CN112940100B - 一种碱性成纤维细胞生长因子替代物及其组合物和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种碱性成纤维细胞生长因子替代物,包含SEQ ID NO:1‑4序列中的一条或多条核苷酸序列。所述碱性成纤维细胞生长因子替代物结构、性质稳定,能够行使碱性成纤维细胞生长因子类似的生物学功能。本发明还提供了包含碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐的药物组合物,以及该药物组合物在制备用于伤口愈合的药物中的应用,或在调控细胞增殖、分化或凋亡的试剂中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及医学生物领域,具体地,涉及一种核酸适配体,特别涉及一种碱性成纤维细胞生长因子替代物及其组合物和应用。
背景技术
碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth fator,bFGF)是成纤维细胞生长因子家族中的一员。bFGF是广泛存在于体内多种组织的一类多肽生长因子,对中胚层和神经外胚层来源的细胞有明显的促增殖作用,在机体的胚胎发育、血管形成、骨修复、创伤修复过程中起着重要的调节作用。bFGF也以其特有的生物活性多效性,得到了广泛关注及研究。
然而,由于bFGF属于蛋白类制品,性质不稳定,易被酶分解,且bFGF等蛋白类产品应用于临床容易产生免疫源性,这也大大限制了bFGF的应用。同时,在工业制备bFGF的过程中,由于其属于蛋白类制品,对其质量控制要求十分严格,造成现有bFGF或其变体的制备成本高、质量参差不齐。因此,开发一种具有碱性成纤维细胞生长因子相关生物功能的产品具有重要意义。
发明内容
为了提供一种免疫源性低、性质稳定、成本低廉的可实现碱性成纤维细胞生长因子相关生物学功能的产品,本发明具体方案如下:
一种碱性成纤维细胞生长因子替代物(bFGF替代物),其特征在于,包括以下三种核苷酸序列中的任意一种或多种:
(1)与所述SEQ ID NO:1-4任一序列的具有60%以上同源性的一条或多条核苷酸序列;
(2)与所述SEQ ID NO:1-4任一序列进行杂交的一条或多条核苷酸序列;
(3)所述SEQ ID NO:1-4任一序列转录的一条或多条核苷酸序列。
优选地,所述核苷酸序列包含SEQ ID NO:1-4中的一条或多条核苷酸序列,所述核苷酸序列能自主折叠形成二级结构和三级结构。
本发明中,所述SEQ ID NO:1-4任一序列是指SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:4中的任意一条序列,所述SEQ ID NO:1-4包括SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3和SEQ IDNO: 4,所述SEQ ID NO:1-4所示的序列如表1所示。
表1.SEQ ID NO:1-4的序列
本发明一具体实施方式中,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列;或所述碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列;或所述碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:3所示的核苷酸序列;或所述碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:4所示的核苷酸序列。
本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物,可以在没有互补链存在的情况下,自主经过卷曲和折叠,形成特定的G4链体特殊结构;且与碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)蛋白的空间结构类似,因此,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物能够行使类似bFGF的多项生物学功能;能够促进内皮细胞增殖,有利于促进新血管形成,修复损害的内皮细胞和促进软骨细胞的增值和分化。通过增加互补链,可以对所述碱性成纤维细胞生长因子替代物性质及功能进行调节,实现对其生物学功能的可调性激活及抑制。
可选地,所述核苷酸序列中至少一个核苷酸分子上修饰有功能基团、纳米材料和/或蛋白类材料。例如,所述功能基团、纳米材料和/或蛋白类材料可以但不限于修饰在所述核苷酸分子的碱基上。
本发明中,所述功能基团可用于实现所述核苷酸分子的碱基或磷酸分子的硫代化、甲基化、胺化或酯化。例如,可以但不限于在嘧啶碱基的C-5位或者嘌呤碱基的C-8位修饰功能基团。所述功能基团可以但不限于为至少一个取代基,所述取代基选自C1-C18烷基、C1-C18烯基、C3-C6 环烷基、苯基、芳基、杂芳基和C4-6杂环基中的至少一种。
可选地,所述功能基团还可以为荧光基团。
可选地,所述纳米材料包括磁性颗粒、纳米药物、生物素或纳米高分子聚合物中的一种或多种。所述纳米高分子聚合物包括单甲氧基聚乙二醇。
可选地,所述蛋白类材料包括多肽和酶中的一种或多种。
本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物结构稳定,能够行使bFGF的生物学功能,代替 bFGF蛋白;具有可调性激活及抑制的双重功效。所述碱性成纤维细胞生长因子替代物上饰有的功能基团、纳米材料和/或蛋白类材料,可以进一步提升其功能性质,例如,通过碱基的甲基化等,有效提升碱性成纤维细胞生长因子替代物结构的稳定性,降低序列降解的几率;例如通过标记荧光基团,可以便于可视化研究碱性成纤维细胞生长因子替代物对细胞的发挥功能的机理;例如纳米高分子聚合物,可以实现对细胞的靶向增殖或凋亡等;或者,碱性成纤维细胞生长因子替代物还可以修饰连接一多肽或酶,如穿膜肽或蛋白水解酶等。
本发明中,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物自主折叠形成的二级结构或三级结构变化对于其行使碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)蛋白生物学功能具有重要影响,因此,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物中,核苷酸序列的选择不能影响碱性成纤维细胞生长因子替代物自主形成的结构。
本发明提供了一种药物组合物,包括碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐。
本发明所述药物组合物可以用于制备伤口愈合的药物,其能有效促进内皮细胞增殖,有利于促进新血管形成,修复损害的内皮细胞。
可选地,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物在药学上可接受的盐,其中所述药学上可接受的盐选自钠盐、钾盐、铝盐、锂盐、锌盐、钙盐、镁盐、钡盐、铵盐、三甲胺盐、四甲基铵盐、二乙胺盐、三乙胺盐、异丙基胺盐、乙醇胺盐、二乙醇胺盐、三乙醇胺盐、环己胺盐、二环己基胺盐、吡啶盐、甲基吡啶盐、2,6-二甲基吡啶盐、咖啡碱盐、普鲁卡因盐、胆碱盐、甜菜碱盐、可可碱盐、嘌呤盐、哌嗪盐、哌啶盐、N-乙基哌啶盐、聚胺树脂盐、苯明青霉素盐、盐酸盐、氢溴酸盐、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐、羟乙酸盐、丙酸盐、2-羟基丙酸盐、丙二酸盐、三氟乙酸盐、甲磺酸盐、乙磺酸盐、三氟甲磺酸盐、乙烯磺酸盐、苯磺酸盐、对甲苯磺酸盐、苯甲酸盐、苯乙酸盐、褐藻酸盐、氨茴酸盐、樟脑酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、扁桃酸盐、富马酸盐、苹果酸盐、草酸盐、水杨酸盐、葡萄糖醛酸盐、半乳糖醛酸盐、枸橼酸盐、天冬氨酸盐、谷氨酸盐、肉桂酸盐或者它们的组合。
本发明中,术语“药学上可接受的”是指可以施用给哺乳动物而没有过度毒性的化合物和组合物,不会带来不利副作用的。
可选地,所述药物组合物还包括至少一种药学上可接受的载体或赋形剂。
可选地,所述载体可以但不限于包括水凝胶、脂质体、纤维素和磷酸钙中的一种或多种。
可选地,所述赋形剂包括水、盐水、林格氏溶液、糖类、乙醇、甘露醇、山梨醇、聚乙二醇、磷酸盐、乙酸盐、明胶、胶原、卡波姆植物油等的溶液。所述糖类包括葡萄糖、蔗糖、葡聚糖和甘露糖中的一种或多种。
进一步地,所述赋形剂还包括防腐剂、稳定剂、抗氧化剂、抗微生物剂或缓冲剂。例如,所述赋形剂可以为丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、柠檬酸、抗坏血酸或四环素。
可选地,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐作为单一活性成分或与其他药学上可接受的活性成分组合以制备所述药物组合物。所述其他活性药剂包括药学上可接受的杀菌剂或止痛剂成分,例如对氨基苯磺酰胺、壳聚糖等。所述其他活性药剂还可以为MET(受体酪氨酸激酶)核酸适配体或VEGF(血管内皮生长因子)核酸适配体中的一种或两种。
本发明一具体实施方式中,所述药物组合物包括所述碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐、MET核酸适配体和VEGF核酸适配体的活性成分。
本发明中,所述药物组合物用于治疗的有效剂量和给与病人的剂量要根据病人的年龄,性别和体重,以及疾病的发展情况进行调整。
本发明还提供了一种上述药物组合物在制备用于伤口愈合的药物中的应用,或在调控细胞增殖、分化或凋亡的试剂中的应用;所述细胞包括软骨细胞或干细胞中的至少一种。
例如,本发明提供了一种用于皮肤伤口愈合的辅料药物,包括水凝胶基体和分散在所述水凝胶基体内的碱性成纤维细胞生长因子替代物。所述辅料药物可以通过敷在皮肤伤口处,有效促进皮肤伤口的愈合。或者,本发明还提供了一种用于细胞增殖、或抑制分化的培养基添加剂,该添加剂含有碱性成纤维细胞生长因子替代物。所述培养基添加剂可以但不限于以冻干粉的形式储存。
本发明还提供了一种碱性成纤维细胞生长因子替代物的制备方法,包括:
(1)构建单链DNA的随机文库,随机序列文库长度在20-100个碱基左右,将文库与靶分子碱性成纤维细胞生长因子的受体相互孵育,洗脱未结合的序列,并收集特异性结合序列,经过反复的扩增、筛选即可从所述随机文库中筛选与碱性成纤维细胞生长因子抗体特异性结合的单链苷酸序列的核酸文库,经过高通量测序和分析,得到富集程度比较高的核酸序列,所述单链苷酸序列含有与SEQ ID NO:1-4任一序列具有至少95%序列同源性的一条或多条核苷酸序列;
(2)采用高效液相色谱法筛选所述核酸文库,经后处理步骤,收集得到碱性成纤维细胞生长因子替代物。
(3)如大量生产该核酸适配体,可按照SEQ ID NO:1-4中的一条或多条核苷酸序列设计并输入固相合成仪配套软件,经固相合成出粗品,粗品经离子交换柱或高效液相色谱纯化后即可。
可选地,所述后处理步骤包括采用生物修饰或化学修饰方法,对所述单链核苷酸序列中的至少一个碱基修饰功能基团、纳米材料和/或蛋白类材料。
可选地,本发明还提供了一种碱性成纤维细胞生长因子替代物的制备方法,包括:采用固相合成法合成单链苷酸序列,所述单链苷酸序列包括包含SEQ ID NO:1-4中的一条或多条核苷酸序列;经后处理步骤,收集得到碱性成纤维细胞生长因子替代物。
例如,采用DNA合成仪合成所述碱性成纤维细胞生长因子替代物。
本发明在初步实施中,经过初步筛选与DNA测序,能够得到上千条DNA核酸序列,如何从众多的信息中,找到最有效的DNA序列是本工作的重点和难点。
核酸适配体目前应用中最大的问题就是稳定性差,而我们在筛选过程中,主要针对能够形成 G4面体的DNA序列进行了特别关注,因此本发明中的DNA核酸序列在溶液中能够形成DNA 的G4面体结构,稳定性高,在今后临床应用范围上,能够长期的发挥促细胞生长的目的和性能。
本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物可以但不限于以冻干粉的形式储存。或置于低温环境下储存。进一步地,通过使用缓冲液对碱性成纤维细胞生长因子替代物的冻干粉进行复溶后使用。所述缓冲液包括去离子水、PBS缓冲液、HEPES缓冲液、Tris-Hcl缓冲液、MES缓冲液和 MOPS缓冲液中的至少一种。本发明中所述缓冲液还可以为不对核苷酸序列造成化学或物理损伤的溶液。
本发明中,溶解下缓冲液中的所述碱性成纤维细胞生长因子替代物能自主折叠形成二级结构和三级结构。由于所述碱性成纤维细胞生长因子替代物可适用多种体系;因此,只要是满足核苷酸序列分子自主折叠的介质,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物均能实现自主折叠,进而行使促细胞增殖,抑制分化等多种生物学功能。
本发明具有以下有益效果:
(1)本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物,结构稳定,成本低,易储存及运输,能够有效促进内皮细胞增殖,有利于促进新血管形成,修复损害的内皮细胞;具有可调性激活及抑制的双重功效;所述碱性成纤维细胞生长因子替代物具有良好的生物相容性,不易产生免疫源性。
(2)本发明所述药物组合物,包括碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐,各成分性质稳定,可以用于制备调控细胞增殖、分化或凋亡的试剂;还可以应用于制备皮肤伤口愈合的药物。
(3)本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物的制备方法,操作简单,绿色环保,可用于大规模生产;制备得到的碱性成纤维细胞生长因子替代物具有类似bFGF的生物学功能,可以替代bFGF,且制备成本低、纯度高。
本发明的优点将会在下面的说明书中部分阐明,一部分根据说明书是显而易见的,或者可以通过本发明实施例的实施而获知。
附图说明
为更清楚地阐述本发明的内容,下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。
图1为SEQ ID NO:1所示序列代表的碱性成纤维细胞生长因子替代物自组折叠结构。
图2为碱性成纤维细胞生长因子替代物促进神经干细胞增殖的成像图。
图3为碱性成纤维细胞生长因子替代物抑制神经干细胞分化的成像图。
图4为含不同浓度的碱性成纤维细胞生长因子替代物的培养液对神经干细胞的生物相容性测试图。
图5为含不同浓度的碱性成纤维细胞生长因子替代物的培养液对神经干细胞的细胞增殖性能测试图。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
若无特别说明,本发明所述实施方式中使用的化学试剂均为市售试剂。
本发明一实施例合成了4种碱性成纤维细胞生长因子替代物,所示碱性成纤维细胞生长因子替代物的核苷酸序列分别如SEQ ID NO:1-4所示。
以SEQ ID NO:1所示核苷酸序列的碱性成纤维细胞生长因子替代物为代表,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物能自主折叠形成二级结构和三级结构,通过专业DNA结构分析软件测试,其结构如图1所示。
本发明一具体实施方式中,还提供了一种药物组合物,包括碱性成纤维细胞生长因子替代物和水凝胶敷料,其中,碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。
为了评估本发明所描述的上述碱性成纤维细胞生长因子替代物效果,进行如下效果实施例。
效果实施例
本发明所选用的模型为神经干细胞模型,此模型为典型的成纤维细胞因子响应模型,有无此因子处理,细胞表型明显,能够很好的观察成纤维细胞生长因子类似物与该蛋白因子的比较作用。
(1)评估本发明碱性成纤维细胞生长因子替代物的促进细胞增殖功能
取多块铺设有神经干细胞的细胞板,分别加入一定含量的碱性成纤维细胞生长因子替代物 (bFGF替代物)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和无添加普通细胞培养液,其中,添加含有bFGF替代物的细胞培养液的细胞板为实验组,添加含有bFGF的细胞培养液的细胞板为阳性对照组,采用无添加普通细胞培养液培养的细胞版为空白对照组,在除细胞培养液之外的相同条件下,10天后检测各个细胞板中的细胞增殖情况;其中,碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列。
结果如图2所示,本发明的实验组中所述bFGF替代物促使神经干细胞悬浮生长成为神经干细胞球,能够有效促进神经干细胞增殖,并且bFGF替代物效果与市面上的bFGF的效果接近;而空白对照组的细胞几乎不增值,并且其细胞增殖数目远低于实验组的细胞增殖数目。
(2)评估碱性成纤维细胞生长因子替代物在细胞分化方面的应用
取大小一致的神经干细胞球,分别加入一定含量的碱性成纤维细胞生长因子替代物(bFGF 替代物)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)和无添加普通细胞培养液,其中,添加含有bFGF 替代物的细胞培养液的细胞板为实验组,添加含有bFGF的细胞培养液的细胞板为阳性对照组,采用无添加普通细胞培养液培养的细胞版为空白对照组;其中,碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列,在除细胞培养液之外的相同条件下,10天后通过免疫荧光染色检测细胞分化情况,碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQID NO:1所示的核苷酸序列,结果如图3所示。
免疫荧光染色检测中,采用DAPI(4',6-二脒基-2-苯基吲哚)、Tuj-1(微管蛋白)抗体、Nestin (巢蛋白)抗体对各组细胞进行免疫荧光染色,从图3中可以看出,本发明的实验组中所述bFGF 替代物能够有效维持神经干细胞表达神经干细胞的标志物(Nestin),其效果与市面上的bFGF接近;而空白组的细胞不增殖,逐渐分化为神经细胞并表达分化标志物(Tuj-1)。因此,本发明所述bFGF替代物具有抑制干细胞(如神经干细胞)分化的性能,并且其功效与市面上的bFGF接近。
(3)评估碱性成纤维细胞生长因子替代物生物相容性
在多孔板中接种神经干细胞,每个孔内接种细胞数为3×104/孔,在完全培养基体系中设置碱性成纤维细胞生长因子替代物的浓度梯度在0、20、40、200nM,于37℃、5%CO2的细胞培养箱中培养,将无添加和添加bFGF蛋白的完全培养基体系作为对照,于第一天,第三天,第七天和第十天通过CCK8法测定细胞数目,碱性成纤维细胞生长因子替代物为SEQ IDNO:1所示的核苷酸序列,结果如图4所示。
从图4结果显示,本发明所述碱性成纤维细胞生长因子替代物对细胞呈现无毒;并对神经干细胞有明显的促生长作用,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物安全可靠。
(4)比较各个碱性成纤维细胞生长因子替代物与对比序列在细胞增殖方向的性能
铺设多个多孔板,在多孔板内接种神经干细胞,每个孔内接种细胞数为3×104/孔,然后分别将SEQ ID NO:1-4所示核苷酸序列的碱性成纤维细胞生长因子替代物添加至完全培养基体系,浓度为20nm,将无添加和添加对比序列(序列为: GCGCCACTAAAGGAGAGCGCCATTCGAATAGGTGGGCG)的完全培养基体系作为对照,于37℃、5%CO2的细胞培养箱中培养,于七天后通过CCK8法测定细胞数目,结果如图5所示。
从图5结果显示,本发明如SEQ ID NO:1-4所示核苷酸序列的碱性成纤维细胞生长因子替代物均对细胞分别对应ID1-4实验组,相较于空白组,和随机序列对照组,各个实验组均对神经干细胞有明显的促生长作用,而对照序列组的对神经干细胞几乎没有促生长作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
SEQUENCE LISTING
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<213> 人工合成
<400> 1
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ggatggtgtg ggttcgccg 79
Claims (8)
1.一种碱性成纤维细胞生长因子替代物,其特征在于,包括一种核酸适配体;核酸适配体的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。
2.如权利要求 1 所述的碱性成纤维细胞生长因子替代物,其特征在于,所述核酸适配体的核苷酸序列能自主折叠形成二级结构和三级结构。
3.如权利要求 1 所述的碱性成纤维细胞生长因子替代物,其特征在于,所述核酸适配体的核苷酸序列中至少一个核苷酸分子上修饰有功能基团、纳米材料和/或蛋白类材料。
4.如权利要求 3 所述的碱性成纤维细胞生长因子替代物,其特征在于,所述纳米材料包括磁性颗粒、纳米药物、生物素或纳米高分子聚合物中的一种或多种。
5.如权利要求 3 所述的碱性成纤维细胞生长因子替代物,其特征在于,所述蛋白类材料包括多肽或酶中的一种或多种。
6.一种药物组合物,其特征在于,包括如权利要求 1-5 中任意一项的所述碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐。
7.如权利要求 6 所述的药物组合物,其特征在于,所述碱性成纤维细胞生长因子替代物或其药学上可接受的盐作为单一活性成分或与其他药学上可接受的活性成分组合以制备所述药物组合物。
8.如权利要求 6-7 任意一项所述的药物组合物在制备用于促进神经干细胞增殖、抑制分化或促进生长的试剂中的应用。
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