CN1323212A - 调制离子通道机能活动的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一般性涉及延缓、减少或抑制病毒机能活动的方法,确切地说涉及通过减量调节Vpu离子通道机能活动来减少、延缓或抑制病毒机能活动的方法。更确切地,本发明提供通过抑制Vpu离子通道介导的HIV复制来治疗HIV感染或AIDS的方法。

Description

调制离子通道机能活动的方法
发明领域
本发明一般来说涉及延缓、减少或抑制病毒机能活动的方法,更确切地说涉及通过减量调节Vpu离子通道机能活动来减少、延缓或抑制病毒机能活动的方法。进而更确切地说,本发明提供通过抑制Vpu离子通道介导的HIV复制来治疗HIV感染或AIDS的方法。
发明背景
本申请中提到的公开文献按字母顺序列在说明书末尾。
目前,没有单一的治疗方法能够完全有效地对抗HIV感染。采用把HIV复制的大量不同方面作为目标的药物的联合治疗已被证实是最有效的改善AIDS症状和延长预期寿命的方式(Barry等,1998;Deeks,1998;Miles,1997;Miles,1998;Moyle等,1998;Rachlis和Zarowny,1998;Vell等,1997;Volberding和Deeks,1998;Volberdin,1998)。例如,利用把病毒逆转录酶和蛋白酶作为目标的药物已经实现了一定程度的成功(Miller和Sarver,1997;Mitsuya,1992;Moore,1997;Thomas和Brady,1997)。
Vpu蛋白形成被HIV编码的离子通道,在病毒生活周期中具有大量已知的作用,包括减量调节CD4病毒受体分子的细胞表面表达、控制gp160从内质网的离开并向细胞表面的释放、调节病毒体从细胞表膜出芽。在没有Vpu的存在下,HIV的复制在单核细胞和巨噬细胞内被严重延缓了(Balliet等,1994;Westervelt等,1992)。
虽然如此,Vpu号称为HIV的“辅助”蛋白质,因为它的已知功能中没有一个似乎是体外病毒复制所必需的。
为了改善治疗和预防HIV感染的景况,一直需要鉴定能够抑制各方面HIV生命周期的分子。在为本发明所做的工作中,发明人已经意外地确定,不囿于目前的教条,抑制或减量调节Vpu离子通道的机能活动能够延缓病毒复制(特别是HIV复制)。进而发明人还已确定,尽管药物阿米洛利对HIV复制没有作用,不过其中位于吡嗪5-位上的H2N基已被取代的阿米洛利类似物抑制Vpu的功能,从而抑制HIV生命周期的延续。
发明概述
本说明书和其后的权利要求书中,除非上下文需要,否则措辞“包括”将被理解为隐含包括所述整体或整体的一步或一组或几步,但不排除任何其它的整体或整体的一步或一组或几步。
本说明书含有利用PatentIn程序第2版制备的核苷酸和氨基酸序列信息,列在文献之后。每种核苷酸或氨基酸序列在序列表中用数字指示<210>加以识别,后接序列标识符(例如<210>1、<210>2等)。每种核苷酸或氨基酸序列的序列长度、类型(DNA、蛋白质(PRT)等)和生物来源分别用在数字指示字段<211>、<212>和<213>中所提供的信息加以表示。本说明书所指核苷酸和氨基酸序列用在后接序列标识符的数字指示字段<400>(例如<400>1、<400>2等)中所提供的信息加以定义。
本发明一方面提供减少、延缓或抑制病毒机能活动的方法,该病毒已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的膜离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面更确切地提供减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面更确切地提供减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物巨噬细胞,所述方法包括在足以减量调节所述巨噬细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,使所述宿主细胞与有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物接触一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制HIV复制的Vpu离子通道介导作用的条件下,使所述宿主细胞与有效量的HMA或其功能等价物接触一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制HIV复制的Vpu离子通道介导作用的条件下,使所述宿主细胞与有效量的DMA或其功能等价物接触一定时间。
还有另一方面提供哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗和/或预防方法,所述方法包括在足以减量调节被HIV感染的哺乳动物宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间,其中所述Vpu机能活动的减量调节作用减少、延缓或抑制所述HIV的机能活动。
还有另一方面提供哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗和/或预防方法,所述方法包括在足以减量调节被HIV感染的哺乳动物宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间,其中所述Vpu机能活动的减量调节作用减少、延缓或抑制HIV的复制。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制受治疗者膜离子通道机能活动的方法,所述方法包括在足以抑制膜离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述受治疗者给药一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制哺乳动物Vpu离子通道机能活动的方法,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面提供减少、延缓或抑制哺乳动物HIV复制的Vpu离子通道介导作用的方法,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述哺乳动物给药一定时间。
本发明另一方面提供如前文所定义的可用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的药剂。
本发明另一方面提供用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的组合物,包含如前文所定义的药剂和一种或多种药学上可接受的载体和/或稀释剂。
附图的简要说明
图1是用于大肠埃希氏杆菌内Vpu表达的质粒图示。A.氨基酸序列(<400>1)是被vpu可读框架(ORF)编码的,后者是由PCR从HIV-1菌株HXB2 cDNA克隆生成的。Vpu ORF在p2GEX中的GST基因3’端被框架内克隆,生成p2GEXVpu(B)。随后克隆到pPL451中,产生质粒pPL+Vpu(C)。
图2是大肠埃希氏杆菌内Vpu的表达和纯化图示。A.SDS-PAGE后采用蛋白质印迹法检测大肠埃希氏杆菌提取物内被表达的Vpu。泳道1-4含有来自p2GEXVpu的被表达的Vpu在不同纯化阶段的样本:泳道1为用谷胱甘肽-琼脂糖亲和色谱法分离的GST-Vpu融合蛋白;泳道2为通过用凝血酶处理从融合蛋白释放的Vpu;泳道3为用HPLC阴离子交换色谱法纯化的Vpu;泳道4为通过免疫亲和柱后的Vpu。泳道5和6分别为在42℃下由含有pPL+Vpu或pPL451的诱导细胞制备的膜囊。B.银染色的SDS-PAGE凝胶:泳道1为用HPLC阴离子交换色谱法纯化的Vpu;泳道2为通过免疫亲和柱后的Vpu。
图3是在脂质双分子层与含有纯化Vpu的等分试样接触后所观察到的离子通道活动图示。在A和B中,CIS腔含有500mM NaCl,TRANS腔含有50mM NaCl;两种溶液都用10mM MES缓冲在pH6.0。B显示由类似于A中所示数据生成的电流对电压曲线。
图4是细菌互养测定法图示。对所有培养皿都使用Met-、Pro-营养缺陷型菌株,接种在软琼脂上。培养皿A和B含有缺少脯氨酸的基本培养基;培养皿C中该培养基减去甲硫氨酸。为了控制细胞在背景菌苔中的生存力,在标记为P和M的盘中分别加入脯氨酸或甲硫氨酸。标记为C和V的盘分别用含有质粒pPL451或pPL+Vpu的Met+、Pro+大肠埃希氏杆菌细胞接种。培养皿在37℃(A和C)或30℃(B)下培养两天,利用来自位于培养皿下方的荧光进行周围照明,在黑色背景上照相。在Novaline视频凝胶文件系统上记录图象。在所有培养皿上的标记为P或M的盘周围和在培养皿A上的标记为V的盘周围的晕轮指示背景菌苔菌株的生长。
图5是潜在Vpu通道阻断剂的药物筛选图示。照片显示缺少基本培养基的腺嘌呤-琼脂糖培养皿已经接种了含有Vpu表达质粒pPLVpu的XL-1蓝大肠埃希氏杆菌细胞菌苔的部分。数字6-11位于不同测试药物的用药部位,滴入3μl药物液滴,浸入琼脂糖。培养皿然后在37℃下培养48小时,然后照相。灰暗背景相当于没有细菌生长的区域。“10”周围的明亮环状区域代表由腺嘌呤在该位置用药引起的细菌细胞生长(阳性对照)。“9”周围细菌的小晕轮状生长是由5-(N,N-亚己基)阿米洛利在该位置点样所引起的。
图6是在同一平面上的脂质双分子层内5-(N,N-亚己基)阿米洛利(HMA)对Vpu离子通道活动的抑制作用图示。三条痕迹代表在所示浓度HMA的存在下所观察到的典型的Vpu通道活动。实线表示零电流水平。根据至少30秒钟的连续通道记录所计算的平均电流(±方差)对三种药物浓度的每一个作图。
图7是HMA对单核细胞和由单核细胞衍生的巨噬细胞内HIV病毒体产生的作用图示。采用定量ELISA法,通过检测p24抗原,在感染后各天测定培养物上清液中的HIV。实心黑条代表与10μM HMA接触的HIV感染细胞。阴影条是没有与药物接触的对照细胞。
图8是阿米洛利、HMA和DMA的化学式图示:R=H2N,阿米洛利;R=(CH3)2N,DMA;R=(CH2)6N,HMA。
优选实施方式的详细说明
本发明在部分程度上是基于下列意外的判定:导致宿主细胞表达Vpu离子通道的病毒、特别是HIV的复制能够通过抑制该离子通道的机能活动加以延缓。此外,尽管阿米洛利对HIV复制没有作用,不过阿米洛利类似物通过抑制Vpu离子通道的机能活动,能够抑制HIV生命周期。这种判定现在使一些药剂得以使用,例如但不限于阿米洛利类似物,作为抗病毒剂,用于病毒性疾病的治疗和预防。
因此,本发明一方面提供减少、延缓或抑制病毒机能活动的方法,该病毒已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的膜离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
关于“膜离子通道”,应当被理解为跨膜转运离子的结构。本发明延伸到可以凭借被动、渗透、主动或交换转运发挥功能的离子通道。离子通道可以通过细胞内或细胞外方式形成。例如,离子通道可以是细胞自然形成的离子通道,以促进正常的机能活动。或者,离子通道也可以通过细胞外方式形成。细胞外方式例如包括离子通道的形成是由所引入的化学品、药物或其它药剂引起的,例如离子载体,或者是由被已经进入细胞的病毒编码的病毒蛋白的机能活动引起的。优选地,本发明的离子通道是由细胞被HIV感染所导致形成的离子通道,更确切地说,该离子通道是由HIV蛋白Vpu所形成的(这里称之为“Vpu离子通道”)。
作为本发明主体的离子通道促进离子跨膜转运。所述膜可以是任何膜,并不限于细胞外壁质膜。因此“膜”涵盖包围任何细胞器、例如高尔基体和内质网的膜、细胞外膜、包围任何位于细胞内的外来抗原的膜(例如病毒包膜)或位于细胞外的外来生物的膜。通常但不是必要地,膜由液体脂质双分子层组成。该离子通道可以是任意结构的。例如,Vpu离子通道是由Vpu形成的,Vpu是被HIV-1编码的固有膜蛋白,HIV-1例如与被感染细胞的高尔基体和内质网缔合。以下关于“Vpu离子通道”,应当被理解为包括所有其它离子通道。
因此,本发明更确切地提供减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
关于“HIV”,应当被理解为任意的HIV毒株,包括同系物和突变体。
在无论如何也不限制本发明的前提下,Vpu是包含大约80个氨基酸的蛋白质,具有N-端跨膜锚钩和亲水性胞质C-端结构域。C-端结构域通常包含12氨基酸的保守序列,其中含有两个磷酸化的丝氨酸残基(Schubert等,1994;Friborg等,1995)。Vpu是被HIV-1编码的固有膜蛋白。它与被感染细胞内的高尔基体和内质网膜缔合,但是在病毒包膜和细胞质膜中都没有检测到,人为过度表达的除外(Schubert等,1996a)。在无论如何也不限制本发明的前提下,Vpu具有形成同源寡聚体的能力,但是天然复合物中亚单位的精确数量是未知的。Vpu胞质结构域的二级结构和第三级折叠已经通过联合采用NMR与CD光谱学和分子动态计算加以测定(Willbold等,1997),揭示了两个含有磷酸化丝氨酸残基的α-螺旋结构,它们被短的柔性回环分隔开。最近的跨膜结构域的结构数据(Wray等,1999)支持了该区域是α-螺旋状的这一理论预测,说明相对于正常双分子层的倾斜角小于30°。已经报道了两项分子动态学模拟研究,它们基于这样的假定:低聚反应产生一束跨越膜的α-螺旋(Grice等,1997;Moore等,1998)。这两项研究都有利于五聚物的生成。不过,采用不同的初始条件和限制参数,关于复合物中各螺旋的取向会得出不同的结论。因此,天然Vpu复合物的实际结构仍有待测定。
尽管发明人已经指出,Vpu形成离子通道,不过在本发明之前,并不知道Vpu形成的离子通道是HIV病毒生命周期的关键功能。
关于离子通道的“机能活动”,应当被理解为离子通道所行使或参与的任意一种或多种功能。例如,Vpu蛋白编码的离子通道除了促进Na+、K+、Cl-和PO4 3-的转运,还在内质网CD4分子降解中起到作用。Vpu蛋白编码的离子通道也被认为在介导HIV生命周期中起到作用,因为使该通道失活可抑制HIV生命周期,特别是HIV的复制。不过,本发明并不限于通过抑制HIV生命周期、特别是HIV复制的机理来治疗HIV感染。本发明更应当被理解为涵盖任何这样的机理,通过该机理,抑制Vpu离子通道的机能活动,以减少、延缓或抑制HIV生存力或机能活动。所述机能活动优选为HIV复制的介导作用。在此意义上,关于病毒的“机能活动”应当被理解为病毒所行使或参与的任意一种或多种功能。例如包括病毒的复制和出芽。优选地,所述机能活动是HIV的复制。
关于“HIV的复制”,应当被理解为包括HIV生命周期的任意一个或多个阶段或环节,例如抑制HIV病毒体的装配或释放。所述HIV复制的Vpu介导作用可以是直接或间接的方式。如果Vpu离子通道直接与HIV在其任意一个或多个生命周期阶段发生相互作用,那么所述Vpu介导作用是直接的方式。所述Vpu介导作用是间接的条件是它作用于除HIV以外的其它分子,该其它分子直接或间接调制HIV生命周期的任意一个或多个环节或阶段。因此,本发明方法涵盖通过诱导步骤级联来实现对HIV复制的介导作用,该步骤级联可引起HIV生命周期的任意一个或多个环节或阶段的介导作用。
按照这种优选的实施方式,本发明提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
关于“减量调节”离子通道的机能活动,特别是HIV复制的Vpu介导作用,应当被理解为所述活动的任意一个或多个环节通过直接和间接机理的部分或完全抑制作用。例如,适合的药剂可以直接与Vpu离子通道发生相互作用,以防止HIV复制,或者例如通过与除Vpu离子通道以外的其它分子发生相互作用可以间接地作用,以防止所述的复制,其中所述其它分子与Vpu离子通道发生相互作用并抑制后者的活动。
离子通道机能活动的抑制作用可以通过任意适合的方法来实现,这些方法对本领域技术人员来说将是熟知的,包括使病毒感染的细胞与蛋白质或非蛋白质分子接触,该分子能够阻断或减量调节受治疗者离子通道的机能活动。筛选阻断Vpu离子通道活动的分子可以通过任意适合的方法来实现,例如实施例11所述方法。还应当不言而喻的是,离子通道机能活动的减量调节可以通过用核酸分子转染细胞、例如受治疗者的宿主细胞来实现,该核酸分子表达能够阻断或减量调节受治疗者离子通道机能活动的分子。因此,关于“药剂”,应当被理解为任何直接或间接抑制Vpu离子通道机能活动的蛋白质或非蛋白质分子,包括核酸分子。关于“药剂”,应当被理解为包括所述药剂的功能等价物及其衍生物。
关于被HIV感染的“哺乳动物宿主细胞”,应当被理解为任何已经被HIV感染了的细胞。例如包括被感染的CD4+细胞或被感染的单核细胞或巨噬细胞。在无论如何也不限制发明的前提下,HIV-1感染巨噬细胞并在其中高效复制的能力被认为是AIDS发病机理的要素。事实上,有人已经提出向巨噬细胞性HIV-1分离物可能对形成AIDS来说是充分和必要的。因此,在优选的实施方式中,受治疗者被HIV感染的细胞是被HIV感染的巨噬细胞或单核细胞。
按照这种优选的实施方式,提供减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物巨噬细胞,所述方法包括在足以减量调节所述巨噬细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
另一种优选的实施方式提供减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物单核细胞,所述方法包括在足以减量调节所述单核细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
在有关方面,发明人还惊人地测定,阿米洛利类似物抑制Vpu离子通道机能活动。这是意外的结果,因为该类似物的结构与Vpu离子通道在表面上看来是不相容的。具体来说,但是本发明又不局限于任何一种理论或作用模式,阿米洛利类似物被认为通过导致Vpu离子通道变为阻断,来抑制HIV病毒体从细胞释放。这种阻断作用是由取代的阿米洛利、而不是未取代的阿米洛利来实现的。未取代的阿米洛利是一种吡嗪酰基胍,在吡嗪环的3-和5-位携带氨基,在6-位携带氯。不过,本发明不应当被理解为仅限于这种形式的阿米洛利类似物或其功能等价物。本发明涵盖任何形式的阿米洛利类似物,例如其它异构形式的阿米洛利。因此,关于“阿米洛利类似物”,应当被理解为任何表现加成、删去或取代的阿米洛利分子,例如原子或分子的加成、删去或取代,或者原子或分子电荷的改变,该原子或分子可以在任意位置,不过更确切地说在吡嗪环的6个位置的一个或多个位置。优选地,所述阿米洛利类似物是表现吡嗪环5-位氨基取代的阿米洛利分子。
因此,在优选的实施方式中,本发明提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,使所述宿主细胞与有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物接触一定时间。
优选地,所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。进而更优选地,所述Vpu离子通道机能活动是HIV复制的Vpu离子通道介导作用。进一步更优选地,所述阿米洛利类似物是5-(N,N-亚己基)阿米洛利(这里称之为“HMA”)或5-(N,N-二甲基)阿米洛利(这里称之为“DMA”)。
按照这种优选的实施方式,提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制HIV复制的Vpu离子通道介导作用的条件下,使所述宿主细胞与有效量的HMA或其功能等价物接触一定时间。
另一种优选的实施方式提供减少、延缓或抑制HIV复制的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以抑制HIV复制的Vpu离子通道介导作用的条件下,使所述宿主细胞与有效量的DMA或其功能等价物接触一定时间。
最优选地,所述阿米洛利类似物包含下列结构:
Figure A9981201900181
阿米洛利类似物的“功能等价物”和任何其它表现(在如前文所定义的抑制或减量调节Vpu离子通道机能活动的程度上)等价于阿米洛利类似物的机能活动的蛋白质或非蛋白质药剂,包括天然、合成或重组来源的、功能上的活性衍生物、片段、局部、部分和化学等价物,包括融合蛋白。化学等价物可以不必是从该药剂衍生的,但是可以共享某些构象相似性。或者,化学等价物可以被具体地设计成模拟该药剂的某些生理化学性质。化学等价物可以用化学方法合成,或者可以在例如天然产物的筛选之后进行检测。功能等价物还可以具有拮抗或激动性质,这类分子的用途也是本发明的意图所在。
该药剂或功能等价物是一种蛋白质分子,而本发明应当被理解为延伸至所述蛋白质分子的功能衍生物。衍生物包括天然、合成或重组来源的片段、局部、部分、突变体和模拟物,包括融合蛋白。衍生物可以是从氨基酸的插入、删去或置换而衍生的。氨基酸插入型衍生物包括氨基和/或羧基末端的融合以及单个或多个氨基酸的序列间插入。插入型氨基酸序列变体是其中一个或多个氨基酸残基引入到预定的蛋白质位点的那些,不过随机的插入也是可能的,只要对所得产物进行适当筛选即可。删去型变体是以从序列中除去一个或多个氨基酸为特征的。置换型氨基酸变体是其中在序列中至少有一个残基已被除去并且另一种不同的残基插入其位置的那些。置换型氨基酸变体的例子是保守性氨基酸置换。保守性氨基酸置换通常包括在下组范围内的置换:甘氨酸和丙氨酸;缬氨酸、异亮氨酸和亮氨酸;天冬氨酸和谷氨酸;天冬酰胺和谷氨酰胺;丝氨酸和苏氨酸;赖氨酸和精氨酸;苯丙氨酸和酪氨酸。向氨基酸序列的加成包括与其它肽、多肽或蛋白质的融合。
这里所针对的蛋白质同系物包括但不限于从不同物种衍生的蛋白质。
衍生物包括具有与肽、多肽或其它蛋白质或非蛋白质分子融合的完整蛋白质局部的特定表位的片段。例如,蛋白质(或非蛋白质分子)或其衍生物可以与一种分子融合,以促进其进入细胞。
关于“衍生物”,还应当被理解为包括类似物。这里所针对的类似包括但不限于对侧链的修饰、在肽、多肽或蛋白质合成过程中的非天然氨基酸和/或其衍生物的掺入和其它方法的使用,这些方法把构象上的约束强加于蛋白质分子或其类似物。
本发明所针对的侧链修饰的例子包括氨基的修饰,例如通过与醛的反应,然后用NaBH4还原进行还原性烷基化;用甲基乙酰亚胺进行胺化;用乙酸酐进行酰基化;用氰酸盐进行氨基的氨基甲酰基化;用2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)进行氨基的三硝基苄基化;用琥珀酸酐和四氢邻苯二甲酸酐进行氨基的酰基化;用5-磷酸吡哆醛进行赖氨酸的吡哆醛基化,然后用NaBH4还原。
精氨酸残基的胍基可以这样修饰,与诸如2,3-丁二酮、苯甲酰甲醛和乙二醛等药剂生成杂环缩合产物。
羧基可以这样修饰,通过O-酰基异脲的生成进行碳二亚胺活化,然后衍生为例如对应的酰胺。
巯基可以这样修饰,例如用碘代乙酸或碘代乙酰胺进行羧甲基化;过甲酸氧化为磺基丙氨酸;与其它硫醇化合物生成混合的二硫化物;与马来酰亚胺、马来酸酐或其它取代的马来酰亚胺反应;用4-氯汞基苯甲酸酯、4-氯汞基苯磺酸、氯化苯基汞、2-氯汞基-4-硝基苯酚和其它汞化合物生成汞衍生物;在碱性pH下用氰酸盐进行氨基甲酰基化。
色氨酸残基例如可以这样修饰,用N-溴琥珀酰亚胺进行氧化或用2-羟基-5-硝基苄基溴或烃硫基卤进行吲哚环的烷基化。另一方面,酪氨酸残基可以用四硝基甲烷进行硝化,生成3-硝基酪氨酸衍生物。
组氨酸残基的咪唑环可以这样修饰,用碘代乙酸衍生物进行烷基化或用焦碳酸二乙酯进行N-碳乙氧基化。
在蛋白质合成过程中掺入非天然氨基酸和衍生物的例子包括但不限于使用正亮氨酸、4-氨基丁酸、4-氨基-3-羟基-5-苯基戊酸、6-氨基己酸、叔丁基甘氨酸、正缬氨酸、苯基甘氨酸、鸟氨酸、肌氨酸、4-氨基-3-羟基-6-甲基庚酸、2-噻吩基丙氨酸和/或氨基酸的D-异构体。这里所针对的非天然氨基酸列在表1中。表1非常规氨基酸         代码     非常规氨基酸           代码α-氨基丁酸          Abu      L-N-甲基丙氨酸        Nmalaα-氨基-α-甲基丁酸  Mgabu    L-N-甲基精氨酸        Nmarg氨基环丙烷羧酸       Cpro     L-N-甲基天冬酰胺      Nmasn氨基异丁酸           Aib      L-N-甲基天冬氨酸      Nmasp氨基降冰片基羧酸     Norb     L-N-甲基半胱氨酸      Nmcys环己基丙氨酸         Chexa    L-N-甲基谷氨酰胺        Nmgln环戊基丙氨酸         Cpen     L-N-甲基谷氨酸          NmgluD-丙氨酸             Dal      L-N-甲基组氨酸          NmhisD-精氨酸             Darg     L-N-甲基异亮氨酸        NmileD-天冬氨酸           Dasp     L-N-甲基亮氨酸          NmleuD-半胱氨酸           Dcys     L-N-甲基赖氨酸          NmlysD-谷氨酰胺           Dgln     L-N-甲基甲硫氨酸        NmmetD-谷氨酸             Dglu     L-N-甲基正亮氨酸        NmnleD-组氨酸             Dhis     L-N-甲基正缬氨酸        NmnvaD-异亮氨酸           Dile     L-N-甲基鸟氨酸          NmornD-亮氨酸             Dleu     L-N-甲基苯丙氨酸        NmpheD-赖氨酸             Dlys     L-N-甲基脯氨酸          NmproD-甲硫氨酸           Dmet     L-N-甲基丝氨酸          NmserD-鸟氨酸             Dorn     L-N-甲基苏氨酸          NmthrD-苯丙氨酸           Dphe     L-N-甲基色氨酸          NmtrpD-脯氨酸             Dpro     L-N-甲基酪氨酸          NmtyrD-丝氨酸             Dser     L-N-甲基缬氨酸          NmvalD-苏氨酸             Dthr     L-N-甲基乙基甘氨酸      NmetgD-色氨酸             Dtrp     L-N-甲基叔丁基甘氨酸    NmtbugD-酪氨酸             Dtyr     L-正亮氨酸              NleD-缬氨酸             Dval     L-正缬氨酸              NvaD-α-甲基丙氨酸      Dmala    α-甲基-氨基异丁酸      MaibD-α-甲基精氨酸      Dmarg    α-甲基-γ-氨基丁酸     MgabuD-α-甲基天冬酰胺    Dmasn    α-甲基环己基丙氨酸     MchexaD-α-甲基天冬氨酸    Dmasp    α-甲基环戊基丙氨酸     McpenD-α-甲基半胱氨酸    Dmcys    R-甲基-α-萘基丙氨酸    ManapD-α-甲基谷氨酰胺    Dmgln    α-甲基青霉胺           MpenD-α-甲基组氨酸      Dmhis    N-(4-氨基丁基)甘氨酸    NgluD-α-甲基异亮氨酸    Dmile    N-(2-氨基乙基)甘氨酸    NaegD-α-甲基亮氨酸        Dmleu    N-(3-氨基丙基)甘氨酸     NornD-α--甲基赖氨酸       Dmlys    N-氨基-α-甲基丁酸       NmaabuD-α-甲基甲硫氨酸      Dmmet    α-萘基丙氨酸            AnapD-α-甲基鸟氨酸        Dmorn    N-苄基甘氨酸             NpheD-α-甲基苯丙氨酸      Dmphe    N-(2-氨基甲酰乙基)甘氨酸 NglnD-α-甲基脯氨酸        Dmpro    N-(氨基甲酰甲基)甘氨酸   NasnD-α-甲基丝氨酸        Dmser    N-(2-羧基乙基)甘氨酸     NgluD-α-甲基苏氨酸        Dmthr    N-(羧甲基)甘氨酸         NaspD-α-甲基色氨酸        Dmtrp    N-环丁基甘氨酸           NcbutD-α-甲基酪氨酸        Dmtyr    N-环庚基甘氨酸           NchepD-α-甲基缬氨酸        Dmval    N-环己基甘氨酸           NchexD-N-甲基丙氨酸         Dnmala   N-环癸基甘氨酸           NcdecD-N-甲基精氨酸         Dnmarg   N-环十二烷基甘氨酸       NcdodD-N-甲基天冬酰胺       Dnmasn   N-环辛基甘氨酸           NcoctD-N-甲基天冬氨酸       Dnmasp   N-环丙基甘氨酸           NcproD-N-甲基半胱氨酸       Dnmcys   N-环十一烷基甘氨酸       NcundD-N-甲基谷氨酰胺       Dnmgln   N-(2,2-二苯基乙基)甘氨酸 NbhmD-N-甲基谷氨酸         DnmgluD-N-甲基组氨酸         Dnmhis   N-(3,3-二苯基丙基)甘氨酸 NbheD-N-甲基异亮氨酸       Dnmile   N-(3-胍基丙基)甘氨酸     NargD-N-甲基亮氨酸         Dnmleu   N-(1-羟基乙基)甘氨酸     NthrD-N-甲基赖氨酸         Dnmlys   N-(羟乙基)甘氨酸         NserN-甲基环己基丙氨酸     Nmchexa  N-(咪唑乙基)甘氨酸       NhisD-N-甲基鸟氨酸         Dnmorn   N-(3-吲哚乙基)甘氨酸     NhtrpN-甲基甘氨酸           Nala     N-甲基-γ-氨基丁酸       NmgabuN-甲氨基异丁酸         Nmaib    D-N-甲基甲硫氨酸         DnmmetN-(1-甲基丙基)甘氨酸   Nile     N-甲基环戊基丙氨酸       NmcpenN-(2-甲基丙基)甘氨酸   Nleu     D-N-甲基苯丙氨酸         DnmpheD-N-甲基色氨酸         Dnmtrp   D-N-甲基脯氨酸           DnmproD-N-甲基酪氨酸          Dnmtyr D-N-甲基丝氨酸              DnmserD-N-甲基缬氨酸          Dnmval D-N-甲基苏氨酸              Dnmthrγ-氨基丁酸             Gabu   N-(1-甲基乙基)甘氨酸        NvalL-叔丁基甘氨酸          Tbug   N-甲基-α-萘基丙氨酸        NmanapL-乙基甘氨酸            Etg    N-甲基青霉胺                NmpenL-高苯丙氨酸            Hphe   N-(对羟基苯基)甘氨酸        NhtyrL-α-甲基精氨酸         Marg   N-(硫代甲基)甘氨酸          NcysL-α-甲基天冬氨酸       Masp   青霉胺                      PenL-α-甲基半胱氨酸       Mcys   L-α-甲基丙氨酸             MalaL-α-甲基谷氨酰胺       Mgln   L-α-甲基天冬酸             MasnL-α-甲基组氨酸         Mhis   L-α-甲基叔丁基甘氨酸       MtbugL-α-甲基异亮氨酸       Mile   L-甲基乙基甘氨酸            MetgL-α-甲基亮氨酸         M1eu   L-α-甲基谷氨酰胺           MgluL-α-甲基甲硫氨酸       Mmet   L-α-甲基高苯丙氨酸         MhpheL-α-甲基正缬氨酸       Mnva   N-(2-甲硫基乙基)甘氨酸      NmetL-α-甲基苯丙氨酸       Mphe   L-α-甲基赖氨酸             MlysL-α-甲基丝氨酸         Mser   L-α-甲基正亮氨酸           MnleL-α-甲基色氨酸         Mtrp   L-α-甲基鸟氨酸             MornL-α-甲基缬氨酸        Mval   L-α-甲基脯氨酸             MproN-(N-(2,2-二苯基乙基)氨 Nnbhm  L-α-甲基苏氨酸             Mthr基甲酰甲基)甘氨酸1-羧基-1-(2,2-二苯基乙  Nmbc   L-α-甲基酪氨酸             Mtyr氨基)环丙烷L-N-甲基高苯丙氨酸      Nmhphe N-(N-(3,3-二苯基丙基)氨基甲 Nnbhe
                             酰甲基)甘氨酸
可以使用交联剂,例如用于稳定3D构象,采用同质双官能交联剂,例如具有(CH2)n间隔基(其中n=1至6)的双官能亚氨基酯、戊二醛、N-羟基琥珀酰亚胺酯,和异质双官能药剂,通常含有一个氨基反应性部分(例如N-羟基琥珀酰亚胺)和另一个基团特异性反应性部分。
病毒抑制作用的受治疗者一般是哺乳动物,例如但不限于人、灵长类、牲畜(例如羊、牛、马、猴、猪)、宠物(例如狗、猫)、实验动物(例如小鼠、兔、大鼠、豚鼠、仓鼠)、捕猎的野生动物(例如狐狸、鹿)。优选地,该受治疗者是人或灵长类。最优选地,该受治疗者是人。
本发明方法可用于HIV感染和AIDS的治疗和预防。例如,Vpu离子通道机能活动的减量调节可以作用于已知被HIV感染的受治疗者,目的是防止HIV的复制,从而预防AIDS的发病。或者,本发明方法可用于减少血清的病毒负荷或减轻AIDS的症状。
本发明方法特别可用于HIV感染早期,用于防止在诸如单核细胞和巨噬细胞等细胞类型内建立病毒储存库,或者作为预防性处理,在接触可能的HIV感染源之前立即施用,或在此之后施用一段时期。
因此,另一方面提供哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗和/或预防方法,所述方法包括在足以减量调节被HIV感染的哺乳动物宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间,其中所述Vpu机能活动的减量调节作用减少、延缓或抑制所述HIV的机能活动。
更确切地,本发明提供哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗和/或预防方法,所述方法包括在足以减量调节被HIV感染的哺乳动物宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间,其中所述Vpu机能活动的减量调节作用减少、延缓或抑制所述HIV的复制。
关于“有效量”,指至少在部分程度上达到所需应答的必需量。
这里关于“治疗”和“预防”,是从广义上理解的。术语“治疗”不必意味着哺乳动物受到治疗直到完全恢复时为止。类似地,“预防”不必指受治疗者最终将不感染疾病状态。因此,治疗和预防包括特定疾患症状的改善或者防止或减少发展为特定疾患的危险。术语“预防”可被认为减少特定疾患发病的严重性。“治疗”也可以减少现有疾患的严重性或急性发作的频率。
优选地,所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。进而更优选地,所述阿米洛利类似物是HMA或DMA。
按照这种方法,可以将不止一种类型的药剂给药,或者可以将该药剂与另一种分子共同给药,例如已知的抗病毒化合物或分子。“共同给药”指经过相同或不同的途径,以相同的制剂或两种不同的制剂同时给药,或者通过相同或不同的途径连续给药。“连续”给药指两种类型阿米洛利类似物或阿米洛利类似物与已知的抗病毒化合物或分子的给药之间的时间差异,按秒、分钟、小时或天计。该药剂和已知的抗病毒化合物或分子可以按任意顺序给药。
给药途径包括但不限于静脉内、腹膜内、皮下、颅内、真皮内、肌内、眼内、鞘内、脑内、鼻内、通过输注、口服、直肠、经过静脉滴注、药贴和植入。静脉内途径是特别优选的。
本发明进一步延及该药剂在药物制备中的用途,该药物用于哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗性或预防性处理,其中所述药剂减少、延缓或抑制被HIV感染的细胞的Vpu离子通道机能活动。
优选地,所述机能活动是HIV复制的介导作用。
最优选地,所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物,进而更优选为HMA或DMA或其功能等价物。
已如前文所述,发明人已经惊人地测定了尽管阿米洛利对Vpu离子通道机能活动没有作用,然而阿米洛利类似物能够阻断机能活动。
因此,本发明另一方面提供减少、延缓或抑制受治疗者膜离子通道机能活动的方法,所述方法包括在足以抑制膜离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述受治疗者给药一定时间。
更确切地,本发明提供减少、延缓或抑制哺乳动物Vpu离子通道机能活动的方法,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述哺乳动物给药一定时间。
进而更优选地,本发明提供减少、延缓或抑制哺乳动物HIV复制的Vpu离子通道介导作用的方法,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述哺乳动物给药一定时间。
优选地,所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。
进而更优选地,所述阿米洛利类似物是HMA或DMA。
最优选地,所述阿米洛利类似物包含下列结构:
Figure A9981201900261
本发明另一方面提供如前文所定义的可用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的药剂。
优选地,所述机能活动是HIV复制的介导作用。
最优选地,所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物,进而更确切地,所述药剂是HMA或DMA或其功能等价物。
本发明另一方面提供可用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的组合物,包含如前文所定义的药剂和一种或多种药学上可接受的载体和/或稀释剂。该组合物也可以包含两种不同类型的药剂或一种药剂与一种已知的抗病毒化合物或分子。
优选地,所述离子通道机能活动的抑制作用是HIV复制的Vpu离子通道介导作用的抑制作用。
适合于注射用途的组合物包括无菌水溶液(只要是水溶性的)和无菌粉末,用于无菌可注射溶液的临时性制备。它们在生产和贮存条件下必须是稳定的,并且必须加以保护不受微生物例如细菌和真菌的污染作用。载体可以是溶剂或分散介质,例如含有水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇和液体聚乙二醇等)、它们的适当混合物和植物油。利用各种抗细菌剂和抗真菌剂可以防止微生物的作用,例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚、山梨酸、thirmerosal等。在很多情况下,将优选包括等渗剂,例如糖或氯化钠。在组合物中使用延迟吸收的试剂可以实现可注射组合物的长时间吸收,例如一硬脂酸铝和明胶。
无菌可注射溶液是这样制备的,将在适当溶剂中的所需量活性化合物与上文列举的各种其它成分结合,根据需要,随后例如进行过滤灭菌或其它适当方式的灭菌。分散系也是本发明所针对的,它们可以这样制备,将各种无菌活性成分结合在无菌载体内,载体含有基本分散介质和所需的上文列举的其它成分。在用于无菌可注射溶液制备的无菌粉末的情况下,优选的制备方法包括真空干燥和冷冻干燥技术,得到活性成分加任何另外的所需成分的粉末,另外的成分来自以前无菌过滤的溶液。
当活性成分被适当保护时,它们可以口服给药,例如与一种惰性稀释剂或一种可同化的食用载体,或者它可以被包封在硬壳或软壳胶囊内,或者它可以被压制成片。关于口服治疗给药,活性化合物可以与赋形剂结合,以可摄取的片剂、口含片、锭剂、胶囊剂、酏剂、栓剂、糖浆剂、糯米纸囊剂等剂型加以使用。这样的组合物和制剂应当含有至少1重量%的活性化合物。组合物和制剂的百分率当然可以是不同的,宜在约5至约80%重量单位之间。活性化合物在这种治疗学上有用的组合物中的含量使获得适合的剂量成为可行。根据本发明的优选组合物或制剂在制备后,口服单位剂型含有约0.1ng至约2000mg的活性化合物。
片剂、锭剂、丸剂、胶囊剂等还可以含有下列组分:粘合剂,例如树胶、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶;赋形剂,例如磷酸二钙;崩解剂,例如玉米淀粉、马铃薯淀粉、藻酸等;润滑剂,例如硬脂酸镁;可以加入甜味剂,例如蔗糖、乳糖或糖精,或矫味剂,例如薄荷、冬青油或樱桃调味剂。若单位剂型是胶囊剂,则除了上述类型原料以外,还可以含有液体载体。还可以存在各种其它原料,作为包衣,或者改变单位剂型的物理形状。例如,片剂、丸剂或胶囊剂可以用虫胶、糖或二者包衣。糖浆剂或酏剂可以含有活性化合物,还含有蔗糖作为甜味剂、含有对羟基苯甲酸甲酯与丙酯作为防腐剂、含有染剂和调味剂,例如樱桃或橙味剂。用于制备任何单位剂型的任何原料都应当是药学纯的,并且在所用剂量下是基本无毒的。另外,活性化合物可以结合在缓释制剂中。
本发明也延及适合于局部用药的剂型,例如霜剂、洗剂和凝胶。在这些剂型中,可能需要对抗凝固肽进行修饰,以透过皮肤屏障。
药学上可接受的载体和/或稀释剂包括任何所有的溶剂、分散介质、包衣、抗细菌与抗真菌剂、等渗与吸收延迟剂等。这些介质和试剂对药学上的活性物质的用途是本领域所熟知的。除了在常规介质或试剂范围内与活性成分不相容的以外,本发明所针对的是其在治疗组合物中的用途。追加的活性成分也可以结合在组合物中。
尤为有利的是配制成肠胃外组合物的单位剂型,以便给药容易、剂量统一。这里所用的单位剂型指物理上离散的单元,适合作为单一剂量用于所治疗的哺乳动物;每个单元含有与所需药物载体缔合的预定量的活性物质,含量经过计算可产生所需的治疗效果。关于本发明的新颖的单位剂型的说明取决于并且直接依赖于(a)活性物质的独特性质和所要达到的特定治疗效果,(b)制剂领域固有的限制。
本发明所针对的有效量将因病痛的严重性和受治疗者的健康状况和年龄而异。一般来说,有效量可以从0.01ng/kg体重至约100mg/kg体重不等。或者,有效量为约0.1ng/kg体重至约100mg/kg体重,或为1.0ng/kg体重至约80mg/kg体重。
本发明的进一步特征更加充分地描述在下列实施例中。不过不言而喻的是,包括这些详细说明的目的仅仅在于对本发明进行例证。无论如何也不应当将实施例理解为对上述发明的广泛说明的限制。
实施例1
重组质粒p2GEXVpu和pPLVpu的构建
编码Vpu的可读框架(图1a)通过PCR从HIV-1基因组Ndel片段的cDNA克隆(HXB2分离物,McFarlane Burnet Centre,Melbourne,Australia)扩增。选择天然Pfu DNA聚合酶(Stratagene;0.035U/μl)催化PCR反应,以尽可能地减少由酶的校正活性所引起的PCR误差。5’有意义引物AGTAGGATCCATGCAACCTATACC(<400>2)引入BamH1位点(带下划线的),用于与p2GEX(41)中GST基因的3’端进行框架内克隆。这种引物也修复vpu基因的起始密码子(粗体的T置换C),后者是HXB2分离物中的苏氨酸密码子。3’反义引物TCTGGAATTCTACAGATCATCAAC(<400>3)向PCR产物的另一端引入EcoR1位点(带下划线的),以便于克隆。在Perkin-Elmer热循环装置内,在0.5ml薄壁Eppendorf试管中,以94℃下45秒、55℃下1分钟和72℃下1分钟为一个周期循环30次,将268bp片段纯化,用BamH1和EcoR1消化,再与通过用相同的两种酶消化而制得的p2GEX连接。所得重组质粒阐述在图1b中。使用Applied Biosystems染剂-终止剂试剂盒,将完整的Vpu可读框架和BamH1与EcoR1连接位点进行循环定序,以确定DNA序列。
为了制备Vpu可读框架用以插入pPL451表达质粒,首先将p2GEXVpu用BamH1消化,在dNTP的存在下,将5’碱基突出端填充Klenow DNA聚合酶。然后通过用EcoR1消化,释放Vpu编码片段,用琼脂糖凝胶纯化,再与已经用Hpa1和EcoR1消化过的pPL451连接。蛋白质印迹随后确认,在42℃下诱导培养物以使PR和PL启动子的cI857阻抑物失活之后,pPLVpu构建物(图1c)表达Vpu。
实施例2
增加用于Vpu免疫鉴定的多克隆抗体
利用Applied Biosystems477A型机械,在BiomolecularResource Facility(ANU,Australia)中合成相当于Vpu的C-端20个氨基酸残基的肽CALVEMGVEMGHHAPWDVDDL(<400>4)。通过N-端半胱氨酸残基,将该肽与聚赖氨酸内核偶联,制备多抗原肽(MAP)(Lu等,1991)。MAP用于使兔子获得免疫,用于产生识别Vpu C-端的多克隆抗血清。关于免疫方法,将1mg MAP肽溶于1.25ml MTPBS(16mM Na2HPO4,4mM NaH2PO4,150mM NaCl,pH 7.3),用1.25ml弗氏完全佐剂乳化,在多个皮下部位注射在兔子背部。强化注射使用弗氏不完全佐剂,与血清取样间隔至少4周,后者是在注射后10-14天进行的。
实施例3
涉及抗体的技术
利用来自Pierce的ImmunopureTM Ag/Ab固定试剂盒,纯化来自兔血清的肽特异性抗体。按照试剂盒的说明,将合成肽通过其N-端半胱氨酸交联在5ml Sulfo LinkTM柱的基质上,将2.5ml Vpu免疫反应性血清加入到20ml Tris缓冲液(10mM,pH7.4)中,通过肽柱三次,以使抗体与肽进行最大程度的接触。柱子用20ml 10mM TrispH7.4洗涤,然后用补充了500mM NaCl的20ml相同缓冲液洗涤。所结合的抗体在5ml 100mM甘氨酸/150mM NaCl,pH2.5中洗脱,立即向洗脱液中加入250μl 1M Tris pH9.0进行中和,相对MTPBS透析过夜。
如前文所述(Harlow和Lane,1988),利用双官能交联剂二甲基庚二亚胺(dimethylpimelimidate),将200μg纯化抗体与100μl蛋白A琼脂糖珠粒(Schleicher和Schnell)共价交联,构建抗Vpu免疫亲和柱。
在大约5倍过量的纯化抗体的存在下培养样本(室温下1小时),然后加入过量的蛋白A琼脂糖,培养30分钟,离心使Vpu-抗体复合物形成颗粒,进行Vpu的免疫沉淀法。上清液随后在电生理学双分子层实验中用作对照,用蛋白质印迹法进行试验,以确认Vpu已经完全被除去了。利用minigel仪器和预灌注的凝胶(Novex),在同质18%SDS聚丙烯酰胺凝胶上对蛋白质样本进行电泳。装上凝胶之前,样本用SDS(最终浓度3.2%)和巯基乙醇(最终浓度0.8%)在60℃下处理5分钟。用考马斯亮蓝R250或者通过银染色法观察蛋白质色带。
关于蛋白质印迹,利用半干燥的转移仪器(Pharmacia LKB),将蛋白质从丙烯酰胺凝胶转移到PVDF膜上。印迹与多克隆抗血清或纯化抗体、羊抗兔碱性磷酸酶缀合物和Western BlueTM稳定化的底物(Promega)进行连续反应之后,检测Vpu。
实施例4
从大肠埃希氏杆菌纯化重组Vpu
在强换气条件下,含有p2GEXVpu的大肠埃希氏杆菌菌株XL1-蓝细胞培养物在30℃LB培养基中生长,培养基内补充有葡萄糖(6g/L)和氨苄西林(50mg/L),生长到密度大约为250克莱特单位时加入IPTG,至最终浓度为0.01mM,继续生长4小时。最终的培养物浓度大约为280克莱特单位。由于早期实验揭示被表达的GST-Vpu融合蛋白大部分与细胞碎片和膜部分缔合,采用Varadhachary和Maloney的方法(Varadhachary和Maloney,1990)分离渗透性被破坏的空细胞(与细胞碎片和膜部分结合),用于最初的纯化步骤。将细胞收获,洗涤,称重,再次悬浮在10ml/g湿重的MTPBS中,后者含有DTT(1mM)和MgCl2(10mM)。加入溶菌酶(0.3mg/ml;鸡蛋白;Sigma),在冰上培养30分钟,同时小心地搅拌,然后在37℃下培养5分钟。在12000g下使对渗透压敏感的细胞形成颗粒,再次悬浮在水中至原始体积,使细胞破裂。悬浮液然后用10x缓冲储备溶液配制成1x MTPBS/DTT,离心分离空细胞,再次悬浮在MTPBS/DTT中,然后向其中按顺序加入甘油(至20%wt/vol)和CHAPS(至2%wt/vol),最终体积为原始体积的四分之一。将该混合物在冰上搅拌1小时,然后在400000g下离心1小时,以除去不溶物。在谷胱甘肽琼脂糖树脂(Sigma)上通过亲和色谱法,纯化洗涤剂提取物中的GST-Vpu融合蛋白。将树脂在50mM Tris pH7.5中彻底洗涤,后者含有甘油(5%)、DTT(1mM)和CHAPS(0.5%)(缓冲液A),然后释放融合蛋白的Vpu部分,通过将珠粒的50%(v/v)悬浮液用人凝血酶处理(100U/ml;37℃1小时),使Vpu部分从与树脂结合的GST中洗脱。向洗脱液中加入PMSF(0.5mM),以除去任何残留的凝血酶活性。将该Vpu部分在与BioRad HPLC连接的MA7Q阴离子交换柱上进一步纯化,用线性NaCl梯度(0-2M)的缓冲液A洗脱。
将Vpu在免疫亲和柱上纯化至同质性--用银染色凝胶法测定--如下:将含有Vpu的HPLC部分在NAP25柱(Pharmacia)上脱盐,洗脱在缓冲液A中,然后在室温下与抗体-琼脂糖珠粒混合1小时。彻底洗涤珠粒,通过增加盐浓度至2M,洗脱Vpu。利用BioRad染剂-结合测定法定量分析蛋白质。
实施例5
磷脂小泡内Vpu的重建
通过洗涤剂稀释法(New,1990)制备含有Vpu的蛋白脂质体。将溶解在氯仿中的脂质混合物(PE∶PC∶PS=5∶3∶2;脂质总量1mg)在氮气流下干燥,再次悬浮在0.1ml含有DTT(1mM)的磷酸钾缓冲液(50mM,pH7.4)中。加入25μl含有纯化Vpu的等分试样,然后加入辛基葡糖苷至最终浓度为1.25%(wt/vol)。将该混合物在液氮中冷冻、融化、在浴型超声处理器中进行超声处理(20-30秒),如此循环三次,然后迅速稀释在200体积的磷酸钾缓冲液中。在400000g下离心1小时,以收集蛋白脂质体,再次悬浮在大约150μl的磷酸盐缓冲液中。
实施例6
测定离子通道的活动
利用别处所述的标准技术(Miller,1986和Piller等,1996),试验了纯化Vpu诱导平面脂质双分子层通道活动的能力。利用DelrinTM塑料膜分离CIS和TRANS腔内的溶液,塑料膜含有直径大约100μm的微小循环孔,将脂质双分子层涂在该孔的对面,以形成高抗电性封口。用棕榈酰-油酰-磷脂酰-乙醇胺与棕榈酰-油酰-磷脂酰-胆碱(Avanti Polar Lipids,Alabaster,Alabama)在正癸烷中的混合物(8∶2)涂双分子层。两腔内的溶液含有MES缓冲液(10mM,pH6.0),向其中加入不同浓度的NaCl或KCl。用AxopatchTM200放大器记录电流。两腔之间的电位可以控制在±200mV之间(相对于接地的CIS而言的TRANS)。将含有Vpu的等分试样加入到CIS腔内,既可作为洗涤溶液,也可在蛋白质掺入磷脂小泡内之后加入。
对腔进行搅拌,直到可观察到电流时为止。
实施例7
试验HMA和DMA对人单核细胞和巨噬细胞内HIV复制的作用
从外周血液中分离人单核细胞,培养24小时(一日龄单核细胞)或7天,使其分化为单核细胞衍生的巨噬细胞(MDM)。这些细胞然后与不合细胞的HIV分离物制剂接触,在培养基的完全吸入之前吸附2小时,用不含病毒的培养基洗涤一次,再次悬浮在新鲜的培养基中。使细胞在感染之前24小时或感染之后与50-10μM HMA或DMA接触。随后在感染后的不同时间,将在与药物接触的细胞和不与药物接触的细胞内的HIV复制与药物(对照)进行比较。利用HIV DNA PCR法(Fear等,1998)或ELISA法测定病毒复制的进展和程度,以量化培养物上清液中的p24(Kelly等,1998)。
实施例8
大肠埃希氏杆菌内Vpu的表达和纯化
构建质粒p2GEXVpu(图1),以在GST与Vpu可读框架之间造成框架内基因融合这种系统使IPTG诱导的与GST C-端融合的Vpu多肽表达成为可能,并且可以在谷胱甘肽琼脂糖上通过亲和色谱法纯化融合蛋白。
通过使培养物在30℃下生长至细胞浓度大约为250-300克莱特单位,并用低水平IPTG(0.01mM)诱导,可获得GST-Vpu表达的最佳水平。为了纯化GST-Vpu,将所诱导的细胞用溶菌酶处理,然后进行低速离心,可制备含有细胞碎片和质膜的混合细胞部分。使用两性离子洗涤剂CHAPS可以使大约50%的GST-Vpu蛋白从该部分增溶。采用谷胱甘肽-琼脂糖珠粒的亲和色谱法用于富集融合蛋白,凝血酶用于在融合配偶体之间的高亲和性凝血酶位点裂解融合蛋白,释放Vpu(图2A)。在从阴离子交换柱洗脱的部分中,Vpu是在银染色的凝胶上可见的主要蛋白质(图2B,带1)。最后,在免疫亲和柱上将Vpu纯化至明显为同质性(图2B,带2)。相当于免疫检测蛋白质的蛋白质带(从SDS-PAGE凝胶中切除)的N-端氨基酸序列经过确认,与Vpu是一致的。
实施例9
Vpu在磷脂双分子层内形成离子通道
为了测定Vpu的离子通道形成作用,进行平面磷脂双分子层的重建。当将纯化后的重组Vpu样本(含有7至70ng蛋白质)加入到双分子层仪器CIS腔内的1ml缓冲液中时,搅拌从2至30分钟不等的时间后检测电流波动(图3)。观察通道活动所花费的该时间大致与加入到腔内的蛋白质量有相互关系。当将对照缓冲液试样或对照脂质小泡加入到CIS腔内时没有检测到通道。在对照实验中,即使对腔搅拌超过一小时也可能没有通道活动的表现。
实施例10
Vpu通道的性质
在超过40名个体的实验中观察通道活动,其中的Vpu样本是从五种独立的纯化方法制备的。在不同的实验中,电流幅度在大范围内变化,同样似乎与所加入的蛋白质量有相互关系。所测量的最小和最大通道分别具有14pS和280pS的电导率。通道始终较小的条件是制备了含有Vpu的脂质小泡并使其与双分子层融合,而不是加入纯化蛋白质的洗涤剂溶液。这可能是因为前者方法包括用高浓度洗涤剂处理和稀释的步骤,这也许有利于大的聚集物破碎为单体。
电流幅度与电压之间呈线性关系,含有十倍梯度NaCl的溶液(500mM CIS;50mM TRANS)中的逆电位为+30mV(图3B)。若溶液含有KCl而不是NaCl,则得到近似的逆电位。在对膜的一侧所进行的5次实验中,溶液含有NaCl或KCl,平均逆电位为31.0±1.2mV(±SEM)。这比仅允许阳离子透过的选择性通道的预期值更趋于负值。采用Goldman-Hodgkin-Katz方程中的离子活动,得到PNa/PCl比约为5.5,说明通道也允许氯离子透过。用磷酸盐代替氯离子,试图降低阴离子电流。当采用磷酸钠梯度(150mM Na+& 100mM磷酸盐CIS;15mM Na+& 10mM磷酸盐TRANS,pH6.8)代替NaCl梯度时,逆电位为37.1±0.2(±SEM,n=2),再次说明阳离子/阴离子透过比约为5。(关于涉及磷酸盐溶液的计算,采用一价与二价阴离子的活动之和,并且假定这两种离子的透过性是相等的。)电流-电压曲线表现出在NaCl溶液中所没有见到的矫正。可以得出结论,由Vpu所形成的通道对Na+和K+的透过性是相等的,并且也可透过氯离子以及磷酸根离子,只是程度较低而已。
实施例11
用于筛选潜在的离子通道阻断药物的生物测定法
作为阻断Vpu离子通道的药物研究的一部分,有人开发了新颖的生物测定法,促进了在双分子层测定法中进行缓慢的筛选过程(Ewart等,1996)。这种生物测定法基于下列观察结果:大肠埃希氏杆菌内Vpu的表达形成位于质膜内的活性Vpu通道,该通道使跨膜钠梯度消失。作为这种Vpu通道活动的结果,被钠依赖性协同转运剂(例如脯氨酸或腺嘌呤)介导而蓄积在细胞内的代谢物从细胞内漏出的速度快于它们合成的速度,使代谢物的细胞内水平限制了细胞的生长。因此,表达Vpu的大肠埃希氏杆菌细胞不能生长在缺少腺嘌呤或脯氨酸的最低漏失培养基(minimal drop-out media)中。不过,在阻断Vpu通道的药物的存在下,细胞又能够重新建立它的跨膜钠梯度--由于膜内其它离子泵的作用--并且防止了代谢物的渗漏,使细胞能够生长。如下进行实验,以证明Vpu能够在大肠埃希氏杆菌质膜内形成钠通道:
为了在大肠埃希氏杆菌内表达未融合的Vpu,将Vpu的可读框架克隆在质粒pPL451(19)内,以创建重组质粒pPL-Vpu(图1b)。在这种载体中,在温度敏感性cI857阻抑物的控制下采用强大的PL和PRλ启动子,以推动表达,以便在30℃下生长时严格阻抑表达,而将温度升高至37℃与42℃之间则能够诱导表达。在琼脂培养皿上,含有pPL-Vpu的细胞生长在30℃和37℃下,但在42℃下不生长,而对照菌株在42℃下生长良好。含有pPL-Vpu的液体细胞培养物在30℃下生长至OD600=0.84,然后在42℃下生长两小时(最终细胞密度为OD600=0.75)。制备质膜部分,进行蛋白质印迹法分析,采用与Vpu C-端特异性结合的抗体,在大约16kDa处检测到单一的谱带,说明Vpu被表达并且与膜缔合(图2A,带5)。
实施例12
交叉供应实验揭示脯氨酸从表达Vpu的细胞中漏出
大肠埃希氏杆菌对脯氨酸的摄取特征已被充分地描述过,氨基酸向细胞内的活性转运已知利用钠梯度作为能源(Yamato等,1994)。为了检测是否发生脯氨酸渗漏,采用下列交叉供应测定法:播种脯氨酸与甲硫氨酸营养缺陷型大肠埃希氏杆菌菌株(Met-Pro-)的菌苔,灌注为软琼脂,覆盖在缺少脯氨酸但含有甲硫氨酸的最低漏失培养皿上。将无菌多孔滤片用含有pPL451对照质粒或pPL-Vpu的Met+Pro+菌株(XL-1蓝)接种,放置在软琼脂上。然后将培养皿在37℃或30℃下培养两天。之后,明显看到在用含有pPL-Vpu的细胞接种并在37℃下培养的滤片周围,Met-Pro-菌株呈晕轮状生长(图4A)。这种生长只能由于滤片上脯氨酸从表达Vpu的细胞内渗漏。对照菌株在37℃下显然没有这种渗漏,培养皿上的两种菌株在30℃下也都不生长(图4B)。
与脯氨酸的转运相反,大肠埃希氏杆菌甲硫氨酸通透酶已知属于ABC转运蛋白类(Rosen,1987),因此能够由ATP提供能量。进行上述相同的交叉供应实验,但是将Met-Pro-菌株涂在缺少甲硫氨酸而含有脯氨酸的最低漏失培养皿上。这种菌株在所有滤片周围都没有明显生长(图4C),说明即使Vpu被表达,甲硫氨酸也不从XL-1蓝细胞中漏出。
实施例13
表达Vpu的大肠埃希氏杆菌细胞在生长的外部培养基中需要腺嘌呤
人们观察到,由于腺嘌呤合成途径中尚未加以特征描述的突变,表达Vpu的XL1-蓝菌株大肠埃希氏杆菌在37℃下的生长依赖于培养基中存在的腺嘌呤。这使开发比上述脯氨酸交叉供应测定法更为简单的Vpu离子通道活动生物测定法成为可能:将含有pPL-Vpu质粒的XL1-蓝细胞菌苔涂在培养基中缺少腺嘌呤的琼脂糖培养皿上,将试验其Vpu通道抑制作用的药物的少量试样分散地点在琼脂糖上,将培养皿在37℃下培养适当的时间(12-36小时)。特定的药物点样位置周围有晕轮状生长,说明药物已经抑制了Vpu离子通道活动的表达,后者在没有药物的存在下是阻止生长的。
实施例14
生物测定法揭示5-(N,N-亚己基)阿米洛利是潜在的通道阻断剂
利用该测定法,试验了大量金刚烷胺衍生物,但是发现它们都不影响通道活动。不过,在试验大量阿米洛利衍生物时,5-(N,N-亚己基)阿米洛利(HMA)点样位置周围的晕轮状生长鉴定了该药物是潜在的Vpu通道阻断剂(图5)。未取代的阿米洛利在这些培养皿上不产生细菌生长的晕轮。
实施例15
平面脂质双分子层实验确认HMA是Vpu通道抑制剂
HMA对Vpu离子通道活动的抑制作用在平面脂质双分子层实验中得到确认(图6),其中发现浓度为50-250μM的HMA阻断离子流经通道。将母体化合物阿米洛利和另一种衍生物5-(N,N-二甲基)阿米洛利(DMA)类似地在平面脂质双分子层实验中进行试验:发现DMA抑制通道活动,不过没有HMA那么强大。阿米洛利本身在这些浓度下没有通道阻断剂的活性。
实施例16
HMA和DMA抑制人单核细胞和巨噬细胞内的HIV-1复制
进行随后的试验,以确定HMA和DMA是否存在抗病毒活性。进行了两项试验,以特征化描述药物对人单核细胞和巨噬细胞内HIV复制的作用:a)利用PCR类测定法检测从HIV基因组逆转录新近合成的DNA,这是病毒复制的早期阶段;b)利用ELISA法量化病毒蛋白p24的产生,这反映病毒复制的晚期阶段。PCR测定的结果说明50μM的DMA抑制细胞内HIV DNA的合成;HMA在50μM下是细胞毒性的--在该药物的更低浓度下进行了进一步的试验。p24 ELISA结果说明DMA(50μM,没有用数据表示出来)和非毒性水平(10μM)下的HMA(图7)都明显地抑制HIV病毒体的合成;图7A显示HMA对单核细胞的作用,图7B显示HMA对巨噬细胞的作用。
本领域技术人员将领会到,这里所描述的发明容易进行上述具体内容以外的变化和修改。不言而喻的是本发明包括所有这样的变化和修改。本发明也包括本说明书中单独或共同提到或指出的所有步骤、特征、组合物和化合物,以及任意两个或多个所述步骤或特征的所有任意组合。
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         20                  25                  30Ile Leu Arg Gln Arg Lys Ile Asp Arg Leu Ile Asp Arg Leu Ile Glu
     35                  40                  45Arg Ala Glu Asp Ser Gly Asn Glu Ser Glu Gly Glu Ile Ser Ala Leu
 50                  55                  60Val Glu Met Gly Val Glu Met Gly His His Ala Pro Trp Asp Val Asp65                  70                  75                  80Asp Leu<210>2<211>24<212>DNA<213>HIV<400>2agtaggatcc atgcaaccta tacc                                       24<210>3<211>24<212>DNA<213>HIV<400>3tctggaattc tacagatcat caac                                       24<210>4<211>21<212>PRT<213>HIV<400>4Cys Ala Leu Val Glu Met Gly Val Glu Met Gly His His Ala Pro Trp1               5                  10                  15Asp Val Asp Asp Leu
         20

Claims (49)

1、减少、延缓或抑制HIV机能活动的方法,该HIV已经感染了哺乳动物宿主细胞,所述方法包括在足以减量调节所述宿主细胞的膜离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间。
2、根据权利要求1的方法,其中所述膜离子通道是Vpu离子通道。
3、根据权利要求3的方法,其中所述HIV机能活动是HIV的复制。
4、根据权利要求3的方法,其中所述宿主细胞是巨噬细胞。
5、根据权利要求3的方法,其中所述宿主细胞是单核细胞。
6、根据权利要求1至5任意一项的方法,其中所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。
7、根据权利要求6的方法,其中所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。
8、根据权利要求7的方法,其中所述阿米洛利类似物是HMA或其功能等价物。
9、根据权利要求8的方法,其中所述HMA包含下列结构:
Figure A9981201900021
10、根据权利要求7的方法,其中所述阿米洛利类似物是DMA或其功能等价物。
11、根据权利要求10的方法,其中所述DMA包含下列结构:
Figure A9981201900031
12、哺乳动物HIV感染或AIDS的治疗和/或预防方法,所述方法包括在足以减量调节被HIV感染的哺乳动物宿主细胞的Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的药剂对所述哺乳动物给药一定时间,其中所述Vpu机能活动减少、延缓或抑制所述HIV的机能活动。
13、根据权利要求12的方法,其中所述HIV机能活动是HIV的复制。
14、根据权利要求13的方法,其中所述宿主细胞是巨噬细胞。
15、根据权利要求14的方法,其中所述宿主细胞是单核细胞。
16、根据权利要求12至15任意一项的方法,其中所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。
17、根据权利要求16的方法,其中所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。
18、根据权利要求17的方法,其中所述阿米洛利类似物是HMA或其功能等价物。
19、根据权利要求18的方法,其中所述HMA包含下列结构:
20、根据权利要求17的方法,其中所述阿米洛利类似物是DMA或其功能等价物。
21、根据权利要求20的方法,其中所述DMA包含下列结构:
Figure A9981201900041
22、药剂在药物制备中的用途,该药物用于哺乳动物HIV感染和/或AIDS的治疗性和/或预防性处理,该药剂减少、延缓或抑制被HIV感染的细胞的Vpu离子通道机能活动。
23、根据权利要求22的用途,其中所述机能活动是HIV复制的介导作用。
24、根据权利要求22或23的用途,其中所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。
25、根据权利要求24的用途,其中所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。
26、根据权利要求25的用途,其中所述阿米洛利类似物是HMA或其功能等价物。
27、根据权利要求26的用途,其中所述HMA包含下列结构:
Figure A9981201900042
28、根据权利要求25的用途,其中所述阿米洛利类似物是DMA或其功能等价物。
29、根据权利要求28的用途,其中所述DMA包含下列结构:
30、减少、延缓或抑制受治疗者Vpu离子通道机能活动的方法,所述方法包括在足以抑制Vpu离子通道机能活动的条件下,将有效量的阿米洛利类似物或其功能等价物对所述受治疗者给药一定时间。
31、根据权利要求30的方法,其中所述Vpu离子通道活动是HIV复制的Vpu离子通道介导作用。
32、根据权利要求30或31的方法,其中所述阿米洛利类似物包含吡嗪环5-位氨基的取代或其功能等价物。
33、根据权利要求32的方法,其中所述阿米洛利类似物是HMA或其功能等价物。
34、根据权利要求33的方法,其中所述HMA包含下列结构:
35、根据权利要求32的方法,其中所述阿米洛利类似物是DMA或其功能等价物。
36、根据权利要求35的方法,其中所述DMA包含下列结构:
Figure A9981201900053
37、用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的药剂。
38、根据权利要求37的药剂,其中所述Vpu离子通道机能活动是HIV复制的介导作用。
39、根据权利要求38的药剂,其中所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。
40、根据权利要求39的药剂,其中所述阿米洛利药剂是HMA或其功能等价物。
41、根据权利要求40的药剂,其中所述HMA包含下列结构:
Figure A9981201900061
42、根据权利要求39的药剂,其中所述阿米洛利药剂是DMA或其功能等价物。
43、根据权利要求42的药剂,其中所述DMA包含下列结构:
Figure A9981201900062
44、用于减少、延缓或抑制Vpu离子通道机能活动的药物组合物,所述组合物包含按照权利要求1至21任意一项所定义的药剂和一种或多种药物可接受的载体和/或稀释剂。
45、根据权利要求44的药物组合物,其中所述药剂是阿米洛利类似物或其功能等价物。
46、根据权利要求45的药物组合物,其中所述阿米洛利类似物是HMA或其功能等价物。
47、根据权利要求46的药物组合物,其中所述HMA包含下列结构:
Figure A9981201900071
48、根据权利要求44的药物组合物,其中所述阿米洛利类似物是DMA或其功能等价物。
49、根据权利要求48的药物组合物,其中所述DMA包含下列结构:
Figure A9981201900072
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