CN111388459A - 甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了甲状腺激素及其类似物在制备治疗α‑地中海贫血中的应用，具体可以在调控ζ‑珠蛋白基因表达中得以应用，在K562细胞分化过程中，甲状腺激素类似物能特异显著性上调ζ‑珠蛋白基因(HBZ)的表达，高达50倍之多，在模式动物斑马鱼胚胎中经甲状腺激素及其类似物处理后，ζ‑珠蛋白基因(hbae5)的表达也能被特异性上调，高达30‑70倍之多；因此，本发明采用甲状腺激素及其类似物能够特异性激活ζ‑珠蛋白基因的表达，即重新激活α‑地中海贫血患者体内沉默的ζ‑珠蛋白基因来抑制红细胞被破坏，成为一种制备治疗α‑地中海贫血药物的方法，为α‑地中海贫血的治疗提供了一种经济、安全、有效的方法，可广泛推广使用。
Description
技术领域
本发明属于地中海贫血技术领域，具体涉及甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用。
背景技术
地中海贫血是世界范围内最常见的、对人类健康影响极大的单基因遗传疾病之一。其病因是由于珠蛋白基因(globin)的缺失或突变导致珠蛋白链合成障碍，从而引起血红蛋白(hemoglobin)组成比例失衡，最终导致红细胞被破坏而引发的溶血性贫血。根据受累珠蛋白链类型分类，最常见的是α-地中海贫血和β-地中海贫血。α-珠蛋白合成减少即为α-地中海贫血，β-珠蛋白合成减少即为β-地中海贫血。虽然α-地中海贫血基因携带者人数高于β-地中海贫血，并且我国的中间型α-地中海贫血(又称为HbH病)和重型α-地中海贫血(又称Bart's胎儿水肿综合征)患者人数远高于世界其它国家和地区，是名副其实的“重灾区”，但是，到目前为止对此类疾病还未有比较成熟有效的治疗方法。因此，α-地中海贫血患者面临着巨大未满足的医疗需求。
α-地中海贫血是由于α-珠蛋白链合成减少导致红细胞被破坏而引发的溶血性贫血。根据α-珠蛋白基因缺失或突变数量不同可分为4种类型：(1)静止型α-地中海贫血；(2)轻型α-地中海贫血；(3)中间型α-地中海贫血(又称为HbH病)；(4)重型α-地中海贫血(又称Bart's胎儿水肿综合征)。其中静止型α-地中海贫血和轻型α-地中海贫血患者并不需特殊治疗；而部分贫血严重的中间型α-地中海贫血(HbH病)患者需要输血治疗；对于重型α-地中海贫血(Bart's胎儿水肿综合征)患儿，个别医院报道子宫内输血可以缓解其症状，除此以外，到目前为止还未有任何有效的治疗方法。
然而，输血治疗会带来以下问题：
1.输血会引起严重的母婴并发症，并导致患者体内铁过载进而引起多个器官损伤，主要受影响的包括心脏、肝脏、胰脏和各个内分泌器官，危及母婴生命安全。
2.输血会引起发热、发冷和出红疹等不良反应，较严重时会导致急性溶血、气管收缩和血压下降等。
3.输血可能面临经血液感染传染病的风险。
4.子宫内输血技术要求高，难度大，很难广泛应用。
5.输血费用高，特别是对需要终身输血的患者造成了巨大的经济负担。
ζ-珠蛋白是一种仅在胚胎期表达的类α-珠蛋白，同样具有载氧功能，且编码该蛋白的基因在大部分α-地中海贫血患者中保存完好，伴随胚胎发育进行，其表达逐渐被关闭。有研究证明，在α-珠蛋白基因缺失的小鼠中，通过转基因方法重新表达ζ-珠蛋白能够完全恢复α-地中海贫血疾病小鼠的正常发育。因此，重新激活患者体内沉默的ζ-珠蛋白基因来代偿缺损的α-珠蛋白有望成为治疗α-地中海贫血的一种有效方法。然而，到目前为止，还未有任何激活ζ-珠蛋白基因表达的药物出现。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明的首要目的是提供甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用。
本发明的第二个目的是提供甲状腺激素及其类似物在调控ζ-珠蛋白基因表达中的应用。
为达到上述首要目的，本发明的解决方案是：
甲状腺激素及其类似物可以在制备治疗α-地中海贫血中得以应用。
为达到上述第二个目的，本发明的解决方案是：
甲状腺激素及其类似物可以在调控ζ-珠蛋白基因表达中得以应用。
具体地，甲状腺激素及其类似物能够特异性上调ζ-珠蛋白基因的表达。
Triac(也称为Tiratricol或3,3',5-triiodothyroacetic acid)(化学名称：2-[4-(4-Hydroxy-3-iodophenoxy)-3,5-diiodophenyl]acetic acid，分子式：C14H9I3O4)是一种甲状腺激素类似物，用于治疗甲状腺激素抵抗综合征(Thyroid hormone resistancesyndrome)、高脂血症(hyperlipidemia)、局限性脂肪代谢障碍(localizedlipodystrophy)和肥胖(obesity)。另外，Triac目前也被用于研究治疗Allan-Herndon-Dudley综合征的临床试验。
发明人研究发现，在K562细胞分化过程中，Triac能特异显著性上调ζ-珠蛋白基因(HBZ)的表达，并且在模式动物斑马鱼胚胎中经Triac处理后，ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达也能被特异性上调，而其它珠蛋白基因表达则没有明显上调。此外，发明人研究发现甲状腺激素(3,3',5-Triiodo-L-thyronine,简称T3或3,3',5,5'-tetraiodothyronine,简称T4)也具有类似的功能。因此，发明人首次发现甲状腺激素类似物Triac以及甲状腺激素(T3或T4)在细胞和动物水平能特异性激活ζ-珠蛋白基因的表达，从而成为首类特异性激活ζ-珠蛋白基因表达的小分子化合物，其将会在治疗α-地中海贫血中发挥重要作用。
具体地，Triac购买自美国Selleck生物科技有限公司，T3(3,3',5-Triiodo-L-thyronine)购买自Sigma公司，T4(3,3',5,5'-tetraiodothyronine)购买自生工生物工程(上海)股份有限公司。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
本发明采用甲状腺激素及其类似物能够特异性激活ζ-珠蛋白基因的表达，即通过重新激活α-地中海贫血患者体内沉默的ζ-珠蛋白基因来抑制红细胞被破坏，从而成为一种制备治疗α-地中海贫血药物的方法，特别是在中间型α-地中海贫血(HbH病)和重型α-地中海贫血(Bart's胎儿水肿综合征)中的应用，这为α-地中海贫血的治疗提供了一种经济、安全、有效的方法，并可以广泛推广使用。
附图说明
图1为本发明的实施例1中人类的K562细胞分化过程中各个基因的表达情况示意图(纵坐标Relative Expression为相对表达)。
图2为本发明的实施例2中斑马鱼胚胎经Triac、T3和T4处理后的ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达情况示意图。
图3为本发明的实施例3中斑马鱼胚胎经Triac、T3和T4处理后各个基因的表达情况示意图(纵坐标Relative Expression为相对表达)。
具体实施方式
本发明提供了甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用。
实验材料：
K562细胞培养于含10％胎牛血清(fetal bovine serum，FBS)的1640培养基中；氯化血红素(Hemin)溶解于0.2mol/L NaOH溶液中，处理K562细胞的工作浓度为20μmol/L；Triac、T3和T4溶解于二甲基亚砜(DMSO)中，处理K562细胞的工作浓度为20μmol/L，处理斑马鱼胚胎的工作浓度为5μmol/L。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
在K562细胞中，Triac特异性激活ζ-珠蛋白基因(HBZ)的表达过程为：
在K562细胞分化过程中，其分别经hemin或hemin+Triac处理72小时后，2000rpm离心5分钟收集细胞，使用TRIzol试剂(Invitrogen)抽提总RNA，然后使用逆转录试剂盒(ReverTra Ace，TOYOBO)合成cDNA，最后使用SYBRGreen Realtime PCR Master Mix(TOYOBO)试剂进行定量PCR检测基因表达水平。
定量PCR反应体系为：
定量PCR反应条件为：
热启动：95℃，10分钟；
变性：95℃，10秒；
退火/延伸：60℃，30秒。
40个循环。
溶解曲线分析。
如图1所示，K562经Triac处理72小时后，定量PCR结果显示ζ-珠蛋白基因(HBZ)的表达上调50.9倍。
实际上，人类ζ-珠蛋白基因(HBZ)(NM_005332.3)序列(SEQ ID NO.1)如下：
ATGTCTCTGACCAAGACTGAGAGGACCATCATTGTGTCCATGTGGGCCAAGATCTCCACG
CAGGCCGACACCATCGGCACCGAGACTCTGGAGAGGCTCTTCCTCAGCCACCCGCAGACC
AAGACCTACTTCCCGCACTTCGACCTGCACCCGGGGTCCGCGCAGTTGCGCGCGCACGGC
TCCAAGGTGGTGGCCGCCGTGGGCGACGCGGTGAAGAGCATCGACGACATCGGCGGCGCC
CTGTCCAAGCTGAGCGAGCTGCACGCCTACATCCTGCGCGTGGACCCGGTCAACTTCAAG
CTCCTGTCCCACTGCCTGCTGGTCACCCTGGCCGCGCGCTTCCCCGCCGACTTCACGGCC
GAGGCCCACGCCGCCTGGGACAAGTTCCTATCGGTCGTATCCTCTGTCCTGACCGAGAAG
TACCGCTGA。
其中，Realtime PCR引物如下：
实施例2：
在斑马鱼胚胎发育过程中，斑马鱼胚胎受精96小时后开始加入Triac、T3和T4，经Triac、T3和T4分别处理24小时后，使用4％多聚甲醛固定胚胎，通过全胚胎原位杂交技术检测ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达。
如图2所示，在斑马鱼胚胎中，Triac、T3和T4显著激活ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达，即显著上调。
实施例3：
在斑马鱼胚胎发育过程中，斑马鱼胚胎受精96小时后开始加入Triac、T3和T4，处理24小时后，收集胚胎，使用TRIzol试剂(Invitrogen)抽提总RNA，然后使用逆转录试剂盒(ReverTra Ace，TOYOBO)合成cDNA，最后使用SYBRGreen Realtime PCR Master Mix(TOYOBO)试剂进行定量PCR检测基因表达水平。
定量PCR反应体系为：
定量PCR反应条件为：
热启动：95℃，10分钟；
变性：95℃，10秒；
退火/延伸：60℃，30秒。
40个循环。
溶解曲线分析。
如图3所示，在斑马鱼胚胎中，Triac、T3和T4显著激活ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达，即定量PCR结果显示ζ-珠蛋白基因(hbae5)的表达分别上调76倍、31倍和41倍。
实际上，斑马鱼ζ-珠蛋白基因(hbae5)(NM_001326701.1)序列(SEQ ID NO.16)如下：
ATGAGTCTTTCTGCTAAAGACAAGGCCGCCGTGAGGGGCTTCTGGGCCAAGATTGCCCCA
AAGGGAGAGCAAATTGGTAACGAGGCGTTTTCCAGATTGCTTTTGGTGTACCCTCAGACC
AAGACCTACTTCTCCCACTGGAACGATCTGGCCCCCGGCTCTCCCTCTGTGAAGAAGCAG
GGAAAGAAGATCGTCGGTGGACTCGGTCTGGCTGTTGATAAAATCGACGACCTTTTCAAC
GGCCTGCTGAACCTCAGTGAATTGCACGCCTTTCAGCTGAGAGTCGACCCTGCTAACTTC
AAGCTCCTGTCTCACTGTCTGCTGGTGGTGTTCGCCATGCTCTTCCCTGATGACTTCACC
GCTGAGGTCCATCTGGCCATCGACAAGTTCCTGGCAAGAGTGGCTTTGGCTCTGTCTGAC
AAATATCGTTAA。
其中，Realtime PCR引物如下：
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
序列表
<110> 上海交通大学医学院附属瑞金医院
<120> 甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用
<141> 2020-04-17
<160> 30
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 429
<212> DNA
<213> 人类ζ-珠蛋白基因序列(2 Ambystoma laterale x Ambystomajeffersonianum)
<400> 1
atgtctctga ccaagactga gaggaccatc attgtgtcca tgtgggccaa gatctccacg 60
caggccgaca ccatcggcac cgagactctg gagaggctct tcctcagcca cccgcagacc 120
aagacctact tcccgcactt cgacctgcac ccggggtccg cgcagttgcg cgcgcacggc 180
tccaaggtgg tggccgccgt gggcgacgcg gtgaagagca tcgacgacat cggcggcgcc 240
ctgtccaagc tgagcgagct gcacgcctac atcctgcgcg tggacccggt caacttcaag 300
ctcctgtccc actgcctgct ggtcaccctg gccgcgcgct tccccgccga cttcacggcc 360
gaggcccacg ccgcctggga caagttccta tcggtcgtat cctctgtcct gaccgagaag 420
taccgctga 429
<210> 2
<211> 18
<212> DNA
<213> Human-β-actin-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 2
ccaaccgcga gaagatga 18
<210> 3
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-β-actin-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 3
ccagaggcgt acagggatag 20
<210> 4
<211> 17
<212> DNA
<213> Human-HBA1/2-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 4
aaggtcggcg cgcacgc 17
<210> 5
<211> 18
<212> DNA
<213> Human-HBA1/2-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 5
ctcaggtcga agtgcggg 18
<210> 6
<211> 21
<212> DNA
<213> Human-HBZ-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 6
ggaccatcat tgtgtccatg t 21
<210> 7
<211> 21
<212> DNA
<213> Human-HBZ-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 7
gggaagtagg tcttggtctg c 21
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-HBE1-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 8
tgcatgtgga tcctgagaac 20
<210> 9
<211> 19
<212> DNA
<213> Human-HBE1-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 9
cgacagcaga caccagctt 19
<210> 10
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-HBG1/2-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 10
agcacctgga tgatctcaag 20
<210> 11
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-HBG1/2-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 11
aaacggtcac cagcacattt 20
<210> 12
<211> 19
<212> DNA
<213> Human-HBD-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 12
gatgcagttg gtggtgagg 19
<210> 13
<211> 19
<212> DNA
<213> Human-HBD-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 13
gggttgccca taacagcat 19
<210> 14
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-HBB-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 14
gcacgtggat cctgagaact 20
<210> 15
<211> 20
<212> DNA
<213> Human-HBB-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 15
cactggtggg gtgaattctt 20
<210> 16
<211> 432
<212> DNA
<213> 斑马鱼ζ-珠蛋白基因序列(2 Ambystoma laterale x Ambystomajeffersonianum)
<400> 16
atgagtcttt ctgctaaaga caaggccgcc gtgaggggct tctgggccaa gattgcccca 60
aagggagagc aaattggtaa cgaggcgttt tccagattgc ttttggtgta ccctcagacc 120
aagacctact tctcccactg gaacgatctg gcccccggct ctccctctgt gaagaagcag 180
ggaaagaaga tcgtcggtgg actcggtctg gctgttgata aaatcgacga ccttttcaac 240
ggcctgctga acctcagtga attgcacgcc tttcagctga gagtcgaccc tgctaacttc 300
aagctcctgt ctcactgtct gctggtggtg ttcgccatgc tcttccctga tgacttcacc 360
gctgaggtcc atctggccat cgacaagttc ctggcaagag tggctttggc tctgtctgac 420
aaatatcgtt aa 432
<210> 17
<211> 20
<212> DNA
<213> Zebrafish-β-actin-F(2 Ambystoma laterale x Ambystomajeffersonianum)
<400> 17
tgctgttttc ccctccattg 20
<210> 18
<211> 19
<212> DNA
<213> Zebrafish-β-actin-R(2 Ambystoma laterale x Ambystomajeffersonianum)
<400> 18
ttctgtccca tgccaacca 19
<210> 19
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae1-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 19
ctgaggctgt cagcaaaatc g 21
<210> 20
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae1-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 20
gaacaaagtg gccagaacca c 21
<210> 21
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae3-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 21
gctgatggat gacctgaagg g 21
<210> 22
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae3-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 22
ctcaggagtg aagtcgtctg g 21
<210> 23
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae5-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 23
tgctgaacct cagtgaattg c 21
<210> 24
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbae5-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 24
ggaacttgtc gatggccaga t 21
<210> 25
<211> 20
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe1-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 25
tccacgtaga tcccgacaac 20
<210> 26
<211> 20
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe1-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 26
tactgtcttc ccagagcgga 20
<210> 27
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe2-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 27
ggactggaca gagccatgaa g 21
<210> 28
<211> 21
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe2-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 28
gaggcaatca cgattgtcag g 21
<210> 29
<211> 20
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe3-F(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 29
ttgtgtggac agctgaggag 20
<210> 30
<211> 20
<212> DNA
<213> Zebrafish-hbbe3-R(2 Ambystoma laterale x Ambystoma jeffersonianum)
<400> 30
acggatagac gaccaagcat 20
Claims (3)
1.甲状腺激素及其类似物在制备治疗α-地中海贫血中的应用。
2.甲状腺激素及其类似物在调控ζ-珠蛋白基因表达中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述甲状腺激素及其类似物特异性上调ζ-珠蛋白基因的表达。
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-
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