CN117281904A - 用于急性肾损伤的药物组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物医药领域。具体而言，本发明涉及一种用于急性肾损伤的药物组合物，其包含治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐。
Description
技术领域
本发明属于生物医药领域。具体而言，本发明涉及一种用于急性肾损伤的药物组合物，其包含治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐。
发明背景
急性肾损伤(AKI)是指由多种原因如感染、手术、创伤或者用药等所引起的，在短期之内出现肾功能突然的下降，从而导致的临床综合征，这个短期的时间指的是数小时或者是数天不等。急性肾损伤的临床诊断标准主要是包括三个方面：1、48h之内血肌酐升高绝对值≥26.5umol/L；2、已知或者推测在之前的7天之内，血肌酐较基础值升高≥50％以上；3、尿量<0.5mL/(kg·h)，持续>6个小时以上，以上三个方面只要符合任何一个方面，就可以称之为急性肾损伤。急性肾损伤有可能转变为慢性肾病(CKD)，因此建议应该对急性肾损伤早期诊断、早期治疗。
发明简述
在一方面，本发明提供BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐在制备用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物中的用途。
在一方面，本发明提供一种用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物组合物，其包含治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。
在另一方面，本发明提供一种在有需要的对象中预防和/或治疗急性肾损伤的方法，所述方法包括给所述对象施用治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐，或施用治疗有效量的本发明的药物组合物。
附图简述
图1、示出筛选和鉴定促进肾小管上皮细胞(RTEC)增殖的化合物的方法流程图。
图2、示出根据细胞转录谱的聚类结果。
图3、示出当加入赛度替尼时，细胞呈现上皮样。
图4、示出除形态改善外，赛度替尼对肾小管上皮细胞各种基因表达水平的改变。
图5、示出赛度替尼能提升肾小管上皮细胞的有氧代谢并降低无氧代谢的程。
图6、赛度替尼提升肾小管上皮细胞GGT酶活力。
图7、赛度替尼提升肾小管上皮细胞重吸收能力。
图8、赛度替尼逆转过氧化氢所带来的氧化损伤。
图9、赛度替尼提高功能基因的表达，并显著提升核心转录因子HNF1B的含量。
图10、赛度替尼明显降低过氧化氢引起的衰老。
图11、赛度替尼明显降低过氧化氢引起的DNA损伤。
图12、示出在急性肾损伤的小鼠模型上测试赛度替尼的效力的示意图。
图13、示出赛度替尼显著改善肾功能(第0天-第14天)。
图14、示出赛度替尼增加健康小管的数目(Megalin/Hnf4a+)。
图15、示出术后1天开始给药赛度替尼同样对肾脏功能有一定保护作用。
图16、示出术后5天开始给药赛度替尼同样对肾脏功能有一定保护作用。
图17、使用针对靶点Jak的其它抑制性小分子不能让肾小管上皮细胞更新。
图18、使用shRNA敲低Syk不能让肾小管上皮细胞更新。
图19、敲低Bmp2k后肾小管上皮细胞的形态改善。
图20、敲低Bmp2k后肾小管上皮细胞的相关基因转录水平提升。
图21、敲低Bmp2k后肾小管上皮细胞的相关基因蛋白水平提升。
图22、敲低Bmp2k后肾小管上皮细胞表征上皮性质的标志物也有明显提升。
发明详述
BMP2K(BMP2 inducible kinase)还没有被报道为与急性肾损伤相关。本发明人令人惊奇地发现，通过抑制BMP2K，例如利用小分子抑制剂赛度替尼或通过shRNA敲低BMP2K表达，可以促进肾小管上皮细胞更新，从而可为预防和/或治疗急性肾损伤提供新的策略。
因此，在一方面，本发明提供BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐在制备用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物中的用途。
本发明所述BMP2K抑制剂可以是指可以抑制BMP2K途径信号传导的任何物质，优选特异性抑制BMP2K途径信号传导的任何物质。在一些实施方案中，所述抑制剂抑制BMP2K的细胞传导活性。在一些实施方案中，所述抑制剂降低BMP2K的表达。
本文所述BMP2K抑制剂可以包括小分子化合物，还可以涵盖针对BMP2K的抗体、反义RNA、siRNA、shRNA、miRNA、基因组编辑系统等。
在一些优选实施方案中，BMP2K抑制剂是小分子化合物。本领域已知的BMP2K抑制剂可用于本发明。在一些优选实施方案中，所述BMP2K抑制剂是赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐。
在一些实施方案中，所述赛度替尼包含下式I所示的结构：
在一些实施方案中，所述药学上可接受的盐是盐酸盐。
在一方面，本发明提供BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐在制备用于促进肾小管上皮细胞增殖的药物中的用途。
在一些实施方案中，所述赛度替尼包含下式I所示的结构：
在一些实施方案中，所述药学上可接受的盐是盐酸盐。
在一方面，本发明提供一种用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物组合物，其包含治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。
在一些实施方案中，所述赛度替尼包含下式I所示的结构：
在一些实施方案中，所述药学上可接受的盐是盐酸盐。
本发明中所述“BMP2K抑制剂”还可以包括针对BMP2K的抗体、反义RNA、siRNA、shRNA、miRNA、基因组编辑系统。也就是说，可以通过使用针对BMP2K的抗体、反义RNA、siRNA、shRNA(短发夹RNA)、miRNA、基因组编辑系统调节BMP2K的功能，实现对急性肾损伤的预防和/或治疗。
本领域技术人员可以容易地制备针对BMP2K的抗体。例如，可以通过用BMP2K全长蛋白或其片段免疫动物，然后从免疫后的动物回收针对BMP2K的抗体并鉴定其功能。利用杂交瘤融合技术或抗体文库筛选技术制备针对BMP2K的单克隆抗体也属于本领域技术人员的能力范围内。
“反义RNA”指与靶(例如BMP2K)初级转录物或mRNA的全部或部分互补，并阻断分离的靶核酸片段表达的RNA转录物。反义RNA可与特定基因转录物(例如BMP2K基因转录物)的任何部分，即5’非编码序列、3’非编码序列、内含子或编码序列互补。
短干扰性RNA(siRNA)是主要参与参与RNA干扰(RNAi)的长度为约20-25个碱基对的双链RNA分子。RNA干扰(RNAi)是指由siRNA介导的动物中序列特异性转录后基因沉默的过程。本领域技术人员能够容易地设计用于干扰BMP2K基因表达的siRNA构建体。
短发夹RNA(shRNA)可以衍生自siRNA，其通过环(loop)序列连接siRNA的两条互补链，形成茎环结构。shRNA在细胞内被加工成siRNA，通过RNAi途径起作用。
微RNA(miRNA)是长度为约19至约24个核苷酸的已经在动物和植物中鉴定出的非编码RNA。它们是由大小为大约70至200nt较长的前体转录物加工生成的，并且这些前体转录物能够形成稳定的发夹结构。微RNA(miRNA)通过与位于由这些基因产生的转录物中的互补序列结合来调节靶基因，例如BMP2K基因。
适合于本发明的基因组编辑系统包括但不限于锌指核酸酶系统、TALEN系统和CRISPR系统。例如，合适的基因组编辑系统是CRIPSR/Cas9系统，其包含Cas9核酸酶和向导RNA，所述向导RNA能够靶向BMP2K基因，从而调节其功能。
在另一方面，本发明提供一种在有需要的对象中预防和/或治疗急性肾损伤的方法，所述方法包括给所述对象施用治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐，或施用治疗有效量的本发明的药物组合物。
如本文所用，“对象”包括哺乳动物，包括但不限于小鼠、大鼠、非人灵长类和人，优选是人。
在一些实施方案中，所述对象是患有急性肾损伤或处于急性肾损伤风险的对象。例如，所述对象少具有以下特征中的一或多个：1、48h之内血肌酐升高绝对值≥26.5umol/L；2、在7天之内，血肌酐较基础值升高≥50％以上；3、尿量<0.5mL/(kg·h)，持续>6个小时以上。
本文使用的“药学上可接受的载体”包括任何和所有的溶剂、分散介质、抗氧化剂、盐、包衣、表面活性剂、防腐剂(例如对羟基苯甲酸甲酯或丙酯、山梨酸、抗菌剂、抗真菌剂)、等渗剂、溶液阻滞剂(例如石蜡)、吸附剂(例如，高岭土、膨润土)、药物稳定剂(例如，十二烷基硫酸钠)、凝胶、粘合剂(例如，糖浆、阿拉伯胶、明胶、山梨醇、黄芪胶、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、藻酸盐)、赋形剂(例如，乳糖、聚乙二醇)、崩解剂(例如琼脂、淀粉、乳糖、磷酸钙、碳酸钙、海藻酸、山梨醇、甘氨酸)、润湿剂(例如，十六烷醇、单硬脂酸甘油酯)、润滑剂、吸收促进剂(例如，季铵盐)、可食用油(例如，杏仁油、椰油、油性酯或丙二醇)、甜味剂、调味剂、着色剂、填充剂(例如，淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇、硅酸)、压片润滑剂(例如，硬脂酸镁、淀粉、葡萄糖、乳糖、白垩)、吸入用载体(例如，烃抛射剂)、缓冲剂或诸如此类的物质及其组合，如本领域普通技术人员所了解的(参见例如，“Remington：The Science andPractice of Pharmacy，”第21版，2006)。任何除了与所述活性成分不相容的常规载体以外的常规载体用于所述治疗性或药物组合物也在考虑范围内。
在所述组合物为液体形式的一些实施方案中，载体可以是溶剂或分散介质，其包括但不限于水、乙醇、多元醇(例如，甘油、丙二醇、液体聚乙二醇等)、液体(例如，甘油三酯、植物油、脂质体)及其组合。可维持适当的流动性，例如通过使用包衣(如卵磷脂)来实现；通过分散于载体(例如，液体多元醇或脂类)中而维持所需粒径来实现；通过使用表面活性剂(例如，羟丙基纤维素)来实现；或者这些方法的组合。在许多情形中，优选包含等渗剂(例如，糖、氯化钠或其组合)。
本发明的药物组合物可通过本领域普通技术人员已知的任何适当方法进行施用(参见例如，Remington：The Science and Practice of Pharmacy，”第21版，2006)。药物组合物可通过静脉内、肌肉内、腹腔内、脑脊髓内、皮下、关节内、滑膜腔内、鞘内、口服、局部或吸入途径施用。
如本文所用，“有效量”、“治疗有效量”或“治疗有效剂量”指施用于对象之后至少足以产生疗效的物质、化合物、材料或包含化合物的组合物的量。因此，其为防止、治愈、改善、阻滞或部分阻滞疾病或病症的症状所必需的量。
如本文所用，预防和/或治疗急性肾损伤也涵盖预防和/或治疗急性肾损伤引起的疾病或临床征象或症状。
在一些实施方案中，在给对象施用有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼或其药物学可接受的盐或本发明的药物组合物后，对象中的血液肌酐浓度(包括全血肌酐浓度、血清肌酐浓度或血浆肌酐浓度)下降，例如下降至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或更多，例如相对于没有施用BMP2K抑制剂，例如赛度替尼或其药物学可接受的盐或本发明的药物组合物的相应对照组。在一些实施方案中，在给对象施用有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼或其药物学可接受的盐或本发明的药物组合物后，对象中的血液肌酐浓度下降至正常范围(即健康人的血液肌酐浓度范围)。
对患者施用本发明组合物的实际剂量可根据以下身体和生理因素来确定：体重、性别、症状严重程度、所治疗疾病的类型、先前或当前的治疗干预、施用时间、具体化合物的排泄率以及施用途径。
在一些实施方案中，所述BMP2K抑制剂，例如赛度替尼或其药物学可接受的盐以0.001-100mg/kg体重，例如0.001-50mg/kg体重、0.001-20mg/kg体重、0.001-10mg/kg体重或0.005-5mg/kg体重的剂量施用。
在一些实施方案中，所述BMP2K抑制剂，例如赛度替尼或其药物学可接受的盐或所述药物组合物每天施用一次、每天施用两次、每天施用三次，或每两天、每三天、每四天、每五天、每六天或每七天施用一次。
实施例
通过参考在此给出的一些具体实施例可获得对本发明的进一步的理解，这些实施例仅用于说明本发明，其无意于对本发明的范围做出任何限制。显然，可以对本发明作出多种改动和变化而不脱离本发明的实质，因此，这些改动和变化同样在本申请要求保护的范围内。
实施例1、筛选和鉴定促进肾小管上皮细胞增殖的候选小分子化合物
由于不同类型的急性肾损伤发生后，均通过TGF-β1刺激肾小管上皮细胞使向修复不良的状态发展。为了阻遏甚至逆转这一过程，本发明人在体外模拟这一现象并建立基于细胞形态以及转录谱变化的筛选体系(图1)，过程如下：
(1)分离和纯化肾小管上皮细胞：将肾取下后剥离肾包膜，取出肾实质置于4℃生理盐水，剪碎。用胶原酶消化，37℃，30min，其间用磁力搅拌器搅拌。胶原酶消化液为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型胶原酶各1mg/mL溶于PBS，用0.22μm滤膜过滤，每个肾用10mL混合胶原酶。消化后用等体积含10％ FBS的培养基中和，依次用100μm，70μm细胞筛过滤，弃去未通过细胞筛的细胞团块。将滤液离心，1000rpm，3min。离心后弃上清，将沉淀的肾脏组织细胞重悬，用肾小管上皮细胞培养基(K1培养基)在10cm细胞培养皿中培养，每个肾所分离的细胞可分散至5个10cm培养皿。37℃，5％二氧化碳培养箱培养4天，待细胞长满后消化冻存，再次复苏为P1代细胞，所有筛选过程以及实验过程若非明确说明，使用的细胞均为P1代肾小管上皮细胞。
(2)基于细胞形态的小分子筛选(Cell painting)：复苏P1代细胞至96孔细胞培养板，用K1培养基培养，约8000个细胞/孔，36h后细胞汇合度大概达到60-80％，用10ng/mLTGF-β1处理，24h后观察可发现多数肾小管上皮细胞由上皮样细胞转变为成纤维样细胞。撤TGF-β1，取约7500个小分子，加入到TGF-β1处理的细胞中进行筛选，筛选浓度为2μM，3天后进行cell painting染色，并使用高内涵拍照。通过计算提取不同小分子处理后的细胞形态以及细胞器等性质，通过与健康细胞和损伤细胞进行聚类，可与健康细胞聚类到一起的小分子即为有效的小分子。
(3)基于转录谱的小分子筛选(DRUG-SEQ)：复苏P1代细胞至96孔细胞培养板，用K1培养基培养，约8000个细胞/孔，36h后细胞汇合度大概达到60-80％，用10ng/mL TGF-β1处理，24h后观察可发现多数肾小管上皮细胞由上皮样细胞转变为成纤维样细胞。撤TGF-β1，取第一轮筛选得到的小分子，加入到TGF-β1处理的细胞中进行筛选，筛选浓度为2μM，3天后提取细胞RNA，建库测序，获取不同小分子处理后的细胞转录谱信息，通过与健康细胞和损伤细胞进行聚类，可与健康细胞聚类到一起的小分子即为最终得到的小分子(图2)。
实施例2、赛度替尼体外能够促进肾小管上皮细胞更新(Revitalization)
根据实施例1的方法筛选出小分子化合物赛度替尼能够促进肾小管上皮细胞增殖。接着对其功效进行进一步表征。
培养用TGFb损伤的肾小管上皮细胞，期间加入不同浓度的赛度替尼(Cer)和作为对照的DMSO。
如图3所示，相比于细胞呈现间质样的DMSO组，Cer加入损伤的肾小管培养体系中后，可以明显看到细胞呈现上皮样，且是剂量依赖的，0.3μM的Cer就开始起效，1、3、10μM的Cer效果均非常明显，经测定，最终使用5μM Cer进行后续研究。
Cer除了使损伤的肾小管上皮细胞恢复上皮形态外，还提高了肾小管上皮细胞核心转录因子、功能基因以及脂肪酸代谢相关基因的表达，同时降低了纤维化相关基因的表达(图4)。此外，Cer能提升肾小管上皮细胞的有氧代谢(脂肪酸代谢)能力，并降低无氧代谢的程度(图5)，同时还极大程度提升了肾小管上皮细胞GGT酶活力(图6)以及重吸收能力(图7)。综合这些结果表明，Cer可以使TGF-β1损伤的肾小管上皮细胞向健康细胞转变。
除TGF-β1所造成的肾小管上皮细胞损伤，Cer还能逆转过氧化氢所带来的氧化损伤，如图8所示，肾小管上皮细胞受到氧化损伤后，相关功能基因的表达显著下降，加入Cer后可以提高功能基因的表达，并显著提升核心转录因子HNF1B的含量(图9)。此外，Cer可以明显降低过氧化氢引起的衰老(图10)和DNA损伤(图11)，表明Cer在不同的损伤场景下均能发挥作用。
实施例3、体内实验表明赛度替尼能够用于治疗急性肾损伤
在看到Cer在体外培养的肾小管上皮细胞上的作用后，对其能否在急性肾损伤的小鼠上发挥作用进行了测试。测试方法为(图12)：对8周龄的C57BL/6J小鼠进行双侧缺血再灌注手术，缺血时间为18min，用实时检测小鼠肛温并加热的恒温设备维持小鼠体温在37℃。术后立即给药之后每天给药到第14天取血取材检测小鼠肾功能及肾脏病理变化。之后又测试了从术后第1天和第5天给药，每天给药直至第14天的效果。
血肌酐(Scr)是临床上用来评价肾功能的常用指标，血肌酐明显升高说明肾脏功能受损。术后立即给药(5mg/kg/day Cer或DMSO)并不能使急性期(Day1)肌酐有所缓解，但一直给药到14天可以发现给药组相对于DMSO对照组肌酐明显降低(图13)。说明Cer改善了肾脏功能。
在健康的肾脏(Sham)中，几乎所有近端小管都是表达其执行功能所需的转录因子和功能基因，但受损伤的近端小管会失去其转录因子(如Hnf4a，Hnf1a等)和功能基因(Megalin，Aqp1等)，因此有多少小管处于健康状态，多少处于损伤状态，可以用表达转录因子和功能基因的小管数量来衡量。在14天时对给药组和对照组的小鼠肾脏固定后石蜡切片，免疫组化染Hnf4a、Megalin，每个小鼠肾脏统计10个视野后发现(图14)，健康组中大约有250个小管呈现Hnf4a阳性和Megalin阳性，但损伤后给DMSO对照的小管大约只有170个小管呈现Hnf4a阳性和Megalin阳性，而给药Cer的小鼠大约有210个小管呈现Hnf4a阳性和Megalin阳性。也就是说Cer明显使健康小管的数量变多。结合其改善肾功能的表型，可见Cer可对急性肾损伤后的肾脏有明显的保护作用。
术后1天开始给药的效果如图15所示。可以发现到第9天，Cer组相对于对照组血肌酐明显更低，因此术后1天开始给药同样对肾脏功能有一定保护作用。此处Cer所用剂量为10mg/kg/day。
术后5天开始给药的效果如图16所示，Cer组相对于DMSO对照组肾功能同样有明显改善，此处Cer所用剂量为10mg/kg/day。
综上，在急性肾损伤后不同时间点给药，均发现Cer对肾脏功能有保护作用。
实施例4、BMP2K是赛度替尼促进肾小管上皮细胞更新的靶点
Cer是经典的Jak和Syk抑制剂，但使用同靶点小分子(图17)和敲低Syk不能让肾小管上皮细胞更新(图18)，因此通过Cer的激酶谱找了另外的靶点BMP2K。敲低Bmp2k后，肾小管上皮细胞的相关基因的形态(图19)转录水平(图20)和蛋白水平(图21)有明显提升，同时表征上皮性质的标志物也有明显提升(图22)。因此确定BMP2K为Cer发挥功能的靶点。
Claims (10)
1.BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐在制备用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物中的用途。
2.权利要求1的用途，其中所述赛度替尼包含下式I所示的结构：
3.权利要求1或2的用途，其中所述药学上可接受的盐是盐酸盐。
4.一种用于在对象中预防和/或治疗急性肾损伤的药物组合物，其包含治疗有效量的BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。
5.权利要求4的药物组合物，其中所述赛度替尼包含下式I所示的结构：
6.权利要求4或5的药物组合物，其中所述药学上可接受的盐是盐酸盐。
7.一种在有需要的对象中预防和/或治疗急性肾损伤的方法，所述方法包括给所述对象施用治疗有效量的权利要求4-6中任一项的药物组合物。
8.权利要求7的方法，其中所述BMP2K抑制剂，例如赛度替尼(Cerdulatinib)或其药学上可接受的盐的施用剂量是0.001-100mg/kg体重。
9.权利要求7或8的方法，其中所述药物组合物每天施用或按对象病情施用。
10.权利要求7-9中任一项的方法，其中所述药物组合物的施用导致所述对象中血液肌酐浓度的下降。
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