CN110075319A - 一种抗遗传病生物导弹 - Google Patents

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Abstract

一种抗遗传病生物导弹，属于疾病治疗领域。所述抗遗传病生物导弹包括融合蛋白类生物导弹和化学药物‑核苷酸类生物导弹两种，其内部结构包括导入装置、制导装置和杀伤装置；导入装置由穿透肽和/或核定位序列构成，制导装置是一种可以定向的结合人体患病靶细胞表面的特异受体，杀伤装置由为具有多样化的杀伤功能的化学药物构成，用以对目标基因序列进行修改；这些装置通过用融合蛋白技术和/或化学偶联法技术和/或抗体粘合剂技术粘合在一起。遗传病基因一直是医学界研究的主要项目，由于遗传病基因发病率很高，同时对人们的生命安全有很多的威胁，所以发明一种通用的可治疗遗传疾病的生物导弹是十分有意义的。

Description

一种抗遗传病生物导弹
技术领域
本发明涉及疾病治疗领域，尤其涉及一种抗遗传病生物导弹。
背景技术
“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，它由单克隆抗体与药物、酶或放射性同位素配合而成，因带有单克隆抗体而能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。
中国专利申请CN201510113863.4公开了一种直接导入式多用途生物导弹及制造方法，所述生物导弹包括由能与特定的靶细胞或细胞内的特定靶基因相结合的特异型抗体所构成的特异型制导装置或是由能与人体全体正常细胞相结合的配体所构成的广谱型制导装置、由转导蛋白所构成的导入装置以及具有多样化的杀伤功能或阻遏功能的生化类药物或化学药物所构成的杀伤装置组成，其制造方法为使用分子偶联剂将制导装置、导入装置以及杀伤装置应用化学偶联法偶合在一起，或利用蛋白融合技术并通过蛋白粘合剂将制导装置、导入装置以及杀伤装置粘合在一起。此发明对包括癌症、艾滋病、病毒感染、细菌感染、病原体感染以及自由基损伤六大类疾病的治疗有显著效果。
如今，由于基因异常所导致的疾病，按控制疾病的基因遗传特点可分为单基因病、多基因病和获得性基因病。遗传病基因一直是医学界研究的主要项目，由于遗传病基因发病率很高，同时对人们的生命安全有很多的威胁，所以寻找一种通用的可治疗遗传疾病的生物导弹是十分有意义的。
发明内容
本发明的目的在于为解决上述问题而提供一种抗遗传病生物导弹，其可以针对遗传疾病进行治疗。
本发明提供了一种抗遗传病生物导弹，包括：导入装置、制导装置和杀伤装置；
所述导入装置由穿透肽和/或核定位序列构成，用以将所述杀伤装置导入到靶细胞表面；
所述制导装置为某种可以定向的结合人体患病靶细胞表面特异性受体的抗体，用以为所述抗遗传病生物导弹提供制导作用；
所述杀伤装置运用基因改变技术对目标基因序列进行修改，包括基因靶技术和基因修饰技术；
所述抗遗传生物导弹通过粘合技术将所述导入装置、所述制导装置和所述杀伤装置粘合成一个整体。
进一步地，所述穿透肽是抗菌肽的一种，其包括转导蛋白TAT和PTD多肽，用以将蛋白或多肽药物以及其他化学药物导入细胞的细胞质。
进一步地，所述制导装置包括特异型制导装置和广谱型制导装置。
进一步地，所述特异型制导装置制备过程为：通过淋巴细胞杂交瘤技术制造出一种杂交细胞，在体外对这种杂种细胞进行培养，使其迅速增殖并分泌出抗体，用抗体筛选库筛选出能够结合人体细胞表面特异的受体或是特异的糖原蛋白的抗体，作为制导装置。
进一步地，所述广谱型制导装置的主要成分血凝素，其通过与宿主上皮细胞表面的血凝素受体结合，对所述抗遗传生物导弹起到制导作用。
进一步地，所述基因修饰技术为TALEN和CRISPR的基因修饰技术，通过利用TALEN成分中的限制性内切酶FOKI+TAL融合蛋白、同源修复模板和CRISPR成分中的核酸内切酶Cas9、同源修复模板、人工设计的crRNA对变异基因进行修改。
进一步地，所述基因靶技术为将携带有位点特异性同源序列的基因靶载体导入患有遗传病的细胞内，用以保证以极高的效率在细胞基因组特定的位点转入一个或者多个正常的基因序列或转入一段不超过50bp的线性外源同源序列或单链的DNA寡核苷酸链，用以在细胞基因组内的特定位点引入替换突变、缺失突变或者插入突变。
进一步地，当所述杀伤装置使用的是基因修饰技术时，抗遗传病生物导弹治疗遗传疾病的方法包括并联疗法和串联疗法，其中；
所述串联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，将它们各自的两种杀伤装置串联在一起，一次性注入到人体的全体细胞中，来治疗遗传病；
所述并联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，分别将它们各自的两种杀伤装置同时注入到人体的全体细胞中治疗遗传病。
进一步地，所述粘合技术包括融合蛋白技术、化学偶联法和抗体粘合剂技术。
进一步地，所述抗遗传病生物导弹包括融合蛋白类生物导弹和化学药物-核苷酸类生物导弹，其中：
所述融合蛋白类生物导弹使用所述融合蛋白技术将它的装置粘合在一起；
所述化学药物-核苷酸类生物导弹使用化学偶联法和/或抗体粘合剂技术将它的装置粘置在一起。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于所述抗遗传病生物导弹可以直接将靶向基因修饰技术、TALEN和CRISPR基因修饰技术中的杀伤装置送入到人体细胞的细胞核内，来修饰遗传病细胞的变异基因，这是使用物理方法所办不到的。
进一步地，所述特异型制导装置和广谱型制导装置还可以用来治疗癌症。在治疗癌症时，可以根据不同的病情，选择性地使用广谱型制导装置或是特异型制导装置，将抗癌药物送入到癌细胞，以取得更好的疗效。
进一步地，本发明还针对每一种遗传疾病，分别开发了两种不同的治疗方法：并联疗法和串联疗法，以供选择。
进一步地，本发明针对每一个以化学药物-核苷酸类的抗遗传病生物导弹分子式分别根据化学偶联法或抗体粘合法建立了虽然分子式相同，但偶联方式不同的两种分子式，可以让使用者在生产这些抗遗传病生物导弹时有更多选择的余地。
附图说明
图1为本发明实施例抗遗传病生物导弹的示意图。
具体实施方式
参阅图1所示，其为本发明实施例提供抗遗传病生物导弹，包括导入装置、制导装置和杀伤装置。
导入装置，其为穿透肽和/或核定位序列，所述导入装置作为所述抗遗传病生物导弹的弹头，用以将抗遗传病生物导弹的所述杀伤装置导入到靶细胞表面。
穿透肽是抗菌肽的一种，其包括转导蛋白TAT和PTD多肽，用以将蛋白或多肽药物以及其他化学药物导入细胞的细胞质。
制导装置，其为可以定向地结合人体患病靶细胞表面特异受体的抗体，为所述抗遗传病生物导弹提供制导的作用，包括特异型制导装置和广谱型制导装置。
特异型制导装置制备过程为：通过淋巴细胞杂交瘤技术制造出一种杂交细胞，在体外对这种杂种细胞进行培养，使其迅速增殖并分泌出抗体，用抗体筛选库筛选出能够结合人体细胞表面特异的受体或是特异的糖原蛋白的抗体，作为特异型制导装置；
广谱型制导装置的主要成分血凝素，其通过与宿主上皮细胞表面的血凝素受体结合，对所述抗遗传生物导弹起到制导作用。
杀伤装置，其为一种基因改变技术，包括基因靶技术和基因修饰技术，用以对目标基因序列进行修改；
基因靶技术为将携带有位点特异性同源序列的基因靶载体导入患有遗传病的细胞内。用以保证以极高的效率在细胞基因组特定的位点转入一个或者多个正常的基因序列或转入一段不超过50bp的线性外源同源序列或单链的DNA寡核苷酸链，在细胞基因组内的特定位点引入替换突变、缺失突变或者插入突变。
基因修饰技术利用TALEN和CRISPR的基因修饰原理，其杀伤成分如下；
TALEN的杀伤成分为同源DNA修复模HRT，在TALEN靶向基因修饰技术中，使用同源修复模板，细胞可通过同源重组HR方式修复DNA，如果在细胞中导入修复模板，就可以对目标DNA做修饰，如点突变、碱基替换、碱基磷酸化、加入标记(如GFP、6XHis…)等等；限制性内切酶FokI+TAL融合蛋白(蛋白模块)。
CRISPR的杀伤成分包括：
(1)Cas9核酸内切酶；
(2)人工设计的crRNA，在CRISPR基因修饰技术中，除了需要在人体细胞中，引入限制性内切酶Cas9以外，还需要引入人工设计的crRNA，共同构成CRISPR，以便特异地修饰、敲除某一特异的变异基因。在CRISPR基因修饰技术中，使用同源修复模板，细胞可通过同源重组HR方式修复DNA，如果在细胞中导入修复模板，就可以对目标DNA做修饰，如点突变、碱基替换、碱基磷酸化、加入标记(如GFP、6XHis…)等等；
(3)同源DNA模板HRT，在CRISPR基因修饰技术中，使用同源修复模板，细胞可通过同源重组HR方式修复DNA，如果在细胞中导入修复模板，就可以对目标DNA做修饰，如点突变、碱基替换、碱基磷酸化、加入标记(如GFP、6XHis…)等等。有必要指出，如果在进行CRISPR基因修饰时，被修饰的细胞可以自行启动这种修复机制，以同源链为模板，对DSB进行正确的修复，就不必引用上述外来的“CRISPR的杀伤成分：同源DNA模板HRT”来纠正被修饰细胞的基因缺陷了。
当杀伤装置使用的是基因修饰技术时，抗遗传病生物导弹治疗遗传疾病的方法包括并联疗法和串联疗法，其中；
所述串联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，将它们各自的两种杀伤装置串联在一起，一次性注入到人体的全体细胞中，来治疗遗传病；
所述并联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，分别将它们各自的两种杀伤装置同时注入到人体的全体细胞中治疗遗传病。
抗遗传病生物导弹包括融合蛋白类生物导弹和化学药物-核苷酸类生物导弹，其中：
融合蛋白类生物导弹需要使用蛋白基因工程的融合蛋白技术将它的装置粘合在一起；
化学药物-核苷酸类生物导弹需要使用化学偶联法技术和抗体黏合剂的技术将它的粘置融合在一起。
本领域技术人员可以理解的是：抗体黏合剂的技术的反应条件为反应温度为室温，反应的水溶液pH值为中性，参加反应的分子摩尔比为1∶1；化学偶联剂的反应浓度：以使参加化学反应的分子能够实现饱和反应为限。
本发明的生物导弹分子式如下，包括并联式疗法生物导弹分子式、串联式疗法生物导弹分子式和基因靶生物导弹分子式。
一、并联式疗法生物导弹分子式
粘合剂为粘合蛋白
1、TALEN类广谱型抗遗传疾病生物导弹
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
Fok+TAL+TAT+HA(B-sHSCR)
Fok+TAL+TAT+SCA(B-sHSCR)
上述两个分子式可以完全使用蛋白融合技术，使传导蛋白TAT和单克隆抗体单头HA直接与弹头药物Fok I+TAL联结在一起。由于Fok I蛋白自身携带着核定位顺序NLS，因此在这里就不再添加NLS了。上述分子式是将广谱型制导装置的体细胞与干细胞的制导装置合并在一起的表示式，HA是用于体细胞的制导装置。分子式括弧中的B-sHSCR是用于广谱型干细胞时所使用的制导装置，它们共用一个公式表示，是为了表达简化方便。以下的分子式都表示这个意思。
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-sHSCR)+TAT+BL+HRT
SCA(B-sHSCR)+TAT+BL+HRT
上述两个分子式完全使用蛋白融合技术和抗体粘合技术，使抗体蛋白和TAT通过粘合蛋白与弹头药物HRT联结在一起。上述两个分子式属于传导蛋白TAT引入法，可以使细胞获得“瞬时转染”，但两者必须同时使用。
2、CRISPR类广谱型抗遗传疾病生物导弹
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
Cas9+TAT+HA(B-sHSCR)
Cas9+TAT+SCA(B-sHSCR)
上述两个分子式可以完全使用蛋白融合技术，使直接TAT和HA直接与弹头药物Cas9联结在一起。由于Cas9蛋白自身携带着核定位顺序NLS，因此在这里就不再添加NLS了。
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-sHSCR)+TAT+BL+crRNA
SCA(B-sHSCR)+TAT+BL+crRNA
上述两个分子式完全使用蛋白融合技术和抗体粘合技术，使抗体粘合蛋白直接与TAT和HA融合蛋白和弹头药物crRNA联结在一起。
这两种CRISPR类生物导弹，在治疗遗传病时，必须同时使用，以便修饰细胞中的变异基因。上述两个分子式属于传导蛋白TAT引入法，可以使细胞获得“瞬时转染”。
粘合剂为化学偶联
1、TALEN类特异型抗遗传疾病生物导弹
对于限制性内切酶FokI+TAL融合蛋白模块，没有必要使用化学偶联剂，因为这样作不如直接使用基因蛋白工程制造“Fok I+TAL+TAT+HB-lg(SToHSCR)”更方便，但是对于同源修复模板HRT，则可以使用化学偶联剂。
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HB-lg(SToHSCR)+TAT+Fok I+TAL＝HRT
此分子式表示先由HRT使用化学偶联法技术和Fok I+TAL+TAT+HA融合蛋白偶联。这就必须分别使用化学偶联法技术和蛋白融合技术。使用化学耦合法要注意将HRT耦合在杀伤装置Fok+TAL模块上，而不要耦合在制导装置HA(SToHSCR)，而这是可以做到的，因为限制性内切酶FokI+TAL融合蛋模块中的FokI是核酸酶，所以Fok+TAL融合蛋白模块是与由氨基酸构成的单克隆抗体有区别的，为此，可以选择适当的化学偶联剂，来实现FokI+TAL与HRT的偶联。以下使用化学耦合法来选择耦合对象的方法都可以采取这种方法。括号中的SToHSCR表示是用于特异型干细胞时所使用的制导装置，它们共用一个公式表示，是为了表达简化方便。以下的分子式都表示这个意思。
2、CRISPR类特异型抗遗传疾病生物导弹
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HB-lg(SToHSCR)+TAT+Cas9
此分子式表示HB-lg(SToHSCR)+TAT+Cas9可以组成融合蛋白。上述分子式是将特异型制导装置的体细胞与干细胞的制导装置合并在一起的表示式，HB-lg是用于特异型体细胞的制导装置。分子式括弧中的SToHSCR是用于特异型干细胞时所使用的制导装置，它们共用一个公式表示，是为了表达简化方便。以下的分子式都表示这个意思。
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HB-lg(SToHSCR)+TAT＝crRN
此分子式表示先由制导装置先和TAT联结为融合蛋白，然后，再与杀伤装置使用“化学偶联法”技术相耦合。这两种CRISPR类生物导弹，在治疗遗传病时，必须同时使用，以便修饰细胞中的变异基因。上述两个分子式属于化学偶联入法，可以使细胞获得“瞬时转染”。
二、串联式疗法生物导弹分子式
1、TALEN类广谱型抗遗传疾病生物导弹
粘合剂为抗体粘合剂
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-SHSCR)+TAT+Fok+TAL+BL+HRT
粘合剂为化学偶联剂
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-sHSCR)+TAT+Fok+TAL＝HRT
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HB-lg(SToHSCR)+TAT+Fok+TAL+BL+HRT
2、CRISPR类广谱型抗遗传疾病生物导弹
粘合剂为粘合蛋白
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-sHSCR)+TAT+Cas9+BL+crRNA
粘合剂为化学偶联剂
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HA(B-sHSCR)+TAT+Cas9+BL＝crRNA
3、CRISPR类特异型抗遗传疾病生物导弹
粘合剂为粘合蛋白
|←蛋白融合区→|分子摩尔/单位
HB-lg(SToHSCR)+TAT+Cas9+BL+crRNA
为了简述，上述分子式是将广谱型制导装置的体细胞与干细胞的制导装置合并在一起的表示式，HA是用于广谱型体细胞的制导装置，分子式括弧中的B-sHSCR是用于广谱型干细胞时所使用的制导装置，同时也是将特异型制导装置的体细胞与干细胞的制导装置合并在一起的表示式，HB-lg是用于特异型体细胞的制导装置。分子式括弧中的SToHSCR是用于特异型干细胞时所使用的制导装置。
三、基因靶抗遗传病生物导弹分子式
1、广谱型抗遗传疾病生物导弹
粘合剂为抗体粘合剂
此分子式完全使用蛋白融合技术和抗体粘合技术，使“导入型靶向类粘合融合蛋白”的抗体粘合蛋白直接与弹头药物LHA联结在一起。

Claims (10)

1.一种抗遗传病生物导弹，包括：导入装置、制导装置和杀伤装置；
所述导入装置由穿透肽和/或核定位序列构成，用以将所述杀伤装置导入到靶细胞表面；
所述制导装置为某种可以定向的结合人体患病靶细胞表面特异性受体的抗体，用以为所述抗遗传病生物导弹提供制导作用；
所述杀伤装置运用基因改变技术对目标基因序列进行修改，包括基因靶技术和基因修饰技术；
所述抗遗传生物导弹通过粘合技术将所述导入装置、所述制导装置和所述杀伤装置粘合成一个整体。
2.根据权利要求1所述的抗遗传病生物导弹的制造方法，其特征在于，所述穿透肽是抗菌肽的一种，其包括转导蛋白TAT和PTD多肽，用以将蛋白或多肽药物以及其他化学药物导入细胞的细胞质。
3.根据权利要求1所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述制导装置包括特异型制导装置和广谱型制导装置。
4.根据权利要求3所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述特异型制导装置制备过程为：通过淋巴细胞杂交瘤技术制造出一种杂交细胞，在体外对这种杂种细胞进行培养，使其迅速增殖并分泌出抗体，用抗体筛选库筛选出能够结合人体细胞表面特异的受体或是特异的糖原蛋白的抗体，作为制导装置。
5.根据权利要求3所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述广谱型制导装置的主要成分血凝素，其通过与宿主上皮细胞表面的血凝素受体结合，对所述抗遗传生物导弹起到制导作用。
6.根据权利要求1所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述基因修饰技术为TALEN和CRISPR的基因修饰技术，通过利用TALEN成分中的限制性内切酶FOKI+TAL融合蛋白、同源修复模板和CRISPR成分中的核酸内切酶Cas9、同源修复模板、人工设计的crRNA对变异基因进行修改。
7.根据权利要求1所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述基因靶技术为将携带有位点特异性同源序列的基因靶载体导入患有遗传病的细胞内，用以保证以极高的效率在细胞基因组特定的位点转入一个或者多个正常的基因序列或转入一段不超过50bp的线性外源同源序列或单链的DNA寡核苷酸链，用以在细胞基因组内的特定位点引入替换突变、缺失突变或者插入突变。
8.根据权利要求1或6所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，当所述杀伤装置使用的是基因修饰技术时，抗遗传病生物导弹治疗遗传疾病的方法包括并联疗法和串联疗法，其中；
所述串联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，将它们各自的两种杀伤装置串联在一起，一次性注入到人体的全体细胞中，来治疗遗传病；
所述并联式疗法是在TALEN和CRISPR基因修饰技术中，分别将它们各自的两种杀伤装置同时注入到人体的全体细胞中治疗遗传病。
9.根据权利要求1所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述粘合技术包括融合蛋白技术、化学偶联法和抗体粘合剂技术。
10.根据权利要求1-2任一项所述的抗遗传病生物导弹，其特征在于，所述抗遗传病生物导弹包括融合蛋白类生物导弹和化学药物-核苷酸类生物导弹，其中：
所述融合蛋白类生物导弹使用所述融合蛋白技术将它的装置粘合在一起；
所述化学药物-核苷酸类生物导弹使用化学偶联法和/或抗体粘合剂技术将它的装置粘置在一起。
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