2的效应显著高于HSA021-1或AC-100肽(p<0.05),且HSA021-2的效应远远高于HSA021-1效应的2倍,表明融合蛋白HSA021-2中2分子的AC-100具有协同效应。
实施例4对兔软骨缺损模型的修复作用
取3月龄新西兰兔,随机分为4组,分别为阴性对照组、AC-100组(10mg)、HSA021-1(10mg)、HSA021-2组(10mg),每组10只,雌雄各半;肌注氯胺酮麻醉动物,对动物右侧后肢膝关节部位剃毛,碘伏消毒,对兔右侧膝关节髌骨及韧带内侧进行纵向切口,依次切开皮肤、皮下组织和关节囊,暴露膝关节股骨端,用钻头钻出直径4.2mm、深3mm的关节软骨缺损,将髌骨复位后,依次缝合肌肉和皮肤切口。术后每只新西兰兔肌注14万U青霉素钠防止感染,2次/天,连续7天,建立软骨缺损模型。
各组动物于造模后的第7、14、21、28天,进行术侧关节腔注射给药。阴性对照组(生理盐水)、AC-100组(10mg/动物)、HSA021-1(10mg/动物)、HSA021-2组(10mg/动物),分别给予相应的药物,给药体积为0.5mL。
对动物实施造模手术后,试验期间每天观察实验动物术侧关节情况(红肿、破损等),并于末次给药后12周处死所有动物并进行解剖,对各组动物的受损关节软骨进行大体观察并拍照,并根据国际软骨修复协会(ICRS)的评分标准对新西兰兔右侧膝关节软骨缺损进行评分,结果如图4所示。
由图4可知,AC-100和HSA021-1、HSA021-2均可使关节软骨评分显著改善,且HSA021-2的修复作用显著优于HSA021-1或AC-100(p<0.05)。同时,HSA021-2的效应高于HSA021-1效应的2倍,提示HSA021-2中2分子的AC-100具有协同效应。
实施例5对斑马鱼骨质疏松模型的作用
受精后3天(3dpf)的正常野生型AB品系斑马鱼,用泼尼松处理96小时,建立斑马鱼骨质疏松症模型。骨质疏松症模型斑马鱼随机分为8组,每组30尾于六孔板中,分别静脉注射给予生理盐水作为阴性对照组、HSA021-1(剂量为10、100ng/尾)、HSA021-2(剂量为10、100ng/尾)、AC-100(剂量为10、100ng/尾),特立帕肽(100ng/尾)作为阳性对照组,28℃培养箱孵育96小时后,用0.2%钙黄绿素进行染色,染色后进行拍照并采集数据,分析统计斑马鱼脊椎骨荧光强度(S),以统计学意义评价供试品对泼尼松诱导的斑马鱼骨质疏松症的治疗作用,结果如图5和图6所示。用方差分析和Dunnett’s T-检验进行统计学分析,p<0.05表明具有显著性差异。
由图5和图6可知,与生理盐水对照组相比,AC-100、HSA021-1、HSA021-2和特立帕肽(Teriparatide)均可显著提高斑马鱼脊椎骨荧光强度,显示对泼尼松诱导的斑马鱼骨质疏松症的治疗有作用;其中AC-100(100ng组)、HSA021-1(10、100ng组)、HSA021-2(10、100ng组)和特立帕肽(100ng组),差异具有统计学意义。
同时,相同剂量的HSA021-2效应显著优于HSA021-1、AC-100和特立帕肽,相同剂量的HSA021-2组效应高于HSA021-1组的2倍,提示融合蛋白HSA021-2中2分子的AC-100具有协同效应。
实施例6体内颅骨成骨作用
雄性5~6周KM小鼠,分为8组,每组10只,分别为阴性对照组(生理盐水)、AC-100低剂量组(40μg/kg)、AC-100高剂量组(400μg/kg)、HSA021-1低剂量组(40μg/kg)、HSA021-1高剂量组(400μg/kg)、HSA021-2低剂量组(40μg/kg)、HSA021-2高剂量组(400μg/kg)、阳性对照组(特立帕肽30μg/kg)。小鼠头皮剃毛消毒,以正中线与两侧眶上缘连线交点为进针点,向右后方进针至皮下,用微量注射器小鼠右侧颅骨表面注射相应药物10μL,每天1次,连续给药5天。动物分笼饲养,自由摄食饮。
22天后处死所有小鼠,迅速取出颅骨(主要包括双侧顶骨),去除软组织后用4%多聚甲醛固定,EDTA脱钙液处理,至脱钙完全后修剪标本,冠状位从前向后连续冰冻切片,切片厚度为40μm。所有切片进行HE染色,常规脱水、透明、封片。利用Image-Pro Plus软件及相关系统完成图像采集。每张切片以矢状缝两侧厚度最大处为起始点,向左右两侧每隔1mm取一个测量点,每侧取3点,按左右侧分别记录,测量所得平均值作为颅骨厚度值,结果如图7和图8所示。
由图7和图8可知,与阴性对照组相比,AC-100高剂量组、HSA021-1高剂量组、HSA021-2低、高剂量组和特立帕肽组小鼠颅骨厚度显著增加,且差异具有统计学意义。相同剂量的HSA021-2组小鼠颅骨厚度显著高于HSA021-1或AC-100组,且HSA021-2促进颅骨成骨的效应高于HSA021-1的2倍,提示融合蛋白HSA021-2中2分子的AC-100具有协同效应。
实施例7血浆半衰期的比较试验
为了证实表达的融合蛋白HSA021-2比AC-100具有更长的半衰期,利用LC/MSMS方法检测HSA021-2蛋白和AC-100肽在兔体内的半衰期。
LC/MSMS方法学建立,Finnigan TSQ Discovery Max液质联用仪,配以SurveyorHPLC系统,检测限为1-1000ng/mL,回收率大于80%。
取6只新西兰兔,随机分成两组(每组3只),每组分别静脉注射0.5mg/kg HSA021-2蛋白和AC-100,并在5、10、15、30、60、120、180、300分钟分别取血样0.5mL于抗凝管中,2000rpm离心,取血浆-20℃保存至测定。
利用LC/MSMS法测定血药浓度,取血浆100μL,加入含内标(Internal standard,IS)2000ng/mL乙腈:甲醇(70:30)的混合溶剂500μL,振荡,12000rpm离心10分钟,上清液进样20μL,进行LC/MSMS分析,采用3P97药代动力学软件计算主要药代动力学参数,结果如图9所示。
由图9可知,HSA021-2蛋白的半衰期为7天,AC-100的半衰期为0.75小时,HSA021-2蛋白的半衰期显著高于AC-100(p<0.01)。HSA021-2蛋白较长的半衰期有利于药物持久的发挥药效,降低给药次数。
实施例8关节腔局部半衰期的比较试验
为了证实合成的HSA021-2蛋白在关节腔局部同样具有较长的半衰期,利用LC/MSMS方法检测HSA021-2蛋白和AC-100在兔膝关节腔的半衰期。
LC/MSMS方法学建立,Finnigan TSQ Discovery Max液质联用仪,配以SurveyorHPLC系统,检测限为1-1000ng/mL,回收率大于80%。
取6只新西兰兔,随机分成两组(每组3只),每组分别右后肢关节腔注射10mgHSA021-2蛋白或AC-100,并在5、10、15、30、60、120、180、300分钟分别取关节滑液0.1mL于EP管中,2000rpm离心,-20℃保存至测定。
利用LC/MSMS法测定药物浓度,取关节滑液20μL,加入含IS 2000ng/mL乙腈:甲醇(70:30)的混合溶剂100μL,振荡,12000rpm离心10分钟,上清液进样20μL,进行LC/MSMS分析,采用3P97药代动力学软件计算主要药代动力学参数,结果如图10所示。
由图10可知,HSA021-2蛋白关节腔内的半衰期约为18小时,AC-100关节腔内的半衰期为0.26小时,HSA021-2蛋白关节腔内的半衰期显著高于AC-100(p<0.01)。
由上述实施例可知,本发明融合蛋白HSA021-1、HSA021-2在体外可以促进间充质干细胞向软骨细胞分化,并刺激软骨细胞的增殖;在体内,HSA021-1、HSA021-2对软骨损伤具有明显的修复作用,对新骨的生成具有明显的促进作用;且HSA021-2的效应高于同剂量的HSA021-1的2倍,表明融合蛋白HSA021-2中2分子的AC-100具有协同效应;并且HSA021-2在血浆和膝关节腔中的半衰期也明显长于AC-100。因此,本发明的HSA021-2呈现出明显优于AC-100的促进软骨修复和新骨形成的效应,且融合蛋白中的2分子AC-100具有协同效应;同时HSA021-2具有更长的半衰期,有利于降低药物用量和给药频率,有希望用于软骨修复或骨关节炎以及骨质疏松的治疗。
最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
SEQUENCE LISTING
<110> 广州安辰新药研究院有限公司
<120> 一种融合蛋白、其药物组合物及用途
<130> 20181015
<160> 5
<170> PatentIn version 3.3
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<211> 23
<212> PRT
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<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
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ctcgagaaaa gaacagactt gcaggagaga ggagacaacg acatttcccc attcagtgga 60
gacggtcagc cttttaagga cggtggtgga ggttcagacg ctcataaatc cgaagtcgcc 120
cacagattca aggatttggg tgaagagaac ttcaaagctc ttgttttgat tgcctttgca 180
caatacttgc aacagtgtcc attcgaagat catgttaagt tggtcaacga agttactgag 240
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ttgttcggtg acaaattgtg tactgttgct acccttagag aaacctatgg agagatggcc 360
gattgttgcg caaagcaaga accagagaga aacgaatgtt tcttgcagca taaagatgac 420
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ggtaaagcat cttccgctaa acaaagattg aagtgcgcta gtcttcagaa atttggagaa 720
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gcagaggtct caaaattggt tacagatctt actaaggttc atactgaatg ttgccacgga 840
gatttgcttg agtgtgctga tgacagagct gacttggcca agtatatttg cgaaaaccag 900
gattccatct caagtaaatt gaaagaatgt tgcgagaaac cattgcttga aaagtcacat 960
tgtattgcag aagttgagaa cgatgagatg ccagccgacc ttccttcatt ggctgccgat 1020
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tgttatgcta aagtctttga tgagttcaag ccattggttg aagagcctca aaacttgatc 1260
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gctgaggact acttgagtgt tgtccttaat cagttgtgcg tccttcacga aaagacccca 1500
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20 25 30
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35 40 45
Ala Leu Val Leu Ile Ala Phe Ala Gln Tyr Leu Gln Gln Cys Pro Phe
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Cys Val Ala Asp Glu Ser Ala Glu Asn Cys Asp Lys Ser Leu His Thr
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Leu Phe Gly Asp Lys Leu Cys Thr Val Ala Thr Leu Arg Glu Thr Tyr
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210 215 220
Arg Leu Lys Cys Ala Ser Leu Gln Lys Phe Gly Glu Arg Ala Phe Lys
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Lys Leu Val Thr Asp Leu Thr Lys Val His Thr Glu Cys Cys His Gly
290 295 300
Asp Leu Leu Glu Cys Ala Asp Asp Arg Ala Asp Leu Ala Lys Tyr Ile
305 310 315 320
Cys Glu Asn Gln Asp Ser Ile Ser Ser Lys Leu Lys Glu Cys Cys Glu
325 330 335
Lys Pro Leu Leu Glu Lys Ser His Cys Ile Ala Glu Val Glu Asn Asp
340 345 350
Glu Met Pro Ala Asp Leu Pro Ser Leu Ala Ala Asp Phe Val Glu Ser
355 360 365
Lys Asp Val Cys Lys Asn Tyr Ala Glu Ala Lys Asp Val Phe Leu Gly
370 375 380
Met Phe Leu Tyr Glu Tyr Ala Arg Arg His Pro Asp Tyr Ser Val Val
385 390 395 400
Leu Leu Leu Arg Leu Ala Lys Thr Tyr Glu Thr Thr Leu Glu Lys Cys
405 410 415
Cys Ala Ala Ala Asp Pro His Glu Cys Tyr Ala Lys Val Phe Asp Glu
420 425 430
Phe Lys Pro Leu Val Glu Glu Pro Gln Asn Leu Ile Lys Gln Asn Cys
435 440 445
Glu Leu Phe Glu Gln Leu Gly Glu Tyr Lys Phe Gln Asn Ala Leu Leu
450 455 460
Val Arg Tyr Thr Lys Lys Val Pro Gln Val Ser Thr Pro Thr Leu Val
465 470 475 480
Glu Val Ser Arg Asn Leu Gly Lys Val Gly Ser Lys Cys Cys Lys His
485 490 495
Pro Glu Ala Lys Arg Met Pro Cys Ala Glu Asp Tyr Leu Ser Val Val
500 505 510
Leu Asn Gln Leu Cys Val Leu His Glu Lys Thr Pro Val Ser Asp Arg
515 520 525
Val Thr Lys Cys Cys Thr Glu Ser Leu Val Asn Arg Arg Pro Cys Phe
530 535 540
Ser Ala Leu Glu Val Asp Glu Thr Tyr Val Pro Lys Glu Phe Asn Ala
545 550 555 560
Glu Thr Phe Thr Phe His Ala Asp Ile Cys Thr Leu Ser Glu Lys Glu
565 570 575
Arg Gln Ile Lys Lys Gln Thr Ala Leu Val Glu Leu Val Lys His Lys
580 585 590
Pro Lys Ala Thr Lys Glu Gln Leu Lys Ala Val Met Asp Asp Phe Ala
595 600 605
Ala Phe Val Glu Lys Cys Cys Lys Ala Asp Asp Lys Glu Thr Cys Phe
610 615 620
Ala Glu Glu Gly Lys Lys Leu Val Ala Ala Ser Gln Ala Ala Leu Gly
625 630 635 640
Leu His His His His His His
645