RU2804300C2 - Demethylation for treatment of eye disease - Google Patents
Demethylation for treatment of eye disease Download PDFInfo
- Publication number
- RU2804300C2 RU2804300C2 RU2020142988A RU2020142988A RU2804300C2 RU 2804300 C2 RU2804300 C2 RU 2804300C2 RU 2020142988 A RU2020142988 A RU 2020142988A RU 2020142988 A RU2020142988 A RU 2020142988A RU 2804300 C2 RU2804300 C2 RU 2804300C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- age
- elovl2
- eye
- eye disease
- amd
- Prior art date
Links
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Данная заявка заявляет приоритет по предварительным заявкам США № 62/683292 и № 62/716554, поданным 11 июня 2018 года и 9 августа 2018 года, соответственно, которые включены в данный документ посредством ссылки.This application claims priority to U.S. Provisional Application No. 62/683292 and No. 62/716554, filed June 11, 2018 and August 9, 2018, respectively, which are incorporated herein by reference.
ПЕРЕЧЕНЬ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙLIST OF SEQUENCES
Данная заявка содержит Перечень Последовательностей, который был подан в электронном виде в формате ASCII и полностью включен в данный документ посредством ссылки. Указанная копия ASCII, созданная 20 мая 2019 года, названа 24978-0488_SL.txt и содержит 17 271 байт.This application contains a Sequence Listing that was filed electronically in ASCII format and is incorporated herein by reference in its entirety. The ASCII copy in question, created on May 20, 2019, is named 24978-0488_SL.txt and contains 17,271 bytes.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение относится к области офтальмологии и области клеточной биологии. В частности, данное изобретение относится к лечению возрастной макулярной дегенерации (ВМД) и других глазных заболеваний.This invention relates to the field of ophthalmology and the field of cell biology. In particular, this invention relates to the treatment of age-related macular degeneration (AMD) and other eye diseases.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE ART
С точки зрения популяции, хронологический возраст, возможно, является наиболее важной биологической особенностью при прогнозировании возрастных рисков заболеваний, умственной и физической работоспособности, и смертности [1]. Однако, использование хронологического возраста при объяснении значительной биологической вариации среди людей одного возраста ограничено. Биологический возраст представляет собой концепцию, которая пытается количественно оценить различные состояния старения под влиянием образа жизни, генетики, заболевания и окружающей среды. Выбор окружающей среды и образа жизни, такой как курение и диета, также имеет четкие последствия в отношении ассоциированных с возрастом заболеваний [2]. В то время как эпидемиологические исследования преуспели в предоставлении количественных оценок их воздействия на продолжительность жизни человека, достижения в области молекулярной биологии теперь дают возможность выйти за рамки демографических вопросов смертности и уточнить конкретные эффекты заболевание и других факторов на старение отдельных организмов. From a population perspective, chronological age is perhaps the most important biological feature in predicting age-related risks of disease, mental and physical performance, and mortality [1]. However, the use of chronological age in explaining significant biological variation among individuals of the same age is limited. Biological age is a concept that attempts to quantify the various states of aging influenced by lifestyle, genetics, disease, and environment. Environmental and lifestyle choices such as smoking and diet also have clear consequences for age-associated diseases [2]. While epidemiological studies have succeeded in providing quantitative estimates of their impact on human lifespan, advances in molecular biology now make it possible to move beyond demographic questions of mortality and clarify the specific effects of disease and other factors on the aging of individual organisms.
Была разработана количественная модель старения, основанная на паттернах метилирования ДНК по всему геному с использованием измерений 470000 CpG маркеров из образцов цельной крови большой группы людей, охватывающей широкий возрастной диапазон [3]. Этот способ является очень точным при прогнозировании возраста, а также может различать соответствующие факторы старения, включая пол, генетические варианты и заболевание [3, 4]. Модель работает в многих тканях, предполагая возможность общих молекулярных часов, частично регулируемых изменениями в метиломе. Кроме того, эти паттерны метилирования сильно коррелируют с клеточным увяданием и старением. Наблюдалось, что некоторые гены становятся все более метилированными с увеличением хронологического возраста. Как показала модель старения, ELOVL2 (Elongation Of Very Long Chain Fatty Acids-Like 2), в частности, очень надежно показывает повышение метилирования по мере старения человека [3]. A quantitative model of aging was developed based on genome-wide DNA methylation patterns using measurements of 470,000 CpG markers from whole blood samples of a large population spanning a wide age range [3]. This method is highly accurate in predicting age and can also distinguish between relevant aging factors including gender, genetic variants and disease [3, 4]. The model works across multiple tissues, suggesting the possibility of a general molecular clock regulated in part by changes in the methylome. In addition, these methylation patterns are highly correlated with cellular decline and aging. Some genes have been observed to become increasingly methylated with increasing chronological age. How showed a model of aging,ELOVL2(Elongation Of Very Long Chain Fatty Acids-Like 2), in particular, very reliably shows an increase in methylation as a person ages [3].
ELOVL2 кодирует трансмембранный белок, участвующий в синтезе длинных (C22 и C24) ω3 и ω6 полиненасыщенных жирных кислот (VLC-PUFA) [5]. В частности, ELOVL2 способен превращать докозапентаеновую кислоту (ДПК) (22:5n-3) в 24:5n-3, которая является предшественником 22:6n-3, докозагексаеновой кислоты (ДГК) [6]. ДГК представляет собой основную полиненасыщенную жирную кислоту (ПНЖК) в сетчатке и мозге. Ее присутствие в фоторецепторах способствует здоровому функционированию сетчатки и защищает от повреждений ярким светом и окислительного стресса. Низкая экспрессия ELOVL2 была связана с низким уровнем ДГК [7], что, в свою очередь, среди множества других дегенеративных заболеваний сетчатки, было связано с возрастной макулярной дегенерацией (ВМД) [8]. В общем, ПНЖК участвуют в ключевых биологических функциях, включая продуцирование энергии, модуляцию воспаления, и поддержание целостности клеточной мембраны. Следовательно, возможно, что метилирование ELOVL2 играет роль в процессе старения через регуляцию различных биологических путей. ELOVL2 encodes a transmembrane protein involved in the synthesis of long (C22 and C24) ω3 and ω6 polyunsaturated fatty acids (VLC-PUFA) [5]. In particular, ELOVL2 is capable of converting docosapentaenoic acid (DPA) (22:5n-3) into 24:5n-3, which is the precursor of 22:6n-3, docosahexaenoic acid (DHA) [6]. DHA is the major polyunsaturated fatty acid (PUFA) in the retina and brain. Its presence in photoreceptors promotes healthy retinal function and protects against damage from bright light and oxidative stress. Low ELOVL2 expression has been associated with low DHA levels [7], which in turn, among many other retinal degenerative diseases, has been associated with age-related macular degeneration (AMD) [8]. In general, PUFAs are involved in key biological functions, including energy production, modulation of inflammation, and maintenance of cell membrane integrity. Therefore, it is possible that ELOVL2 methylation plays a role in the aging process through the regulation of various biological pathways.
ВМД представляет собой дегенеративное заболевание макулы, ведущую причину слепоты среди пожилых людей в развитых странах. Это многофакторное заболевание, связанное с генетическими, экологическими и метаболическими факторами, и на сегодняшний день от него не существует лечения или эффективной профилактики. Ряд генов был идентифицирован как факторы риска, но многие из них до сих пор неизвестны. По мере прогрессирования ВМД, центр зрения становится расплывчатым, и со временем могут образоваться слепые пятна. ВМД встречается в двух формах: влажная ВМД и сухая ВМД. При сухой ВМД, которая поражает около 90% пациентов с ВМД, очаговое отложение бесклеточного полиморфного мусора, называемого друзами, обычно является первыми наблюдаемыми клиническими признаками заболевания. ELOVL4, другая элонгаза жирных кислот, участвующая в синтезе VLC-PUFA (полиненасыщенные жирные кислоты с очень длинной цепью), участвует в макулярной дистрофии Штаргардта, ювенильной форме дегенерации желтого пятна, вызывающей потерю зрения [9, 10]. AMD is a degenerative disease of the macula and a leading cause of blindness among older adults in developed countries. It is a multifactorial disease associated with genetic, environmental and metabolic factors, and there is currently no cure or effective prevention. A number of genes have been identified as risk factors, but many are still unknown. As AMD progresses, the center of vision becomes blurred and blind spots may form over time. AMD occurs in two forms: wet AMD and dry AMD. In dry AMD, which affects about 90% of AMD patients, focal deposition of acellular polymorphic debris called drusen is usually the first clinical sign of the disease observed. ELOVL4 , another fatty acid elongase involved in the synthesis of VLC-PUFA (very long chain polyunsaturated fatty acids), is involved in Stargardt macular degeneration, a juvenile form of macular degeneration causing vision loss [9, 10].
ВМД была связана с окислительным стрессом в сетчатке [11]. Окислительный стресс может привести к воспалению и способствовать развитию активации макрофагов [12]. Было показано, что окисленные фосфолипиды являются надежными маркерами окислительного стресса, и они инициируют воспаление, связываясь с пигментным эпителием сетчатки (ПЭС) и макрофагами, активируя нижележащие воспалительные каскады [13]. Белки и липиды, модифицированные окислением, также были обнаружены в друзе и мембране Бруха [14]. Фосфатидилхолин, высокообогащенный в сетчатке фосфолипид, содержит фосфохолин головной группы. Окислительный эпитоп фосфохолина может быть распознан естественным антителом к фосфохолину, TEPC-15 [15], и было показано, что он колокализуется с друзами в глазах человека с ВМД [16]. Также обнаружено, что HTRA1, один из основных белков, ассоциированных с ВМД, колокализируется с друзами в глазах с ВМД [17]. Кроме того, несколько компонентов каскада комплемента, включая фрагменты комплемента C3, C5 и комплекс мембранной атаки C5b-9, были обнаружены в составе друз [18].AMD has been associated with oxidative stress in the retina [11]. Oxidative stress can lead to inflammation and promote macrophage activation [12]. Oxidized phospholipids have been shown to be reliable markers of oxidative stress, and they initiate inflammation by binding to the retinal pigment epithelium (RPE) and macrophages, activating downstream inflammatory cascades [13]. Proteins and lipids modified by oxidation have also been found in drusen and Bruch's membrane [14]. Phosphatidylcholine, a highly enriched phospholipid in the retina, contains a head group phosphocholine. The oxidative epitope of phosphocholine can be recognized by the natural phosphocholine antibody, TEPC-15 [15], and has been shown to colocalize with drusen in human eyes with AMD [16]. HTRA1, one of the major AMD-associated proteins, has also been found to colocalize with drusen in eyes with AMD [17]. In addition, several components of the complement cascade, including complement fragments C3, C5 and the membrane attack complex C5b-9, have been found within drusen [18].
Необходимы новые способы лечения возрастной макулярной дегенерации. New treatments for age-related macular degeneration are needed.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Данное изобретение предлагает способы лечения возрастных глазных заболеваний и патологий. В некоторых вариантах осуществления, способы включают в себя введение нуждающемуся в этом пациенту эффективного количества одного или более соединений деметилирующих нуклеиновую кислоту. Данное изобретение предлагает способы лечения возрастных глазных заболеваний.This invention provides methods for treating age-related eye diseases and pathologies. In some embodiments, the methods include administering to a patient in need thereof an effective amount of one or more nucleic acid demethylating compounds. This invention provides methods for treating age-related eye diseases.
В вариантах осуществления, данное изобретения предполагает то, что возрастное глазное заболевание или патология представляет собой возрастную макулярную дегенерацию.In embodiments, this invention contemplates that the age-related eye disease or pathology is age-related macular degeneration.
В вариантах осуществления, данное изобретения предполагает то, что выбранное деметилирующее соединение из группы, состоящей из 5-азацитидина, децитабина, зебуларина, прокаинамида, прокаина, гидралазина, вальпроевой кислоты и ЭГКГ.In embodiments, this invention contemplates that the selected demethylating compound is from the group consisting of 5-azacytidine, decitabine, zebularine, procainamide, procaine, hydralazine, valproic acid and EGCG.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает приготовление композиции для офтальмологического введения.In embodiments, this invention provides the preparation of a composition for ophthalmic administration.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает парентеральное введения в глаз.In embodiments, this invention provides parenteral administration to the eye.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает способы лечения возрастного глазного заболевания или патологии, включающие в себя повышение экспрессии ELOVL2 у пациента, нуждающегося в этом.In embodiments, the present invention provides methods for treating an age-related ocular disease or pathology comprising increasing the expression of ELOVL2 in a patient in need thereof.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает увеличение экспрессии путем деметилирования промотора ELOVL2.In embodiments, the present invention provides increased expression by demethylation of the ELOVL2 promoter.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает увеличение экспрессии путем введения пациенту, нуждающемуся в этом, эффективного количества мРНК ELOVL2 с использованием доставки аденоассоциированным вирусом.In embodiments, the present invention provides an increase in expression by administering to a patient in need thereof an effective amount of ELOVL2 mRNA using adeno-associated virus delivery.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает офтальмологическую фармацевтическую композицию, содержащую соединение, деметилирующее нуклеиновую кислоту, в офтальмологически приемлемом препарате.In embodiments, the present invention provides an ophthalmic pharmaceutical composition comprising a nucleic acid demethylating compound in an ophthalmologically acceptable preparation.
В вариантах осуществления, данное изобретения предлагает выбор деметилирующего соединения из группы, состоящей из 5-азацитидина, децитабина, зебуларина, прокаинамида, прокаина и ЭГКГ.In embodiments, the present invention provides a selection of a demethylating compound from the group consisting of 5-azacytidine, decitabine, zebularine, procainamide, procaine and EGCG.
В других вариантах осуществления, способы включают в себя введение эффективного количества мРНК ELOVL2 нуждающемуся субъекту с использованием доставки аденоассоциированным вирусом.In other embodiments, the methods include administering an effective amount of ELOVL2 mRNA to a subject in need using adeno-associated virus delivery.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
Фиг. 1A-1D показывают экспрессию и метилирование ELOVL2 в клетках WI-38. Фиг. 1А показывает экспрессию ELOVL2 с помощью кПЦР в клетках WI-38 при УП35, 45, 55. Более высокий % от вносимого показывает более высокое метилирование ДНК. (**p <0,005 дисперс. анализ, *p<0,05, t-критерий). Фиг. 1B показывает уровень метилирования в промоторной области ELOVL2 в клетках WI-38 путем иммунопреципитации метилированной ДНК с последующей кПЦР. Праймеры амплифицируют область, содержащую маркеры CpG cg16867657, cg24724428 и cg21572722. Фиг. 1С показывает пролиферацию клеток WI-38 с нокдауном и контроля с нокдауном люциферазы, измеренную по площади поверхности, покрытой с течением времени. Фиг. 1D показывает процент старения при окрашивании бета-галактозидазой в клетках WI-38 с нокдауном. (n=3, *p <0,05, **p <0,005, t-критерий).Fig. 1A-1D show expression and methylation of ELOVL2 in WI-38 cells. Fig. Figure 1A shows ELOVL2 expression by qPCR in WI-38 cells at LP35, 45, 55. Higher % input shows higher DNA methylation. (**p <0.005 ANOVA, *p<0.05, t-test). Fig. 1B shows the level of methylation in the ELOVL2 promoter region in WI-38 cells by immunoprecipitation of methylated DNA followed by qPCR. The primers amplify the region containing the CpG markers cg16867657, cg24724428 and cg21572722. Fig. 1C shows the proliferation of WI-38 knockdown and luciferase knockdown control cells measured by surface area covered over time. Fig. 1D shows the percentage of senescence by beta-galactosidase staining in WI-38 knockdown cells. (n=3, *p <0.05, **p <0.005, t-test).
Фиг. 2A-2C показывают манипулирование метилированием ДНК в клетках УП52 WI-38. Фиг. 2А показывает метилирование промотора ELOVL2, измеренное с помощью MeDIP с последующей кПЦР в необработанных контрольных и обработанных 5-азацитидином клетках WI-38. Фиг. 2B показывает экспрессию ELOVL2 с помощью кПЦР в необработанных контрольных и обработанных 5-азацитидином клетках WI-38. Фиг. 2С показывает процент старения при окрашивании бета-галактозидазой в клетках WI-38, обработанных 2 мкМ 5-азацитидином. (n=3, *p <0,05, t-критерий).Fig. 2A-2C show manipulation of DNA methylation in UP52 WI-38 cells. Fig. 2A shows ELOVL2 promoter methylation measured by MeDIP followed by qPCR in untreated control and 5-azacytidine-treated WI-38 cells. Fig. 2B shows ELOVL2 expression by qPCR in untreated control and 5-azacytidine-treated WI-38 cells. Fig. 2C shows the percentage of senescence by beta-galactosidase staining in WI-38 cells treated with 2 μM 5-azacytidine. (n=3, *p <0.05, t-test).
Фиг. 3A-3E показывают ELOVL2 и сетчатку. Фиг. 3А показывает экспрессию ELOVL2 в мышиной сетчатке с помощью кПЦР у мышей разного возраста. Фиг. 3В показывает вестерн-блот ELOVL2 в мышиной сетчатке разного возраста; звездочка - неспецифическая полоса. Фиг. 3С показывает метилирование промотора ELOVL2 в сетчатке мышей разного возраста. Фиг. 3D показывает автофлуоресцентную визуализацию мышей дикого типа в возрасте 2, 6, 12 и 24 месяцев. Репрезентативные следы ответов палочек ЭРГ показаны под изображениями. Фиг. 3E показывает ответ палочек у мышей разного возраста, показанный через амплитуду b-волны ЭРГ (n=4, **p<0,005, дисперс. анализ).Fig. 3A-3E show ELOVL2 and the retina. Fig. 3A shows ELOVL2 expression in mouse retina by qPCR in mice of different ages. Fig. 3B shows a Western blot of ELOVL2 in mouse retinas of different ages; asterisk - nonspecific stripe. Fig. Figure 3C shows methylation of the ELOVL2 promoter in the retina of mice of different ages. Fig. 3D shows autofluorescence imaging of wild-type mice at 2, 6, 12, and 24 months of age. Representative traces of rod ERG responses are shown below the images. Fig. 3E shows the rod response in mice of different ages as shown through ERG b-wave amplitude (n=4, **p<0.005, ANOVA).
Фиг. 4A-4E показывают фенотипы сетчатки у мутированных мышей ELOVL2. Фиг. 4А показывает CRISPR-Cas9 опосредованную стратегию изменения субстратной специфичности ELOVL2. Фиг. 4A раскрывает SEQ ID NOS 17-20, соответственно, в порядке появления. Фиг. 4В показывает аутофлуоресцентную визуализацию глазного дна мышей дикого типа и гомозиготных мутированных мышей. Ответы ЭРГ палочек показаны в виде графиков под изображениями. Фиг. 4С показывает амплитуду b-волны палочек из ЭРГ у 6-месячных мышей дикого типа и мышей с мутацией сдвига рамки считывания. Фиг. 4D показывает иммуноокрашивание Htra1 и T-15 в мышиной сетчатке ДТ и C217W. Стрелки указывают на друзеноподобные агрегаты. Фиг. 4Е показывает количественное определение друзеноподобных агрегатов, положительных по HTRA1 и T-15. (n=4, *p<0,05, **p<0,005, t-критерий).Fig. 4A-4E show retinal phenotypes in ELOVL2 mutant mice. Fig. 4A shows a CRISPR-Cas9 mediated strategy to alter the substrate specificity of ELOVL2. Fig. 4A discloses SEQ ID NOS 17-20, respectively, in order of appearance. Fig. 4B shows autofluorescence imaging of the fundus of wild-type and homozygous mutant mice. Rod ERG responses are shown as graphs below the images. Fig. Figure 4C shows rod b-wave amplitude from the ERG in 6-month-old wild-type and frameshift mutant mice. Fig. 4D shows Htra1 and T-15 immunostaining in WT and C217W mouse retinas. Arrows indicate drusen-like aggregates. Fig. 4E shows quantification of drusen-like aggregates positive for HTRA1 and T-15. (n=4, *p<0.05, **p<0.005, t-test).
Фиг. 5A-5D показывают инъекцию 5-азацитидина в мышиные глаза. Фиг. 5А показывает метилирование ELOVL2 в мышиных сетчатках, после внутриглазной инъекции ФСБ или 5-азацитидина, с помощью MeDIP. Фиг. 5B показывает экспрессию ELOVL2 в сетчатках после внутриглазной инъекции ФСБ или 5-азацитидина, с помощью кПЦР. Фиг. 5C показывает ответ палочек из ЭРГ в мышиных глазах после внутриглазной инъекции ФСБ или 5-азацитидина. Фиг. 5D показывает амплитуду b-волны палочек из ЭРГ. (n=4, *p<0,05, t-критерий).Fig. 5A-5D show injection of 5-azacytidine into mouse eyes. Fig. 5A shows methylation of ELOVL2 in mouse retinas following intraocular injection of PBS or 5-azacytidine using MeDIP. Fig. 5B shows ELOVL2 expression in retinas following intraocular injection of PBS or 5-azacytidine by qPCR. Fig. 5C shows the rod ERG response in mouse eyes following intraocular injection of PBS or 5-azacytidine. Fig. 5D shows the b-wave amplitude of the rods from the ERG. (n=4, *p<0.05, t-test).
Фиг. 6A-6E показывают характеристики старения клеток WI-38. Фиг. 6A показывает пролиферацию клеток WI-38, измеренную по площади поверхности, покрытой при удвоении популяции (УП) 35, 45, 55. Фиг. 6B показывает процент старения при окрашивании бета-галактозидазой в клетках WI-38. Фиг. 6С показывает репрезентативные изображения морфологии клеток и окрашивания бета-галактозидазой клеток WI-38. Фиг. 6D показывает иллюстративные изображения морфологии клеток и окрашивания бета-галактозидазой клеток WI38 с нокдауном ELOVL2, по сравнению с контролями нокдауна люциферазы. Фиг. 6E показывает эффективность нокдауна ELOVL2 в клетках WI-38 с помощью кПЦР. (n=3, **p<0,005, t-критерий).Fig. 6A-6E show the aging characteristics of WI-38 cells. Fig. 6A shows proliferation of WI-38 cells measured by surface area covered at population doubling (PD) 35, 45, 55. FIG. 6B shows the percentage of senescence by beta-galactosidase staining in WI-38 cells. Fig. 6C shows representative images of cell morphology and beta-galactosidase staining of WI-38 cells. Fig. 6D shows illustrative images of cell morphology and beta-galactosidase staining of ELOVL2 knockdown WI38 cells compared to luciferase knockdown controls. Fig. 6E shows the efficiency of ELOVL2 knockdown in WI-38 cells by qPCR. (n=3, **p<0.005, t-test).
Фиг. 7A-7E показывают характеристики старения клеток IMR-90. Фиг. 7A показывает пролиферацию клеток IMR-90, измеренную покрытием площади поверхности при удвоении популяции (УП) 35, 45, 55. Фиг. 7В показывает процент старения при окрашивании бета-галактозидазой в клетках IMR-90. Фиг. 7C показывает экспрессию ELOVL2 с помощью кПЦР в клетках IMR-90. Фиг. 7D показывает эффективность нокдауна ELOVL2 с помощью кПЦР в клетках IMR-90. Фиг. 7E показывает репрезентативные изображения морфологии нокдауна ELOVL2 с контролем нокдауна люциферазы в клетках IMR90. (n=3, *p<0,05, **p<0,005, t-критерий).Fig. 7A-7E show the aging characteristics of IMR-90 cells. Fig. 7A shows IMR-90 cell proliferation as measured by surface area coverage at population doubling (PD) 35, 45, 55. FIG. 7B shows the percentage of senescence by beta-galactosidase staining in IMR-90 cells. Fig. 7C shows ELOVL2 expression by qPCR in IMR-90 cells. Fig. 7D shows the efficiency of ELOVL2 knockdown by qPCR in IMR-90 cells. Fig. 7E shows representative images of the morphology of ELOVL2 knockdown with luciferase knockdown control in IMR90 cells. (n=3, *p<0.05, **p<0.005, t-test).
Фиг. 8A-8D показывают характеристики старения мышиных сетчаток ДТ. Фиг. 8A показывает изображения автофлуоресценции мышиных сетчаток ДТ в возрасте 2 месяцев, 6 месяцев, 1 года и 2 лет. Фиг. 8B показывает ответ палочек из ЭРГ у мышей ДТ в возрасте 2 месяцев, 6 месяцев, 1 года и 2 лет. Фиг. 8C показывает колебательные потенциалы ЭРГ у 3-месячных и 2-летних мышей дикого типа. Фиг. 8D показывает фликкер-ответ с частотой 10 Гц из ЭРГ у 3-месячных и 2-летних мышей дикого типа.Fig. 8A-8D show the characteristics of aging of WT mouse retinas. Fig. 8A shows autofluorescence images of WT mouse retinas at 2 months, 6 months, 1 year, and 2 years of age. Fig. 8B shows rod ERG responses in WT mice at 2 months, 6 months, 1 year, and 2 years of age. Fig. 8C shows ERG oscillatory potentials in 3-month-old and 2-year-old wild-type mice. Fig. 8D shows the 10 Hz flicker response from the ERG in 3-month and 2-year-old wild-type mice.
Фиг. 9A-9B Фиг. 9A показывает мышиную сетчатку MeDIP мышей Ames. Более высокий % от вносимого показывает более высокое метилирование ДНК. Y=3 месяца мыши ДТ, O=2 года мыши ДТ, AY=3 месяца мыши Ames, AO= 2 года мыши Ames. Фиг. 9B показывает экспрессию ELOVL2 у мышей Ames с помощью кПЦР. (n=3, *p <0,05, **p<0,005, t-критерий).Fig. 9A-9B FIG. 9A shows MeDIP mouse retinas from Ames mice. A higher % of input indicates higher DNA methylation. Y=3 months WT mouse, O=2 years WT mouse, AY=3 months Ames mouse, AO=2 years Ames mouse. Fig. 9B shows ELOVL2 expression in Ames mice by qPCR. (n=3, *p <0.05, **p<0.005, t-test).
Фиг. 10A-10E показывают мутированных мышей ELOVL2-ELOVL5. Фиг. 10A показывает сходство аминокислотных последовательностей ELOVL2 и ELOVL5 у человека и мыши. Красные стрелки обозначают направленную мутацию C217W. Фиг. 10A раскрывает SEQ ID NO: 21-24, соответственно, в порядке появления. Фиг. 10B показывает целевой сайт расщепления для CAS9. Фиг. 10C показывает последовательность восстанавливающего олигонуклеотида ELOVL2 (SEQ ID NO: 25). Фиг. 10D показывает выравнивание последовательностей белков ДТ и C217W. Мутации выделены синим цветом. Фиг. 10D раскрывает SEQ ID NOS 26-29, соответственно, в порядке появления. Фиг. 10E показывает нецелевой анализ мышей с мутантом ELOVL2. Фиг. 10E показывает SEQ ID NO: 30, 31, 30 и 32 соответственно в порядке появления.Fig. 10A-10E show ELOVL2-ELOVL5 mutated mice. Fig. 10A shows the amino acid sequence similarity between ELOVL2 and ELOVL5 in human and mouse. Red arrows indicate the C217W targeted mutation. Fig. 10A discloses SEQ ID NOs: 21-24, respectively, in order of appearance. Fig. 10B shows the target cleavage site for CAS9. Fig. 10C shows the sequence of the ELOVL2 reducing oligonucleotide (SEQ ID NO: 25). Fig. 10D shows the sequence alignment of the WT and C217W proteins. Mutations are highlighted in blue. Fig. 10D discloses SEQ ID NOS 26-29, respectively, in order of appearance. Fig. 10E shows untargeted analysis of ELOVL2 mutant mice. Fig. 10E shows SEQ ID NOs: 30, 31, 30 and 32, respectively, in order of appearance.
Фиг. 11A-11D показывают характеристики старения мышиных сетчаток C217W. Фиг. 11A показывает изображения автофлуоресценции мышиных сетчаток ДТ и C217W в возрасте 4 месяцев, 6 месяцев, 8 месяцев и 1 год. Фиг. 11B показывает ответ палочек из ЭРГ у мышей ДТ по сравнению с мышами C217W в возрасте 4, 6 и 8 месяцев. Фиг. 11C показывает колебательные потенциалы ЭРГ у дикого типа и у мышей с мутацией сдвига рамки считывания. Фиг. 11D показывает фликкер-ответ с частотой 10 Гц из ЭРГ у дикого типа и мышей с мутацией сдвига рамки считывания. Fig. 11A-11D show the characteristics of aging of C217W mouse retinas. Fig. 11A shows autofluorescence images of WT and C217W mouse retinas at 4 months, 6 months, 8 months and 1 year of age. Fig. 11B shows rod ERG responses in WT mice compared to C217W mice at 4, 6, and 8 months of age. Fig. 11C shows ERG oscillatory potentials in wild type and frameshift mutant mice. Fig. 11D shows the 10 Hz flicker response from the ERG in wild type and frameshift mutant mice.
Фиг. 12A-12D показывают характеристику друзеноподобных агрегатов. Фиг. 12A показывают иммуноокрашивание Htra1, C3 и C5b-9 в мышиных сетчатках ДТ и C217W. Стрелки указывают на друзеноподобные агрегаты. Фиг. 12B показывает количественные показатели друзеноподобных агрегатов, положительных по C3 и C5b-9. Фиг. 12C показывает иммуноокрашивание C3 и мышиные сетчатки ДТ и C217W. Стрелки указывают на друзеноподобные агрегаты. Фиг. 12D показывает количественные показатели друзеноподобных агрегатов, положительных по C3. (n=4, **p<0,005, t-критерий).Fig. 12A-12D show the characteristics of drusen-like aggregates. Fig. 12A shows immunostaining of Htra1, C3 and C5b-9 in WT and C217W mouse retinas. Arrows indicate drusen-like aggregates. Fig. 12B shows the scores of drusen-like aggregates positive for C3 and C5b-9. Fig. 12C shows C3 immunostaining and WT and C217W mouse retinas. Arrows indicate drusen-like aggregates. Fig. 12D shows the scores of drusen-like aggregates positive for C3. (n=4, **p<0.005, t-test).
Фиг. 13 показывает ответ палочек из ЭРГ в мышиных глазах которым инъецировали ФСБ и 5-азацитидин.Fig. 13 shows the rod ERG response in mouse eyes injected with PBS and 5-azacytidine.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Все публикации, патенты и заявки на патенты, упомянутые в данном документе, включены в данный документ посредством ссылки в той же степени, как если бы каждая отдельная публикация, патент или заявка на патент была конкретно и отдельно указана для включения посредством ссылки.All publications, patents and patent applications referenced herein are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual publication, patent or patent application had been specifically and separately identified for inclusion by reference.
Согласно данному изобретению, в практике будут использоваться, если не указано иное, обычные методы молекулярной биологии (включая рекомбинантные методы), микробиологии, клеточной биологии, биохимии и иммунологии, которые находятся в пределах компетенции специалистов в данной области техники. Такие методы полностью описаны в литературе, например, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed. (Sambrook et al., 1989); Oligonucleotide Synthesis (M. J. Gait, ed., 1984); Animal Cell Culture (R. I. Freshney, ed., 1987); Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.); Current Protocols in Molecular Biology (F. M. Ausubel et al., eds., 1987, and periodic updates); PCR: The Polymerase Chain Reaction (Mullis et al., eds., 1994); Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 20th ed., (Lippincott, Williams & Wilkins 2003), и Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 22th ed., (Pharmaceutical Press and Philadelphia College of Pharmacy at University of the Sciences 2012).In accordance with this invention, unless otherwise indicated, the practice will use conventional methods of molecular biology (including recombinant methods), microbiology, cell biology, biochemistry and immunology, which are within the competence of specialists in the art. Such methods are fully described in the literature, for example, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2 nd ed. (Sambrook et al., 1989); Oligonucleotide Synthesis (MJ Gait, ed., 1984); Animal Cell Culture (RI Freshney, ed., 1987); Methods in Enzymology (Academic Press, Inc.); Current Protocols in Molecular Biology (FM Ausubel et al., eds., 1987, and periodic updates); PCR: The Polymerase Chain Reaction (Mullis et al., eds., 1994); Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 20 th ed., (Lippincott, Williams & Wilkins 2003), and Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 22 th ed., (Pharmaceutical Press and Philadelphia College of Pharmacy at the University of the Sciences 2012).
При представлении элементов данного изобретения или его предпочтительных вариантов осуществления, существительные в единственном числе, множественном числе, и с прилагательным «указанный» применяются для обозначения того, что существует один или большее количество элементов. Термины «содержащий», «включающий» и «имеющий» применяются для включения и означают, что могут быть дополнительные элементы, иные от перечисленных.When presenting elements of the present invention or preferred embodiments thereof, singular nouns, plural nouns, and the adjective "specified" are used to indicate that there are one or more elements. The terms "comprising", "including" and "having" are used to include and mean that there may be additional elements other than those listed.
Термин «и/или» при использовании в списке из двух или большего количества элементов означает, что любой из перечисленных элементов может использоваться сам по себе или в комбинации с любым одним или большим количеством из перечисленных элементов. Например, выражение «A и/или B» применяется для обозначения одного или обоих из A и B, то есть A отдельно, B отдельно или A и B в комбинации. Выражение «A, B и/или C» применяется для обозначения одного A, одного B, одного C, A и B в комбинации, A и C в комбинации, B и C в комбинации или A, B, и C в комбинации.The term “and/or” when used in a list of two or more items means that any of the listed items may be used alone or in combination with any one or more of the listed items. For example, the expression "A and/or B" is used to refer to one or both of A and B, that is, A alone, B alone, or A and B in combination. The expression "A, B and/or C" is used to refer to one A, one B, one C, A and B in combination, A and C in combination, B and C in combination, or A, B, and C in combination.
Следует понимать, что аспекты и варианты осуществления данного изобретения, описанные в данном документе, включают в себя «состоящие» и/или «состоящие по существу из» аспекты и варианты осуществления. It should be understood that the aspects and embodiments of the present invention described herein include “consisting of” and/or “consisting essentially of” aspects and embodiments.
Следует понимать, что описание в формате диапазона приведено просто для удобства и краткости и не должно рассматриваться как жесткое ограничение объема данного изобретения. Следовательно, следует считать, что описание диапазона конкретно раскрывает все возможные поддиапазоны, а также отдельные числовые значения в этом диапазоне. Например, описание диапазона, такого как от 1 до 6, следует рассматривать как специально раскрываемые поддиапазоны, такие как от 1 до 3, от 1 до 4, от 1 до 5, от 2 до 4, от 2 до 6, от 3 до 6 и пр., а также отдельные числа в этом диапазоне, например, 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Это применимо независимо от широты диапазона. Значения или диапазоны также могут быть выражены в данном документе как «около», от «около» одного конкретного значения и/или до «около» другого конкретного значения. Когда такие значения или диапазоны выражены, другие раскрытые варианты осуществления включают в себя указанное специфичное значение, от одного конкретного значения и/или до другого конкретного значения. Аналогичным образом, когда значения выражаются в виде приближений с использованием предшествующего «около», следует понимать, что конкретное значение образует другой вариант осуществления. Кроме того, следует понимать, что в нем раскрывается ряд значений, и что каждое значение также раскрывается в данном документе как «около» этого конкретного значения в дополнение к самому значению. В вариантах осуществления «около» может использоваться для обозначения, например, в пределах 10% от указанного значения, в пределах 5% от указанного значения или в пределах 2% от указанного значения. It should be understood that the description in range format is provided merely for convenience and brevity and should not be construed as strictly limiting the scope of the present invention. Therefore, the description of a range should be considered to specifically disclose all possible subranges as well as the individual numerical values within that range. For example, a description of a range such as 1 to 6 should be considered as specifically disclosed subranges such as 1 to 3, 1 to 4, 1 to 5, 2 to 4, 2 to 6, 3 to 6 etc., as well as individual numbers within this range, such as 1, 2, 3, 4, 5 and 6. This applies regardless of the width of the range. Values or ranges may also be expressed herein as “about”, from “about” one particular value and/or to “about” another particular value. When such values or ranges are expressed, other disclosed embodiments include the specified specific value, from one specific value and/or to another specific value. Likewise, when values are expressed as approximations using the preceding “about,” it should be understood that the particular value constitutes another embodiment. Additionally, it should be understood that a number of meanings are disclosed therein, and that each meaning is also disclosed herein as being "about" that particular meaning in addition to the meaning itself. In embodiments, “about” may be used to mean, for example, within 10% of a specified value, within 5% of a specified value, or within 2% of a specified value.
В контексте данного документа, термин «пациент» или «субъект» обозначает субъекта - человека или животное, подлежащего лечению.As used herein, the term “patient” or “subject” refers to the human or animal subject to be treated.
В контексте данного документа, термин «фармацевтическая композиция» относится к фармацевтически приемлемым композициям, при этом композиция содержит деметилирующие соединение(я), а в некоторых вариантах осуществления дополнительно включает в себя фармацевтически приемлемый носитель. В вариантах осуществления, фармацевтическая композиция может представлять собой комбинацию.As used herein, the term “pharmaceutical composition” refers to pharmaceutically acceptable compositions, wherein the composition contains demethylating compound(s) and, in some embodiments, further includes a pharmaceutically acceptable carrier. In embodiments, the pharmaceutical composition may be a combination.
В контексте данного документа, термин «фармацевтически приемлемый» означает одобренный регулирующим органом федерального правительства или правительства штата или перечисленный в Фармакопее США, другой общепризнанной фармакопее в дополнение к другим препаратам, которые безопасны для использования на животных, в частности на людях и/или млекопитающих, не относящихся к человеку.As used herein, the term "pharmaceutically acceptable" means approved by a regulatory agency of the federal or state government or listed in the United States Pharmacopoeia, another generally accepted pharmacopoeia in addition to other drugs that are safe for use in animals, particularly humans and/or mammals, not related to humans.
В контексте данного документа, термин «фармацевтически приемлемый носитель» относится к эксципиенту, разбавителю, консерванту, солюбилизатору, эмульгатору, адъюванту и/или носителю, с которым вводят деметилирующее соединение(я). Такие носители могут быть стерильными жидкостями, такими как вода и масла, включая масла нефтяного, животного, растительного или синтетического происхождения, такие как арахисовое масло, соевое масло, минеральное масло, кунжутное масло и тому подобное, полиэтиленгликоли, глицерин, пропиленгликоль или другие синтетические растворители. Антибактериальные агенты, такие как бензиловый спирт или метилпарабены; антиоксиданты, такие как аскорбиновая кислота или бисульфит натрия; хелатирующие агенты, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота; и агенты для регулирования тоничности, такие как хлорид натрия или декстроза, также могут быть носителем. Способы получения композиций в комбинации с носителями известны специалистам в данной области техники. В некоторых вариантах осуществления, термин «фармацевтически приемлемый носитель» используется для включения в себя любых и всех растворителей, дисперсионных сред, покрытий, изотонических агентов и агентов, замедляющих абсорбцию, и тому подобное, совместимых с фармацевтическим введением. Использование таких сред и агентов для фармацевтически активных веществ хорошо известно в данной области техники. Смотрите, например, Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 20 ed. (Lippincott, Williams & Wilkins 2003). Такое использование в композициях предполагается, за исключением случаев, когда любая обычная среда или агент несовместимы с активным соединением.As used herein, the term “pharmaceutically acceptable carrier” refers to an excipient, diluent, preservative, solubilizer, emulsifier, adjuvant and/or carrier with which the demethylating compound(s) is administered. Such carriers may be sterile liquids such as water and oils, including oils of petroleum, animal, vegetable or synthetic origin, such as peanut oil, soybean oil, mineral oil, sesame oil and the like, polyethylene glycols, glycerin, propylene glycol or other synthetic solvents . Antibacterial agents such as benzyl alcohol or methylparabens; antioxidants such as ascorbic acid or sodium bisulfite; chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid; and tonicity adjusting agents such as sodium chloride or dextrose may also be carriers. Methods for preparing the compositions in combination with carriers are known to those skilled in the art. In some embodiments, the term “pharmaceutically acceptable carrier” is used to include any and all solvents, dispersion media, coatings, isotonic agents and absorption retarding agents, and the like, compatible with pharmaceutical administration. The use of such media and agents for pharmaceutically active substances is well known in the art. See, for example, Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 20 ed. (Lippincott, Williams & Wilkins 2003). Such use in the compositions is intended unless any conventional vehicle or agent is incompatible with the active compound.
В контексте данного документа, «терапевтически эффективный» относится к количеству деметилирующего соединение(й), которое достаточно для лечения или облегчения, или каким-либо образом для ослабления симптомов, связанных с возрастными глазными заболеваниями, такими как, но не ограничиваясь этим, возрастная макулярная дегенерация (ВМД). При использовании со ссылкой на способ, способ достаточно эффективен для лечения или облегчения, или каким-либо образом ослабления симптомов, связанных с возрастными глазными заболеваниями. Например, эффективным количеством в отношении возрастных глазных заболеваний является такое количество, которое достаточно для блокирования или предотвращения начала; или если патология заболевания началась, для смягчения, облегчения, стабилизации, обращения вспять или замедления прогрессирования заболевания или для уменьшения патологических последствий заболевания иным образом. В любом случае эффективное количество можно вводить в виде однократных или разделенных доз.As used herein, "therapeutically effective" refers to an amount of demethylating compound(s) that is sufficient to treat or alleviate, or in any way reduce, symptoms associated with age-related eye diseases, such as, but not limited to, age-related macular disease degeneration (AMD). When used with reference to the method, the method is sufficiently effective for treating or alleviating or otherwise reducing symptoms associated with age-related eye diseases. For example, an effective amount for age-related eye diseases is one that is sufficient to block or prevent onset; or once pathological disease has begun, to mitigate, alleviate, stabilize, reverse or slow the progression of disease or to otherwise reduce the pathological effects of disease. In any case, an effective amount may be administered in single or divided doses.
В контексте данного документа, термин «лечение» охватывает по меньшей мере улучшение симптомов, связанных с возрастными глазными заболеваниями у пациента, где улучшение используется в широком смысле для обозначения по меньшей мере уменьшения величины параметра, например, симптома, связанного с подлежащим лечению заболеванием или патологией. Таким образом, «лечение» также включает в себя ситуации, когда заболевание, нарушение или патологическое состояние, или, по меньшей мере, симптомы, связанные с ним, полностью подавляются (например, предотвращаются) или останавливаются (например, прекращаются), так что пациент больше не страдает от патологии или, по крайней мере, симптомов, характеризующих патологию.As used herein, the term “treatment” encompasses at least an improvement in symptoms associated with age-related ocular diseases in a patient, where improvement is used broadly to mean at least a decrease in the magnitude of a parameter, such as a symptom, associated with the disease or pathology being treated . Thus, "treatment" also includes situations where the disease, disorder or condition, or at least the symptoms associated therewith, are completely suppressed (eg, prevented) or stopped (eg, stopped), such that the patient no longer suffers from the pathology, or at least from the symptoms that characterize the pathology.
Термин «комбинация» относится либо к фиксированной комбинации в одной стандартной дозированной форме, либо к набору частей для комбинированного введения, где одно или большее количество деметилирующих соединений и партнер по комбинации (например, другое лекарство, как поясняется ниже, также упоминаемое как «терапевтический агент» или «вспомогательный агент») можно вводить независимо в одно и то же время или отдельно в пределах временных интервалов. В некоторых случаях, партнеры по комбинации демонстрируют кооперативный, например, синергетический эффект. В контексте данного документа, термины «совместное введение» или «комбинированное введение» или подобные, применяются для охвата введения выбранного партнера по комбинации одному субъекту, нуждающемуся в этом (например, пациенту), и предназначены для включения в себя режимов лечения, в которых агенты не обязательно вводятся одним и тем же путем или в одно и то же время. В контексте данного документа, термин «фармацевтическая комбинация» означает продукт, который получается в результате смешивания или объединения более чем одного активного ингредиента, и включает в себя как фиксированные, так и нефиксированные комбинации активных ингредиентов. Термин «фиксированная комбинация» означает, что активные ингредиенты, например, соединение и партнер по комбинации, вводятся пациенту одновременно в форме одной единицы или дозы. Термин «нефиксированная комбинация» означает, что активные ингредиенты, например, соединение и партнер по комбинации, вводятся пациенту как отдельные единицы либо одновременно, либо одновременно, либо последовательно без каких-либо конкретных временных ограничений, при этом такое введение обеспечивает терапевтически эффективные уровни двух соединений в организме пациента. Последнее также относится к коктейльной терапии, например, к введению трех или большего количества активных ингредиентов.The term “combination” refers to either a fixed combination in one unit dosage form or a set of parts for combined administration, where one or more demethylating compounds and a combination partner (for example, another drug, as explained below, also referred to as a “therapeutic agent " or "adjuvant agent") can be administered independently at the same time or separately within time intervals. In some cases, combination partners demonstrate a cooperative effect, such as a synergistic effect. As used herein, the terms “co-administration” or “combination administration” or the like are used to cover the administration of a selected combination partner to a single subject in need thereof (eg, a patient), and are intended to include treatment regimens in which the agents are not necessarily administered in the same route or at the same time. As used herein, the term "pharmaceutical combination" means a product that is obtained by mixing or combining more than one active ingredient, and includes both fixed and non-fixed combinations of active ingredients. The term "fixed combination" means that the active ingredients, eg, a compound and a combination partner, are administered to a patient at the same time in the form of a single unit or dose. The term “unfixed combination” means that the active ingredients, e.g., a compound and a combination partner, are administered to a patient as separate units, either simultaneously, concurrently, or sequentially without any specific time restrictions, such administration providing therapeutically effective levels of the two compounds in the patient's body. The latter also applies to cocktail therapy, for example the administration of three or more active ingredients.
Макулярная дегенерация представляет собой клинический термин, который используется для описания семейства заболеваний, которые характеризуются прогрессирующей потерей центрального зрения, связанной с аномалиями мембраны Бруха, сосудистой оболочки, нервной оболочки сетчатки и/или пигментного эпителия сетчатки. В центре сетчатки находится желтое пятно размером около 1/3 до 1/2 см. в диаметре. Пятно обеспечивает детальное зрение, особенно в центре (ямке), поскольку колбочки имеют более высокую плотность. Кровеносные сосуды, ганглиозные клетки, внутренний ядерный слой и клетки, а также плексиформные слои смещены в одну сторону (а не находятся над ними), тем самым позволяя свету более прямой путь к колбочкам. Под сетчаткой находится сосудистая оболочка, совокупность кровеносных сосудов, встроенных в фиброзную ткань, и пигментный эпителий (ПЭ), который покрывает слой сосудистой оболочки. Хориоидальные кровеносные сосуды обеспечивают питание сетчатки (в частности ее зрительных клеток). Сосудистая оболочка и ПЭ находятся в задней части глаза.Macular degeneration is a clinical term used to describe a family of diseases that are characterized by progressive loss of central vision associated with abnormalities of Bruch's membrane, choroid, neural retina, and/or retinal pigment epithelium. In the center of the retina there is a yellow spot measuring about 1/3 to 1/2 cm in diameter . The spot provides detailed vision, especially in the center (fovea) because the cones have a higher density. Blood vessels, ganglion cells, inner nuclear layer and cells, and plexiform layers are shifted to one side (rather than sitting above them), thereby allowing light a more direct path to the cones. Beneath the retina is the choroid, a collection of blood vessels embedded in fibrous tissue, and the pigment epithelium (PE), which covers the choroid layer. Choroidal blood vessels provide nutrition to the retina (in particular its visual cells). The choroid and PE are located at the back of the eye.
Возрастная макулярная дегенерация (ВМД), наиболее распространенная дегенерация желтого пятна, связана с прогрессирующей потерей остроты зрения в центральной части поля зрения, изменениями цветового зрения и аномальной адаптацией к темноте и чувствительностью. Были описаны два основных клинических проявления ВМД: сухая или атрофическая форма и влажная или экссудативная форма. Сухая форма связана с атрофической гибелью клеток центральной сетчатки или желтого пятна, которые необходимы для хорошего зрения, используемого для таких действий, как чтение, вождение или распознавание лиц. Около 10-20% этих пациентов с сухой ВМД прогрессируют до второй формы ВМД, известной как влажная ВМД.Age-related macular degeneration (AMD), the most common macular degeneration, is associated with progressive loss of visual acuity in the central visual field, changes in color vision, and abnormal dark adaptation and sensitivity. Two main clinical manifestations of AMD have been described: the dry or atrophic form and the wet or exudative form. The dry form is associated with atrophic death of cells in the central retina or macula, which are essential for good vision used for activities such as reading, driving or recognizing faces. About 10-20% of these patients with dry AMD progress to a second form of AMD, known as wet AMD.
Влажная (неоваскулярная/экссудативная) ВМД вызывается аномальным ростом кровеносных сосудов за сетчаткой под желтым пятном и утечкой сосудов, что приводит к смещению сетчатки, кровоизлиянию и образованию рубцов. Это приводит к ухудшению зрения в течение периода от месяцев до лет. Однако пациенты могут быстро потерять зрение. Все случаи влажной ВМД возникают из прогрессирующей сухой ВМД. Влажная форма составляет 85% случаев слепоты, возникших вследствии ВМД. При влажной ВМД, в результате того, что кровеносные сосуды пропускают жидкость и кровь, образуется рубцовая ткань, которая разрушает центральную сетчатку.Wet (neovascular/exudative) AMD is caused by abnormal growth of blood vessels behind the retina under the macula and vascular leakage, leading to retinal displacement, hemorrhage, and scarring. This results in poor vision over a period of months to years. However, patients can quickly lose their vision. All cases of wet AMD arise from progressive dry AMD. The wet form accounts for 85% of blindness caused by AMD. In wet AMD, as blood vessels leak fluid and blood, scar tissue forms that destroys the central retina.
Глаукома представляет собой основную причину слепоты. Хотя термин «глаукома» применяется к большому количеству различных глазных заболеваний, общим для всех типов глаукомы является феномен, при котором давление внутри глаза повышается, что приводит к разрушению зрительного нерва. При большинстве форм глаукомы, повышение давления не ощущается человеком, например, по боли или снижению остроты зрения, пока не произойдет значительная потеря зрения. В здоровом глазу жидкость (водянистая влага) проходит из передней камеры через подобную фильтру массу ткани (трабекулярная сеть) и оттуда в соединенный ряд вен в склере. В наиболее часто встречающейся форме глаукомы (открытоугольной глаукоме) повышение давления возникает в результате блокировки пути оттока через трабекулярную сеть. Существуют две основные формы лечения глаукомы: медикаментозное лечение и хирургическое вмешательство.Glaucoma is a leading cause of blindness. Although the term glaucoma is applied to a wide variety of eye diseases, common to all types of glaucoma is a phenomenon in which the pressure inside the eye increases, causing destruction of the optic nerve. In most forms of glaucoma, the increase in pressure is not felt by the person, such as pain or decreased visual acuity, until significant vision loss occurs. In a healthy eye, fluid (aqueous humor) passes from the anterior chamber through a filter-like mass of tissue (trabecular meshwork) and from there into a connected series of veins in the sclera. In the most common form of glaucoma (open-angle glaucoma), increased pressure occurs as a result of blockage of the outflow pathway through the trabecular meshwork. There are two main forms of treatment for glaucoma: medication and surgery.
Диабет является четвертой по значимости причиной смерти, поражающей 16 миллионов американцев, в трети из которых он не диагностирован, и обходится более чем в 100 миллиардов долларов в год, что составляет 15% долларов от бюджета на здравоохранение США. Ежегодно обнаруживают около 800 000 новых случаев диабета. К 2030 году их число может достичь 50 миллионов в США и не менее 300 миллионов во всем мире. Сахарный диабет представляет собой основную причину новой слепоты среди людей в возрасте от 20 до 74 лет в Соединенных Штатах. Вскоре после постановки диагноза инсулинозависимый сахарный диабет (ИЗСД), начинает развиваться ретинопатия, а через 15 лет распространенность составляет почти 100%. Один миллион человек в США болеет ИЗСД или диабетом 1-го типа. На сегодняшний день, при инсулиннезависимом сахарном диабете (ИНСД) или диабете 2-го типа, 15 миллионов, около 21% пациентов имеют ретинопатию на момент постановки диагноза и 60% - через 20 лет. Число больных диабетом 2-го типа за последние 30 лет утроилось, и включает в себя половину американцев старше 65 лет. Пролиферативная ретинопатия встречается в 10-20% случаев ИНСД. Brechner R J, et al, JAMA 1993;270:1714-1718.Diabetes is the fourth leading cause of death, affecting 16 million Americans, a third of whom are undiagnosed, and costs more than $100 billion annually, accounting for 15% of the U.S. health care budget. About 800,000 new cases of diabetes are diagnosed every year. By 2030, their number could reach 50 million in the United States and at least 300 million worldwide. Diabetes mellitus is the leading cause of new blindness among people aged 20 to 74 years in the United States. Soon after diagnosis of insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM), retinopathy begins to develop, and after 15 years the prevalence is almost 100%. One million people in the United States have IDDM or type 1 diabetes. Today, with 15 million non-insulin-dependent diabetes mellitus (NIDDM) or type 2 diabetes, about 21% of patients have retinopathy at diagnosis and 60% after 20 years. The number of people with type 2 diabetes has tripled over the past 30 years, and includes half of Americans over 65 years of age. Proliferative retinopathy occurs in 10-20% of NIDDM cases. Brechner R J, et al, JAMA 1993;270:1714-1718.
Макулярная дегенерация, или возрастная макулярная дегенерация (ВМД), поражает центральную часть сетчатки и является основной причиной слепоты у людей старше 65 лет в США, ВМД поражает 13 миллионов человек и вызывает нарушение у около 1,2 миллиона. Около 30% пациентов старше 75 лет имеют ВМД, а у 23% остальных она разовьется в течение пяти лет. Распространенность ВМД увеличивается с возрастом: с 16,8% у пациентов 55-64 лет до 25,6% у пациентов 65-74 лет и до 42% у пациентов старше 75 лет. На сегодняшний день нет известного лекарства от сухой или атрофической ВМД, формы, характеризующейся твердыми или мягкими друзами (отложениями клеточного мусора), изменениями пигментного эпителия сетчатки (ПЭС) или атрофией фоторецепторов и ПЭС. На эту форму приходится примерно 90% всех случаев. В остальных случаях ВМД наблюдается «влажная» форма, характеризующаяся неоваскуляризацией и экссудацией. Pratt S G, Review of Ophthalmology August 1998:42-50.Macular degeneration, or age-related macular degeneration (AMD), affects the central part of the retina and is the leading cause of blindness in people over 65 in the United States. AMD affects 13 million people and causes impairment in about 1.2 million. About 30% of patients over 75 years of age have AMD, and the remaining 23% will develop it within five years. The prevalence of AMD increases with age: from 16.8% in patients 55-64 years of age to 25.6% in patients 65-74 years of age and to 42% in patients over 75 years of age. There is currently no known cure for dry or atrophic AMD, a form characterized by hard or soft drusen (deposits of cellular debris), changes in the retinal pigment epithelium (RPE), or atrophy of the photoreceptors and RPE. This form accounts for approximately 90% of all cases. In other cases of AMD, a “wet” form is observed, characterized by neovascularization and exudation. Pratt S G, Review of Ophthalmology August 1998:42-50.
Данное изобретение относится к деметилирующим агентам для лечения патологий или заболеваний, связанных с глазами, таких как возрастная макулярная дегенерацией (ВМД), диабетическая ретинопатия, глазной ангиогенез (например, глазная неоваскуляризация, затрагивающая ткань хориоидеи, роговицы или сетчатки) и другие глазные патологии, связанные с метилированием генов, таких как ELOVL2. Лечение ВМД включает в себя как сухую, так и влажную формы ВМД.This invention relates to demethylating agents for the treatment of pathologies or diseases associated with the eye, such as age-related macular degeneration (AMD), diabetic retinopathy, ocular angiogenesis (for example, ocular neovascularization affecting choroidal, corneal or retinal tissue) and other ocular pathologies associated with methylation of genes such as ELOVL2 . Treatment for AMD includes both dry and wet forms of AMD.
Данное изобретение предлагает способ лечения, облегчения или профилактики возрастного глазного заболевания или патологии, включающий в себя введение субъекту, нуждающемуся в лечении, эффективного количества по меньшей мере одного деметилирующего агента.This invention provides a method of treating, ameliorating, or preventing an age-related ocular disease or pathology, comprising administering to a subject in need of treatment an effective amount of at least one demethylating agent.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент увеличивает экспрессию гена типа 2 удлинения жирных кислот с очень длинной цепью (ELOVL2) и/или увеличивает уровень фермента ELOVL2 и/или увеличивает уровень 22:6(n-3) докозагексаеновой кислоты (ДГК) и 22:5(n-6) докозапентаеновой кислоты (ДПК) в сетчатке.In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent increases the expression of the very long chain fatty acid elongation type 2 gene ( ELOVL2 ) and/or increases the level of the ELOVL2 enzyme and/or increases the level of 22:6(n-3) docosahexaenoic acid ( DHA) and 22:5(n-6) docosapentaenoic acid (DPA) in the retina.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент выбирают из 5-азацитидина, децитабина, зебуларина, прокаинамида, прокаина, гидралазина, вальпроевой кислоты и галлата эпигаллокатехина (ЭГКГ).In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent is selected from 5-azacytidine, decitabine, zebularine, procainamide, procaine, hydralazine, valproic acid and epigallocatechin gallate (EGCG).
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент вводится в глаз интравитреальным, субретинальным, субконъюнктивальным, субтенонным или задним юкстасклеральным путем.In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent is administered to the eye via the intravitreal, subretinal, subconjunctival, subtenon, or posterior juxtascleral route.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что возрастное глазное заболевание представляет собой возрастную макулярную дегенерацию (ВМД), диабетическое глазное заболевание, глаукому, слабое зрение или глазную сухость.In embodiments, the present invention provides that the age-related eye disease is age-related macular degeneration (AMD), diabetic eye disease, glaucoma, low vision, or dry eye.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент вводят в виде препарата с медленным высвобождением.In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent is administered as a slow release formulation.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ лечения, облегчения или профилактики возрастного глазного заболевания или патологии, включающий в себя повышение уровня фермента ELOVL2 и/или уровня 22:6(n-3) докозагексаеновой (ДГК) и 22:5(n-6) докозапентаеновой кислоты (ДПК) в глазу путем введения в глаз эффективного количества мРНК, кодирующей ELOVL2; причем мРНК доставляют с использованием вирусного вектора.In embodiments, the present invention provides a method of treating, ameliorating, or preventing age-related eye disease or pathology, comprising increasing the level of the ELOVL2 enzyme and/or the level of 22:6(n-3) docosahexaenoic acid (DHA) and 22:5(n-3) 6) docosapentaenoic acid (DPA) in the eye by introducing into the eye an effective amount of mRNA encoding ELOVL2; wherein the mRNA is delivered using a viral vector.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что вирусный вектор выбирают из: аденовирусного вектора, аденоассоциированного вирусного вектора, лентивирусного вектора, вектора вируса осповакцины и ретровирусного вектора.In embodiments, the present invention provides that the viral vector is selected from: an adenoviral vector, an adeno-associated viral vector, a lentiviral vector, a vaccinia virus vector, and a retroviral vector.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что мРНК доставляют с использованием невирусного вектора, такого как липосома или микро/наночастица. In embodiments, the present invention provides that the mRNA is delivered using a non-viral vector, such as a liposome or micro/nanoparticle.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что агент вводят в глаз интравитреальным, субретинальным, субконъюнктивальным, субтенонным или задним юкстасклеральным путем.In embodiments, the present invention provides that the agent is administered to the eye via the intravitreal, subretinal, subconjunctival, subtenon, or posterior juxtascleral route.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что возрастное глазное заболевание представляет собой возрастную макулярную дегенерацию (ВМД), диабетическое глазное заболевание, глаукому, слабое зрение или глазную сухость.In embodiments, the present invention provides that the age-related eye disease is age-related macular degeneration (AMD), diabetic eye disease, glaucoma, low vision, or dry eye.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ лечения, облегчения или профилактики возрастного глазного заболевания и патологии, включающий в себя повышение уровня фермента ELOVL2 в глазу и/или уровня 22:6(n-3) докозагексаеновой кислоты (ДГК) и 22:5(n-6) докозапентаеновой кислоты (ДПК) в глазу, путем генной терапии с использованием вектора экспрессии ELOVL2.In embodiments, the present invention provides a method of treating, ameliorating, or preventing age-related eye disease and pathology, comprising increasing the level of the enzyme ELOVL2 in the eye and/or the level of 22:6(n-3) docosahexaenoic acid (DHA) and 22:5 (n-6) docosapentaenoic acid (DPA) in the eye, by gene therapy using the ELOVL2 expression vector.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что вектор выбирают из: аденовирусного вектора, аденоассоциированного вирусного вектора, лентивирусного вектора, вектора вируса осповакцины и ретровирусного вектора.In embodiments, the present invention provides that the vector is selected from: an adenoviral vector, an adeno-associated viral vector, a lentiviral vector, a vaccinia virus vector, and a retroviral vector.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что вектор экспрессии ELOVL2 вводят интравитреальным, субретинальным, субконъюнктивальным, субтенонным или задним юкстасклеральным путем.In embodiments, the present invention provides that the ELOVL2 expression vector is administered via the intravitreal, subretinal, subconjunctival, subtenon, or posterior juxtascleral route.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что возрастное глазное заболевание представляет собой возрастную макулярную дегенерацию (ВМД), диабетическое глазное заболевание, глаукому, слабое зрение или глазную сухость; и причем возрастное глазное заболевание представляет собой сухую AMD.In embodiments, the present invention provides that the age-related eye disease is age-related macular degeneration (AMD), diabetic eye disease, glaucoma, low vision, or dry eye; and wherein the age-related eye disease is dry AMD.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ, включающий в себя выбор пациента, нуждающегося в лечении возрастного глазного заболевания, и введение в глаз пациента эффективного количества одного или более деметилирующих агентов и/или мРНК, кодирующей ELOVL2, и/или вектора экспрессии ELOVL2, тем самым излечивая данное возрастное заболевания.In embodiments, the present invention provides a method including selecting a patient in need of treatment for an age-related eye disease and administering to the patient's eye an effective amount of one or more demethylating agents and/or mRNA encoding ELOVL2 and/or an ELOVL2 expression vector. thereby curing this age-related disease.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что пациента выбирают путем определения метилирования ELOVL2 и/или экспрессии ELOVL2 в глазу пациента.In embodiments, the present invention provides that a patient is selected by determining ELOVL2 methylation and/or ELOVL2 expression in the patient's eye.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент представляет собой децитабин.In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent is decitabine.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что возрастное глазное заболевание представляет собой возрастную макулярную дегенерацию (ВМД), диабетическое глазное заболевание, глаукому, слабое зрение или глазную сухость; и причем возрастное глазное заболевание представляет собой сухую AMD.In embodiments, the present invention provides that the age-related eye disease is age-related macular degeneration (AMD), diabetic eye disease, glaucoma, low vision, or dry eye; and wherein the age-related eye disease is dry AMD.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ, включающий в себя использование мРНК, кодирующей ELOVL2, при лечении возрастного глазного заболевания, при необходимости сухой ВМД.In embodiments, the present invention provides a method including the use of mRNA encoding ELOVL2 in the treatment of an age-related eye disease, optionally dry AMD.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ, включающий в себя использование вектора экспрессии ELOVL2 при лечении возрастного глазного заболевания, при необходимости сухой ВМД.In embodiments, the present invention provides a method comprising the use of an ELOVL2 expression vector in the treatment of an age-related eye disease, optionally dry AMD.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен препарат, содержащий указанную концентрацию деметилирующего агента, причем интравитреальное введение от 1 мкл до 100 мкл составляет эффективное количество от 5 нг до 500 нг.In embodiments, the present invention provides a formulation containing a specified concentration of a demethylating agent, wherein intravitreal administration of 1 μL to 100 μL constitutes an effective amount of 5 ng to 500 ng.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен препарат, содержащий указанную концентрацию деметилирующего агента, причем интравитреальное введение от 1 мкл до 100 мкл составляет эффективное количество от 500 до 1500 нг.In embodiments, the present invention provides a formulation containing a specified concentration of a demethylating agent, wherein intravitreal administration of 1 μl to 100 μl constitutes an effective amount of 500 to 1500 ng.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен препарат, содержащий указанную концентрацию деметилирующего агента, причем интравитреальное введение от 1 мкл до 100 мкл составляет эффективное количество от 1500 до 4500 нг.In embodiments, the present invention provides a formulation containing a specified concentration of a demethylating agent, wherein intravitreal administration of 1 μl to 100 μl constitutes an effective amount of 1500 to 4500 ng.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что препарат является по существу водным. В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что препарат является по существу безводным. В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что препараты являются медленного высвобождение и/или пролонгированного высвобождение.In embodiments, the present invention provides that the formulation is substantially aqueous. In embodiments, the present invention provides that the formulation is substantially anhydrous. In embodiments, the present invention provides that the formulations are slow release and/or sustained release.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложено, что деметилирующий агент представляет собой децитабин.In embodiments, the present invention provides that the demethylating agent is decitabine.
В вариантах осуществления, согласно данному изобретению предложен способ изготовления лекарственного средства для введения.In embodiments, the present invention provides a method for preparing a medicament for administration.
Если не указано иное, все технические и научные термины и любые аббревиатуры, используемые в данном документе, имеют те же значения, которые обычно понимаются специалистом в данной области техники данного изобретения. Хотя любые способы и материалы, подобные или эквивалентные тем, которые описаны в данном документе, могут использоваться на практике согласно данному изобретению, в данном документе описаны иллюстративные способы, устройства и материалы.Unless otherwise specified, all technical and scientific terms and any abbreviations used herein have the same meanings as commonly understood by one skilled in the art of the invention. Although any methods and materials similar or equivalent to those described herein may be used in the practice of this invention, exemplary methods, devices and materials are described herein.
В контексте данного документа, если не указано иное, термины «предотвращать», «предотвращение» и «предупреждение» относятся к предотвращению возникновения, рецидива или распространения заболевания или нарушения, или одного или большего количества их симптомов. В некоторых вариантах осуществления, термины относятся к лечению или введению соединения, или дозированной формы, предложеных в данном документе, с одним или большим количеством других дополнительных активных агентов или без них до появления симптомов, особенно у субъектов с риском заболевания или нарушений, предложеных в данном документе. Эти термины охватывают подавление или уменьшение симптома конкретного заболевания. В некоторых вариантах осуществления, субъекты с семейным анамнезом заболевания являются потенциальными кандидатами на профилактические схема лечения. В некоторых вариантах осуществления, субъекты, у которых в анамнезе наблюдались повторяющиеся симптомы, также являются потенциальными кандидатами для профилактики. В этом отношении термин «профилактика» может использоваться взаимозаменяемо с термином «профилактическое лечение».As used herein, unless otherwise indicated, the terms “prevent,” “prevention,” and “prevention” refer to preventing the occurrence, recurrence, or spread of a disease or disorder, or one or more symptoms thereof. In some embodiments, the terms refer to the treatment or administration of a compound or dosage form provided herein, with or without one or more other additional active agents, prior to the onset of symptoms, especially in subjects at risk of a disease or disorder provided herein. document. These terms cover the suppression or reduction of a symptom of a specific disease. In some embodiments, subjects with a family history of the disease are potential candidates for a prophylactic treatment regimen. In some embodiments, subjects who have a history of recurrent symptoms are also potential candidates for prophylaxis. In this regard, the term "prevention" can be used interchangeably with the term "preventative treatment".
В контексте данного документа, если не указано иное, «профилактически эффективное количество» соединения представляет собой количество, достаточное для предотвращения заболевания или нарушения, или предотвращения его рецидива. Профилактически эффективное количество соединения означает количество терапевтического агента, отдельно или в комбинации с одним или большим количеством других агентов, которое показывает профилактический эффект при предотвращении заболевания. Термин «профилактически эффективное количество» может включать в себя количество, которое улучшает общую профилактику или усиливает профилактическую эффективность другого профилактического агента. В контексте данного документа, если не указано иное, термин «субъект» определен в данном документе как включающий в себя животных, таких как млекопитающие, включая, но не ограничиваясь лишь этими: приматов (например, людей), коров, овец, коз, лошадей, собак, кошек, кроликов, крыс, мышей и тому подобное. В конкретных вариантах осуществления, субъект представляет собой человека. Термины «субъект» и «пациент» используются в данном документе взаимозаменяемо по отношению, например, к субъекту-млекопитающему, такому как человек. В отдельных вариантах осуществления, субъект, страдающий ВМД, представляет собой субъект, у которого ранее была диагностирована возрастная макулярная дегенерация.As used herein, unless otherwise indicated, a “prophylactically effective amount” of a compound is an amount sufficient to prevent the disease or disorder, or prevent its recurrence. A prophylactically effective amount of a compound means an amount of a therapeutic agent, alone or in combination with one or more other agents, that exhibits a prophylactic effect in preventing disease. The term “prophylactically effective amount” may include an amount that improves overall prophylaxis or enhances the prophylactic effectiveness of another prophylactic agent. As used herein, unless otherwise noted, the term "subject" is defined herein to include animals such as mammals, including but not limited to: primates (e.g., humans), cows, sheep, goats, horses , dogs, cats, rabbits, rats, mice and the like. In specific embodiments, the subject is a human. The terms “subject” and “patient” are used interchangeably herein to refer, for example, to a mammalian subject such as a human. In certain embodiments, the subject suffering from AMD is a subject who has previously been diagnosed with age-related macular degeneration.
В контексте данного документа, и если не указано иное, соединение, описанное в данном документе, применяется для охвата всех возможных стереоизомеров, если не указана конкретная стереохимия. Благодаря низкому энергетическому барьеру соединение может существовать в виде одного таутомера или смеси таутомеров. Это может принимать форму протонной таутомерии; или так называемая валентная таутомерия в соединении, например, которые содержат ароматический фрагмент.As used herein, and unless otherwise indicated, a compound described herein is used to cover all possible stereoisomers unless specific stereochemistry is indicated. Due to its low energy barrier, the compound can exist as a single tautomer or a mixture of tautomers. This may take the form of proton tautomerism; or so-called valence tautomerism in a compound, for example, which contains an aromatic moiety.
В контексте данного документа, и если не указано иное, аналог, такой как цитидин, упоминаемый в данном документе, применяется для охвата свободного основания аналога цитидина или его соли, сольвата, гидрата, сокристалла, комплекса, предлекарства, предшественника, метаболита и/или производного. В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина, упомянутый в данном документе, охватывает свободное основание аналога цитидина или его соль, сольват, гидрат, сокристалл или комплекс. В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина, упомянутый в данном документе, охватывает свободное основание аналога цитидина или его фармацевтически приемлемую соль, сольват или гидрат.As used herein, and unless otherwise indicated, an analog such as cytidine referred to herein is used to cover the free base of a cytidine analog or a salt, solvate, hydrate, co-crystal, complex, predrug, precursor, metabolite and/or derivative thereof . In some embodiments, a cytidine analog referred to herein includes the free base of a cytidine analog or a salt, solvate, hydrate, co-crystal or complex thereof. In some embodiments, a cytidine analog referred to herein includes the free base of a cytidine analog or a pharmaceutically acceptable salt, solvate, or hydrate thereof.
Отличительными признаками этого изобретения является использование агентов для деметилирования промотора ELOVL2, индукции экспрессии гена и улучшения зрительной функции млекопитающего с использованием определенных соединений, таких как 5-азацитидин, децитабин, зебуларин, прокаинамид, прокаин, прокаин, галлат эпигаллокатехина, вальпроевая кислота, гидралазин и аналогичные соединения и производные. Все вместе они описаны в данном документе как «деметилирующий агент». Features of this invention are the use of agents to demethylate the ELOVL2 promoter, induce gene expression and improve visual function of a mammal using certain compounds such as 5-azacytidine, decitabine, zebularine, procainamide, procaine, procaine, epigallocatechin gallate, valproic acid, hydralazine and the like compounds and derivatives. Collectively they are described herein as a "demethylating agent".
В одном варианте осуществления, деметилирующий агент инъецируют внутриглазно, например, путем субконъюнктивальной, интравитреальной, субретинальной или ретробульбарной инъекции. Для субконъюнктивальной инъекции может быть использована концентрация в диапазоне от около 1 нг/мл до около 500 мкг/мл. Для интравитреальной инъекции может быть использована концентрация в диапазоне от около 1 мкг/0,1 мл до около 1000 мкг/0,1 мл; одна концентрация, которую можно использовать, составляет около 50 мкг/0,1 мл. Для субретинальной инъекции может быть использована концентрация в диапазоне от около 1 мкг/0,1 мл до около 100 мкг/0,1 мл. Для ретробульбарной инъекции может быть использована концентрация в диапазоне от около 20 мкг/мл до около 1000 мкг/мл. Деметилирующий агент может быть введен в водном растворе, например, связанном с липосомами, или он может быть растворен в органическом растворителе. В другом альтернативном варианте осуществления, деметилирующий агент также может быть предложен в инертном физиологически приемлемом носителе, таком как микросфера, липосома, капсула или полимерный матрикс, путем инъекции или хирургической имплантации в глаз или на глаз. Водные растворители, которые могут быть использованы, включают в себя, но не ограничиваются лишь этими: 0,9% физиологический раствор и 5% декстрозу. Органические растворители, которые могут быть использованы, включают в себя, но не ограничиваются лишь этими: диметилсульфоксид (ДМСО) или спирт. Имплант может обеспечивать форму деметилирующего агента с медленным высвобождением для достижения постоянной дозы лекарства. Также раскрывается способ снижения начала или прогрессирования диабетической ретинопатии, возрастной дегенерации желтого пятна и/или пигментного ретинита, путем внутриглазного введения препарата, содержащего деметилирующий агент, отдельно или с другими соединениями, которые связаны с деметилирующим агентом, в качестве активного агента в фармацевтически приемлемом препарате и в эффективном количестве, не вызывая существенной токсичности. Композиция может содержать деметилирующий агент в качестве единственного активного агента, другие агенты являются такими, которые существенно не влияют на основные свойства деметилирующего агента. В альтернативном варианте, помимо деметилирующего агента, композиция может содержать другие активные агенты. Композиция может быть инъецирована путем инъекции или имплантирована в глаз. Данное изобретение охватывает способ лечения пациента путем внутриглазного введения композиции, содержащей деметилирующий агент в качестве активного агента в фармацевтически приемлемом препарате, и в количестве, эффективном для лечения дегенерации желтого пятна, ретинопатии или пигментного ретинита без существенной токсичности для глаз. Композиция вводится путем инъекции или имплантации в глаз, и она может быть введена в форме с медленным высвобождением. Препарат с медленным высвобождением, такой как матрикс, может нести количество деметилирующего агента, которое может быть токсичным, если высвобождается с неконтролируемой скоростью, или превышающим терапевтические дозы количеством, но которое приготовлено для высвобождения нетоксичного терапевтического количества деметилирующего агента в течение определенного периода времени. Например, матрикс может содержать от 1 микрограмма до более 10 микрограммов детализирующего агента и может длительно высвобождать нетоксичную поддерживающую дозу демитилирующего агента. Такой матрикс может представлять собой резервуар с диффузионными стенками и может представлять собой липид, поливиниловый спирт, поливинилацетат, поликапролактон, поли(гликолевую) кислоту и/или поли(молочную) кислоту.In one embodiment, the demethylating agent is injected intraocularly, for example, by subconjunctival, intravitreal, subretinal or retrobulbar injection. For subconjunctival injection, concentrations ranging from about 1 ng/ml to about 500 μg/ml can be used. For intravitreal injection, concentrations ranging from about 1 μg/0.1 ml to about 1000 μg/0.1 ml can be used; one concentration that can be used is about 50 mcg/0.1 ml. For subretinal injection, concentrations ranging from about 1 μg/0.1 ml to about 100 μg/0.1 ml can be used. For retrobulbar injection, concentrations ranging from about 20 μg/ml to about 1000 μg/ml can be used. The demethylating agent can be introduced in an aqueous solution, for example associated with liposomes, or it can be dissolved in an organic solvent. In another alternative embodiment, the demethylating agent may also be provided in an inert physiologically acceptable carrier, such as a microsphere, liposome, capsule or polymer matrix, by injection or surgical implantation into or onto the eye. Aqueous solvents that may be used include, but are not limited to: 0.9% saline and 5% dextrose. Organic solvents that may be used include, but are not limited to: dimethyl sulfoxide (DMSO) or alcohol. The implant can provide a slow-release form of the demethylating agent to achieve a constant dose of medication. Also disclosed is a method of reducing the onset or progression of diabetic retinopathy, age-related macular degeneration and/or retinitis pigmentosa, by intraocular administration of a preparation containing a demethylating agent, alone or with other compounds that are related to the demethylating agent, as the active agent in a pharmaceutically acceptable preparation and in an effective amount without causing significant toxicity. The composition may contain a demethylating agent as the sole active agent, other agents being those that do not significantly affect the essential properties of the demethylating agent. Alternatively, in addition to the demethylating agent, the composition may contain other active agents. The composition may be injected by injection or implanted into the eye. The present invention provides a method of treating a patient by intraocular administration of a composition containing a demethylating agent as an active agent in a pharmaceutically acceptable preparation, and in an amount effective to treat macular degeneration, retinopathy, or retinitis pigmentosa without significant ocular toxicity. The composition is administered by injection or implantation into the eye and may be administered in a slow release form. A slow release formulation, such as a matrix, may carry an amount of demethylating agent that may be toxic if released at an uncontrolled rate, or in excess of therapeutic doses, but which is formulated to release a non-toxic therapeutic amount of demethylating agent over a period of time. For example, the matrix can contain from 1 microgram to more than 10 micrograms of detailing agent and can release a non-toxic maintenance dose of the demythylating agent over a long period of time. Such a matrix may be a reservoir with diffusion walls and may be a lipid, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, polycaprolactone, poly(glycolic) acid and/or poly(lactic) acid.
Деметилирующий агент может быть инъецирован внутриглазно с использованием интравитреальной (в стекловидное тело), субконъюнктивальной (в субконъюнктивальной), субретинальной (под сетчаткой) или ретробульбарной (за глазным яблоком) инъекции. Для субконъюнктивальной инъекции, может быть использована концентрация дерметизирующего агента в диапазоне от около 1 нг/мл до около 500 мкг/мл. Для интравитреальной инъекции, может быть использована доза деметилирующего агента в диапазоне от около 10,0 нг/0,1 мл до около 1000 мкг/0,1 мл. Для ретробульбарной инъекции, может быть использована доза деметилирующего агента в диапазоне от около 20 мкг/мл до около 1000 мкг/мл. Для субретинальной инъекции, может быть использована доза деметилирующего агента в диапазоне от около 1 мкг/0,1 мл до около 100 мкг/0,1 мл. Однако эти дозировки относятся к препаратам с немедленным высвобождением, и для препаратов с более длительным высвобождением потребуются более высокие концентрации деметилирующего агента. Деметилирующий агент может быть введен внутриглазно в композиции, в которой он является единственным активным агентом. В альтернативном варианте, деметилирующий агент может быть введен внутриглазно в композиции с родственными соединениями. Родственные соединения могут включать в себя иммунодепрессанты, которые включают в себя, но не ограничиваются лишь этими: такролимус, циклофосфамид, сиролимус, атопозид, тиоэпа, метотрексат, азатиоприн (имуран), интерфероны, инфликсимаб, этанерцепт, микофенолата мофетил, 15-дезоксиспергуалин, талидомид, глатирамер, лефлуномид, винкристин, цитарабин и пр. В одном варианте осуществления, композиция, содержащая деметилирующий агент, вводится в количестве или в дозе, которые не приводят к существенной токсичности для глаз. В контексте данного документа, отсутствие существенной токсичности охватывает как отсутствие каких-либо проявлений токсичности, а также проявлений токсичности, которые специалист в данной области техники счел бы недостаточно вредными для уменьшения или прекращения лечения. Форма внутривенного раствора деметилирующего агента может быть разбавлена для достижения указанной концентрации с использованием 0,9% NaCl или 5% декстрозы или органического растворителя, такого как диметилсульфоксид (ДМСО) или спирт. Внутриглазное введение может осуществляться любым из ранее описанных способов введения и препаратов. Для инъекции можно использовать раствор, эмульсию, суспензию, капсульную композицию из микросфер или липосом и пр. Деметелирующий агент может быть введен хирургическим путем в виде глазного имплантата. В качестве одного примера, резервуар, имеющий диффузную стенку из поливинилового спирта или поливинилацетата и содержащий миллиграммы деметилирующего агента, может быть имплантирован в склеру или на нее. В качестве другого примера, деметилирующий агент в миллиграммах может быть включен в полимерный матрикс, имеющий размеры около 2 мм на 4 мм, и изготовлен из полимера, такого как поликапролактон, поли(гликолевая) кислота, поли(молочная) кислота или полиангидрида, или липида, такого как себациновая кислота, и может быть имплантирован в склеру или в глаз. Обычно это достигается, когда пациенту вводят местную или локальную анестезию и делают небольшой разрез (3-4 мм) позади роговицы. Затем матрикс, содержащий деметилирующий агент, вводится через разрез и пришивается к склере с использованием нейлона 9-0. Деметилирующий агент может содержаться в инертном матриксе для инъекции в глаз. В качестве одного из примеров инертного матрикса, липосомы могут быть получены из дипальмитоилфосфатидилхолина (ДПФХ), такого как яичный фосфатидилхолин (ФХ), липида, имеющего низкую теплопередачу. Липосомы получают с использованием стандартных процедур, известных специалистам в данной области техники. Деметилирующий агент, в количествах от нанограмма до микрограмма до миллиграмма добавляется к раствору яичного ФХ, и липофильное лекарственное средство связывается с липосомами. Система доставки лекарственного средства с медленным высвобождением может быть имплантирована внутриглазно, для обеспечения замедленного высвобождения активного агента в течение определенного периода времени. Имплантируемая структура может быть в форме капсулы из любого из ранее описанных полимеров (например, поликапролактон, поли(гликолевая) кислота, поли(молочная) кислота, полиангидрид) или липидов, которые могут быть приготовлены в виде микросфер. В качестве иллюстративного примера, деметилирующий агент может быть смешан с поливиниловым спиртом (ПВС), смесь затем высушена и покрыта этиленвинилацетатом, а затем снова охлаждена ПВС. В препарате для внутриглазной инъекции, липосомальная капсула расщепляться из-за клеточного переваривания и может быть системой доставки лекарственного средства с медленным высвобождением, что позволяет пациенту постоянно подвергаться воздействию препарата в течение продолжительного периода. В препарате с медленным высвобождением, микросфера, капсула, липосома и пр. могут содержать такую концентрацию деметилирующего агента, которая могла бы быть токсичной, если бы его вводили в виде болюсной дозы. Однако введение с медленным высвобождением приготовлено таким образом, чтобы концентрация, высвобождаемая за любой период времени, не превышала токсического количества. Это достигается, например, с помощью различных препаратов носителя (микросферы с покрытием или без покрытия, капсулы с покрытием или без покрытия, липидные или полимерные компоненты, однослойная или многослойная структура и комбинации вышеперечисленного и пр.). Другие переменные могут включать в себя фармакокинетико-фармакодинамические параметры пациента (например, массу тела, пол, скорость плазменного клиренса, функцию печени и пр.). В зависимости от количества деметилирующего агента, который предложен в препарате, пациенту может быть введена доза в течение нескольких лет с помощью одного имплантата или инъекции. В качестве иллюстративных, но не ограничивающих примеров, капсула может быть загружена 1-2 мг деметилирующим агентом; если капсула приготовлена с расчетом на высвобождение нескольких микрограммов лекарства в день, пациенту можно будет вводить дозу в течение около 1000 дней, или почти трех лет. В качестве другого примера, если в капсуле содержится 5 мг лекарства, пациенту можно будет вводить дозу около пятнадцати лет. Такой препарат предлагает преимущества, которые включают в себя точное дозирование с повышенным удобством для пациента, поскольку вмешательство в некоторых случаях требуется только один или два раза в десятилетие или даже реже. Приготовление и загрузка микросфер, микрокапсул, липосом и пр. и их глазная имплантация представляют собой стандартные методы, известные специалистам в данной области техники, например, использования имплантата с медленным высвобождением ганцикловира для лечения цитомегаловирусного ретинита, описанного в Vitreoretinal Surgical Techniques, Peyman et al., Eds. (Martin Dunitz. London 2001, chapter 45); Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology, Wise, Ed. (Marcel Dekker, New York 2000), соответствующие разделы которых включены в данный документ посредством ссылки в полном объеме. Деметилирующий агент, отдельно или в комбинации с другими агентами, может быть введен внутриглазно и без существенной токсичности для лечения ретинопатии, такой как у пациентов с диабетом, дегенерации желтого пятна и пигментным ретинитом, с использованием способов и препаратов, описанных ранее.The demethylating agent can be injected intraocularly using intravitreal (into the vitreous), subconjunctival (in the subconjunctival), subretinal (under the retina), or retrobulbar (behind the eyeball) injection. For subconjunctival injection, a concentration of the dermatizing agent ranging from about 1 ng/ml to about 500 μg/ml can be used. For intravitreal injection, a dose of the demethylating agent ranging from about 10.0 ng/0.1 ml to about 1000 μg/0.1 ml can be used. For retrobulbar injection, a dose of the demethylating agent ranging from about 20 μg/ml to about 1000 μg/ml can be used. For subretinal injection, a dose of the demethylating agent ranging from about 1 μg/0.1 ml to about 100 μg/0.1 ml can be used. However, these dosages are for immediate-release formulations, and longer-release formulations will require higher concentrations of the demethylating agent. The demethylating agent may be administered intraocularly in a composition in which it is the only active agent. Alternatively, the demethylating agent may be administered intraocularly in compositions with related compounds. Related compounds may include immunosuppressants, which include, but are not limited to: tacrolimus, cyclophosphamide, sirolimus, atoposide, thioepa, methotrexate, azathioprine (imuran), interferons, infliximab, etanercept, mycophenolate mofetil, 15-deoxyspergualine, thalidomide , glatiramer, leflunomide, vincristine, cytarabine, etc. In one embodiment, the composition containing the demethylating agent is administered in an amount or dosage that does not result in significant ocular toxicity. As used herein, absence of significant toxicity includes the absence of any toxicity as well as toxicity that would be considered insufficiently harmful by one skilled in the art to warrant reduction or discontinuation of treatment. The demethylating agent intravenous solution form can be diluted to achieve the indicated concentration using 0.9% NaCl or 5% dextrose or an organic solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) or alcohol. Intraocular administration can be carried out by any of the previously described routes of administration and preparations. For injection, a solution, an emulsion, a suspension, a capsule composition of microspheres or liposomes, etc. can be used. The demelting agent can be surgically administered in the form of an ocular implant. As one example, a reservoir having a diffuse wall of polyvinyl alcohol or polyvinyl acetate and containing milligrams of a demethylating agent may be implanted in or onto the sclera. As another example, the milligram demethylating agent may be included in a polymer matrix having dimensions of about 2 mm by 4 mm and made from a polymer such as polycaprolactone, poly(glycolic) acid, poly(lactic) acid or a polyanhydride or lipid , such as sebacic acid, and can be implanted into the sclera or into the eye. This is usually achieved when the patient is given local or topical anesthesia and a small incision (3-4mm) is made behind the cornea. A matrix containing a demethylating agent is then inserted through the incision and sutured to the sclera using 9-0 nylon. The demethylating agent may be contained in an inert matrix for injection into the eye. As one example of an inert matrix, liposomes can be prepared from dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC), such as egg phosphatidylcholine (PC), a lipid having low heat transfer. Liposomes are prepared using standard procedures known to those skilled in the art. A demethylating agent, in nanogram to microgram to milligram quantities, is added to the egg PC solution and the lipophilic drug binds to the liposomes. A slow release drug delivery system can be implanted intraocularly to provide sustained release of the active agent over a period of time. The implantable structure can be in the form of a capsule of any of the previously described polymers (eg, polycaprolactone, poly(glycolic) acid, poly(lactic) acid, polyanhydride) or lipids, which can be prepared in the form of microspheres. As an illustrative example, the demethylating agent can be mixed with polyvinyl alcohol (PVA), the mixture then dried and coated with ethylene vinyl acetate, and then cooled again with PVA. In an intraocular injection formulation, the liposomal capsule is broken down due to cellular digestion and can be a slow-release drug delivery system, allowing the patient to be continuously exposed to the drug over an extended period. In a slow release formulation, the microsphere, capsule, liposome, etc. may contain a concentration of the demethylating agent that would be toxic if administered as a bolus dose. However, a slow-release administration is formulated so that the concentration released over any period of time does not exceed a toxic amount. This is achieved, for example, using various carrier preparations (coated or uncoated microspheres, coated or uncoated capsules, lipid or polymer components, single or multilayer structure and combinations of the above, etc.). Other variables may include patient pharmacokinetic-pharmacodynamic parameters (eg, body weight, gender, plasma clearance rate, liver function, etc.). Depending on the amount of demethylating agent that is offered in the drug, the patient may be dosed over several years with a single implant or injection. By way of illustrative and non-limiting examples, a capsule may be loaded with 1-2 mg of a demethylating agent; if the capsule is formulated to release a few micrograms of drug per day, a patient can be dosed for about 1,000 days, or nearly three years. As another example, if the capsule contained 5 mg of medication, the patient could be dosed for about fifteen years. Such a drug offers advantages that include precise dosing with increased patient convenience, since intervention in some cases is only required once or twice a decade or even less frequently. The preparation and loading of microspheres, microcapsules, liposomes, etc. and ocular implantation thereof are standard methods known to those skilled in the art, for example, the use of a ganciclovir slow release implant for the treatment of cytomegalovirus retinitis described in Vitreoretinal Surgical Techniques, Peyman et al. ,Eds. (Martin Dunitz. London 2001, chapter 45); Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology, Wise, Ed. (Marcel Dekker, New York 2000), the relevant sections of which are incorporated herein by reference in their entirety. A demethylating agent, alone or in combination with other agents, can be administered intraocularly and without significant toxicity for the treatment of retinopathy, such as in patients with diabetes, macular degeneration and retinitis pigmentosa, using the methods and preparations described previously.
В данном документе предложены способы лечения глазного заболевания, включая в себя ВМД, с использованием аналога цитидина в виде соли, сольвата, гидрата, предшественника и/или производного. Некоторые из способов, предложеных в данном документе, включают в себя лечение глазного заболевания с использованием комбинации двух или большего количества активных агентов, включая 5-азацитидин.Provided herein are methods of treating an ocular disease, including AMD, using a cytidine analogue in the form of a salt, solvate, hydrate, precursor and/or derivative. Some of the methods proposed herein include treating an ocular disease using a combination of two or more active agents, including 5-azacytidine.
Аналоги нуклеозидов прошли клинические испытания для лечения некоторых видов рака, но не для лечения глазных болезней. Аналоги нуклеозидов 5-азацитидин (также известный как 4-амино-1-β-D-рибофуранозил-1,3,5-триазин-2(1H)-он; обозначение национального центра обслуживания NSC-102816; регистрационный номер CAS 320-67-2; азацитидин; Aza и AZA; и в настоящее время продается как VIDAZA®) и 2'-дезокси-5-азацитидин (также известный как 5-аза-2'-дезоксицитидин, децитабин, Dae и DAC, и в настоящее время продается как DACOGEN®) - ингибиторы ДНК-метилтрансферазы (DNMT), одобренные Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для лечения миелодиспластических синдромов (МДС). Азацитидин и децитабин представляет собой аналоги цитидина; структурное различие между этими аналогами цитидина и их родственными природными нуклеозидами заключается в наличии азота в положении 5 цитозинового кольца вместо углерода. Азацитидин может быть определен как имеющий молекулярную формулу C8Hi2N4O5, молекулярную массу 244,21 г на моль и структуру, показанную ниже. Децитабин может быть определен как имеющий молекулярную формулу C8Hi2N4O4, и молекулярную массу 228,21 г на моль.Nucleoside analogues have been tested in clinical trials for the treatment of some types of cancer, but not for the treatment of eye diseases. Nucleoside analogues 5-azacytidine (also known as 4-amino-1-β-D-ribofuranosyl-1,3,5-triazin-2(1H)-one; National Service Center designation NSC-102816; CAS registration number 320-67 -2; azacitidine; Aza and AZA; and currently marketed as VIDAZA®) and 2'-deoxy-5-azacytidine (also known as 5-aza-2'-deoxycytidine, decitabine, Dae and DAC, and currently marketed as DACOGEN®) are DNA methyltransferase (DNMT) inhibitors approved by the US Food and Drug Administration for the treatment of myelodysplastic syndromes (MDS). Azacitidine and decitabine are analogues of cytidine; the structural difference between these cytidine analogues and their related natural nucleosides is the presence of a nitrogen at position 5 of the cytosine ring instead of a carbon. Azacitidine can be defined as having the molecular formula C8Hi2N4O5, a molecular weight of 244.21 g per mole, and the structure shown below. Decitabine can be defined as having the molecular formula C8Hi2N4O4, and a molecular weight of 228.21 g per mole.
В одном варианте осуществления, способы предложены в данном документе, включают в себя введение или одновременное введение одного или большего количества аналогов цитидина. В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина представляет собой 5-азацитидин (азацитидин). В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина представляет собой 5-аза-2'-дезоксицитидин (децитабин). В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина представляет собой 5- азацитидин (азацитидин) или 5-аза-2'-дезоксицитидин (децитабин). В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина представляет собой, например: 1-β-D-арабинофуранозилцитозин (цитарабин или ara-C); псевдоизо-цитидин (psi ICR); 5-фтор-2'-дезоксицитидин (FCdR); 2'-дезокси-2',2'-дифторцитидин (гемцитабин); 5-аза-2'-дезокси-2', 2'-дифторцитидин; 5-аза-2'-дезокси-2'-фторцитидин; 1-β-D-рибофуранозил-2 (1H) -пиримидинон (зебуларин); 2', 3'-дидезокси-5-фтор-3'-тиацитидин (Emtriva); 2'-циклоцитидин (анцитабин); 1-β-D-арабинофуранозил-5-азацитозин (фазарабин или ara-AC); 6-азацитидин (6-аза-CR); 5,6-дигидро-5-азацитидин (dΗ-аза-CR); N4-пентилоксикарбонил-5'-дезокси-5-фторцитидин (капецитабин); N4-октадецилцитарабин; или цитарабин элаидиновой кислоты. В некоторых вариантах осуществления, аналоги цитидина, предложены в данном документе, включают в себя любое соединение, которое структурно связано с цитидином или дезоксицитидином и функционально имитирует и/или противодействует действию цитидина или дезоксицитидина.In one embodiment, the methods provided herein include the administration or simultaneous administration of one or more cytidine analogues. In some embodiments, the cytidine analog is 5-azacytidine (azacytidine). In some embodiments, the cytidine analog is 5-aza-2'-deoxycytidine (decitabine). In some embodiments, the cytidine analogue is 5-azacytidine (azacytidine) or 5-aza-2'-deoxycytidine (decitabine). In some embodiments, the cytidine analogue is, for example: 1-β-D-arabinofuranosylcytosine (cytarabine or ara-C); pseudoisocytidine (psi ICR); 5-fluoro-2'-deoxycytidine (FCdR); 2'-deoxy-2',2'-difluorocytidine (gemcitabine); 5-aza-2'-deoxy-2',2'-difluorocytidine; 5-aza-2'-deoxy-2'-fluorocytidine; 1-β-D-ribofuranosyl-2(1H)-pyrimidinone (zebularine); 2',3'-dideoxy-5-fluoro-3'-thiacytidine (Emtriva); 2'-cyclocytidine (ancetabine); 1-β-D-arabinofuranosyl-5-azacytosine (phasarabine or ara-AC); 6-azacytidine (6-aza-CR); 5,6-dihydro-5-azacytidine (dH-aza-CR); N4-pentyloxycarbonyl-5'-deoxy-5-fluorocytidine (capecitabine); N4-octadecylcytarabine; or cytarabine elaidic acid. In some embodiments, cytidine analogs provided herein include any compound that is structurally related to cytidine or deoxycytidine and functionally mimics and/or antagonizes the action of cytidine or deoxycytidine.
Некоторые варианты осуществления данного документа предлагают соли, сокристаллы, сольваты (например, гидраты), комплексы, пролекарства, предшественники, метаболиты и/или другие производные аналогов цитидина, предложеных в данном документе. Например, определенные варианты осуществления предлагают соли, сокристаллы, сольваты (например, гидраты), комплексы, предшественники, метаболиты и/или другие производные 5-азацитидина. Некоторые варианты осуществления данного документа предлагают соли, сокристаллы и/или сольваты (например, гидраты) аналогов цитидина, предложеных в данном документе. Некоторые варианты осуществления данного документа предлагают соли и/или сольваты (например, гидраты) аналогов цитидина, предложеных в данном документе. В некоторых вариантах осуществления предложены аналоги цитидина, которые не являются солями, сокристаллами, сольватами (например, гидратами) или комплексами аналогов цитидина, предложеных в данном документе. Например, в определенных вариантах осуществления предложены 5-азацитидин в неионизированной, несольватированной (например, безводной) некомплексной форме. Некоторые варианты осуществления данного документа предлагают смесь двух или более аналогов цитидина, предложеных в данном документе. Предложены в данном документе аналоги цитидина могут быть приготовлены с использованием способов и процедур синтеза, упомянутых в данном документе или иным образом доступных в литературе. Например, определенные способы синтеза 5-азацитидина раскрыты, например, в патенте США № 7038038 и обсуждаемых в нем источниках, каждый из которых включен в данный документ посредством ссылки. Другие аналоги цитидина, предложены в данном документе, могут быть получены, например, с использованием процедур, известных в данной области техники, или могут быть приобретены из коммерческого источника. В одном варианте осуществления, соединение, используемое в способах, предложеных в данном документе, представляет собой свободное основание или его фармацевтически приемлемую соль или сольват. В одном варианте осуществления, свободное основание или фармацевтически приемлемая соль или сольват представляет собой твердое вещество. В другом варианте осуществления, свободное основание или фармацевтически приемлемая соль или сольват представляет собой твердое вещество в аморфной форме. В еще другом варианте осуществления, свободное основание или фармацевтически приемлемая соль или сольват представляет собой твердое вещество в кристаллической форме. Например, в определенных вариантах осуществления предложен 5-азацитидин в твердых формах, который может быть получен, например, способами, описанными в патентах США № 6943249, 6887855 и 7078518, и публикациях патентных заявок США № 2005/027675 2006/247189, и WO2010/093435, каждая из которых в полном объеме включена в данный документ посредством ссылки. В других вариантах осуществления, 5-азацитидин в твердых формах можно приготовить с использованием других способов, известных в данной области техники.Some embodiments of this document provide salts, co-crystals, solvates (eg, hydrates), complexes, prodrugs, precursors, metabolites and/or other derivatives of the cytidine analogues provided herein. For example, certain embodiments provide salts, cocrystals, solvates (eg, hydrates), complexes, precursors, metabolites, and/or other derivatives of 5-azacytidine. Some embodiments of this document provide salts, co-crystals and/or solvates (eg, hydrates) of the cytidine analogues provided herein. Some embodiments of this document provide salts and/or solvates (eg, hydrates) of the cytidine analogues provided herein. In some embodiments, cytidine analogs are provided that are not salts, co-crystals, solvates (eg, hydrates), or complexes of the cytidine analogs provided herein. For example, in certain embodiments, 5-azacytidine is provided in a non-ionized, non-solvated (eg, anhydrous) non-complexed form. Some embodiments of this document provide a mixture of two or more cytidine analogs provided herein. The cytidine analogs provided herein can be prepared using synthetic methods and procedures mentioned herein or otherwise available in the literature. For example, certain methods for synthesizing 5-azacytidine are disclosed, for example, in US Pat. No. 7,038,038 and the references discussed therein, each of which is incorporated herein by reference. Other cytidine analogs provided herein may be prepared, for example, using procedures known in the art, or may be purchased from a commercial source. In one embodiment, the compound used in the methods provided herein is a free base or a pharmaceutically acceptable salt or solvate thereof. In one embodiment, the free base or pharmaceutically acceptable salt or solvate is a solid. In another embodiment, the free base or pharmaceutically acceptable salt or solvate is a solid in amorphous form. In yet another embodiment, the free base or pharmaceutically acceptable salt or solvate is a solid in crystalline form. For example, certain embodiments provide 5-azacytidine in solid forms, which can be prepared, for example, by methods described in US Patent Nos. 6,943,249, 6,887,855, and 7,078,518, and US Patent Application Publications No. 2005/027675 2006/247189, and WO2010/ 093435, each of which is incorporated herein by reference in its entirety. In other embodiments, 5-azacytidine in solid forms can be prepared using other methods known in the art.
В одном варианте осуществления, соединение, используемое в способах, предложеных в данном документе, представляет собой фармацевтически приемлемую соль аналога цитидина, которая включает в себя, но не ограничивается лишь этими: ацетат, адипат, альгинат, аспартат, бензоат, бензолсульфонат (безилат), бисульфат, бутират, цитрат, камфорсульфонат, циклопентанепропионат, диглюконат, додецилсульфат, 1,2-этандисульфонат (эдисилат), этансульфонат (эзилат), формиат, фумарат, глюкогептаноат, глицерофосфат, гликолат, гемисульфат, гептаноат, гексаноат, гидрохлорид, гидробромид, гидроиодид, 2-гидроксиэтансульфонат, лактат, малеат, малонат, метансульфонат (мезилат), 2-нафталинсульфонат (напсилат), никотинат, нитрат, оксалат, 3-фенилсульфат, пальмоат, пепропилат фосфат, пикрат, пивалат, пропионат, салицилат, сукцинат, сульфат, тартрат, тиоцианат, тозилат, или соли ундеканоата.In one embodiment, the compound used in the methods provided herein is a pharmaceutically acceptable salt of a cytidine analogue, which includes, but is not limited to: acetate, adipate, alginate, aspartate, benzoate, benzenesulfonate (besylate), bisulfate, butyrate, citrate, camphorsulfonate, cyclopentanepropionate, digluconate, dodecyl sulfate, 1,2-ethane disulfonate (edisylate), ethanesulfonate (esylate), formate, fumarate, glucoheptanoate, glycerophosphate, glycolate, hemisulfate, heptanoate, hexanoate, hydrochloride, hydrobromide, hydrochloride odid, 2-hydroxyethanesulfonate, lactate, maleate, malonate, methanesulfonate (mesylate), 2-naphthalene sulfonate (napsylate), nicotinate, nitrate, oxalate, 3-phenylsulfate, palmoate, pepropylate phosphate, picrate, pivalate, propionate, salicylate, succinate, sulfate, tartrate , thiocyanate, tosylate, or undecanoate salts.
Фармацевтические Композиции: В одном варианте осуществления данного документа, предложены фармацевтические композиции, которые содержат один или большее количество аналогов цитидина или их фармацевтически приемлемую соль или сольват в качестве активного ингредиента в комбинации с одним или большим количеством фармацевтически приемлемого носителя. В одном варианте осуществления, фармацевтическая композиция включает по меньшей мере один эксципиент или носитель, не контролирующий высвобождение. В одном варианте осуществления, фармацевтическая композиция содержит по меньшей мере один эксципиент или носитель, контролирующий высвобождение, и по меньшей мере один эксципиент или носитель, не контролирующий высвобождение.Pharmaceutical Compositions: In one embodiment of this document, provided are pharmaceutical compositions that contain one or more cytidine analogues or a pharmaceutically acceptable salt or solvate thereof as an active ingredient in combination with one or more pharmaceutically acceptable carrier. In one embodiment, the pharmaceutical composition includes at least one non-release controlled excipient or carrier. In one embodiment, the pharmaceutical composition contains at least one release-controlled excipient or carrier and at least one non-release-controlled excipient or carrier.
В некоторых вариантах осуществления, аналог цитидина, используемый в фармацевтических композициях, предложеных в данном документе, находится в твердой форме. Подходящие твердые формы включают в себя, но не ограничиваются ими, твердые формы, содержащие свободное основание аналога цитидина, и твердые формы, содержащие соли аналога цитидина. В некоторых вариантах осуществления, твердые формы, предложены в данном документе, включают в себя полиморфы, сольваты (включая гидраты) и сокристаллы, содержащие аналог цитидина и/или его соли. В некоторых вариантах осуществления, твердая форма представляет собой кристаллическую форму аналога цитидина или его фармацевтически приемлемой соли или сольвата.In some embodiments, the cytidine analogue used in the pharmaceutical compositions provided herein is in solid form. Suitable solid forms include, but are not limited to, solid forms containing the free base of the cytidine analog and solid forms containing salts of the cytidine analog. In some embodiments, solid forms provided herein include polymorphs, solvates (including hydrates), and cocrystals containing a cytidine analogue and/or salts thereof. In some embodiments, the solid form is a crystalline form of a cytidine analog or a pharmaceutically acceptable salt or solvate thereof.
В одном варианте осуществления, предложены в данном документе фармацевтические композиции могут быть приготовлены в различных дозированных формах для оптического, интравитреального, парентерального и местного введения. Фармацевтические композиции также могут быть приготовлены в виде дозированных форм с модифицированным высвобождением, включая в себя лекарственные формы с отсроченным, пролонгированным, пролонгированным, медленным, импульсным, контролируемым, ускоренным и быстрым, направленным, запрограммированным высвобождением и задержкой в желудке. Эти дозированные формы могут быть приготовлены в соответствии с обычными способами и методами, известными специалистам в данной области техники (см., например, Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 21st Edition; Lippincott Williams & Wilkins: Philadelphia, PA, 2005; Modified-Release Drug Delivery Technology, Rathbone et al, eds., Drugs and the Pharmaceutical Science, Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, 2003; Vol. 126). В одном варианте осуществления, фармацевтические композиции предложены в дозированной форме для внутривитрального введения. В другом варианте осуществления, фармацевтические композиции предложены в дозированной форме для парентерального введения. В еще другом варианте осуществления, фармацевтические композиции предложены в дозированной форме для местного применения.In one embodiment, the pharmaceutical compositions provided herein can be formulated in various dosage forms for optical, intravitreal, parenteral and topical administration. Pharmaceutical compositions may also be formulated in modified release dosage forms, including delayed, extended, sustained release, slow, pulsed, controlled, accelerated and rapid, targeted, programmed release and gastric retention. These dosage forms can be prepared in accordance with conventional methods and techniques known to those skilled in the art (see, for example, Remington, The Science and Practice of Pharmacy, 21st Edition; Lippincott Williams & Wilkins: Philadelphia, PA, 2005; Modified -Release Drug Delivery Technology, Rathbone et al, eds., Drugs and the Pharmaceutical Science, Marcel Dekker, Inc.: New York, NY, 2003; Vol. 126). In one embodiment, the pharmaceutical compositions are provided in dosage form for intravitreal administration. In another embodiment, the pharmaceutical compositions are provided in dosage form for parenteral administration. In yet another embodiment, the pharmaceutical compositions are provided in dosage form for topical use.
В одном варианте осуществления фармацевтические композиции, предложены в данном документе, могут быть введены местно в глаз или внутри стекловидного тела в форме вставок, инъекций, имплантатов, паст, порошков, повязок, кремов, пластырей, мазей, растворов, эмульсий, суспензий, гелей, пены или спреев. Эти дозированные формы могут быть изготовлены с использованием обычных процессов, как описано, например, в Remington, The Science and Practice of Pharmacy, выше. Предлагаемые в данном документе фармацевтические композиции для местного применения могут быть приготовлены с немедленным высвобождением или модифицированным высвобождением, включая отсроченное, медленное, импульсное, контролируемое, направленное и запрограммированное высвобождение.In one embodiment, the pharmaceutical compositions provided herein may be administered topically to the eye or intravitreously in the form of inserts, injections, implants, pastes, powders, dressings, creams, patches, ointments, solutions, emulsions, suspensions, gels, foam or sprays. These dosage forms can be manufactured using conventional processes, as described, for example, in Remington, The Science and Practice of Pharmacy, supra. The topical pharmaceutical compositions provided herein can be formulated as immediate release or modified release, including delayed, slow, pulsed, controlled, targeted and programmed release.
В данное время децитабин разрабатывается как лекарственное средство для лечения хронического миелоидного лейкоза (ХМЛ), миелодиспластического синдрома (МДС), немелкоклеточного рака легкого (НМКЛ), серповидноклеточной анемии и острого миелоцитарного лейкоза (ОМЛ).Decitabine is currently being developed as a treatment for chronic myeloid leukemia (CML), myelodysplastic syndrome (MDS), non-small cell lung cancer (NSCLC), sickle cell disease and acute myelocytic leukemia (AML).
Децитабин может включать в себя препарат, содержащий: (а) соединение формулы, показанное на фигуре imgf000003_0001 из WO2013033176, или его фармацевтически приемлемую соль; растворенный в (b) практически безводном растворителе, содержащем от около 45% до около 85% пропиленгликоля; от около 5% до около 45% глицерина; и от 0% до около 30% этанола. В некоторых вариантах осуществления, указанный растворитель содержит от около 65% до около 70% пропиленгликоля; от около 25% до около 30% глицерина и от 0% до около 10% этанола.Decitabine may include a preparation containing: (a) a compound of the formula shown in figure imgf000003_0001 of WO2013033176, or a pharmaceutically acceptable salt thereof; dissolved in (b) a substantially anhydrous solvent containing from about 45% to about 85% propylene glycol; from about 5% to about 45% glycerol; and 0% to about 30% ethanol. In some embodiments, said solvent contains from about 65% to about 70% propylene glycol; from about 25% to about 30% glycerol and from 0% to about 10% ethanol.
Данное изобретение предлагает композицию, содержащую деметилирующий агент, и фармацевтически приемлемый эксципиент или носитель. Термин «фармацевтически приемлемый эксципиент или носитель» относится к среде, которая используется для приготовления желаемой дозированной формы соединения. Фармацевтически приемлемый эксципиент или носитель может включать в себя один или большее количество растворителей, разбавителей или других жидких носителей; средства для диспергирования или суспендирования; поверхностно-активные вещества; изотонические агенты; загустители или эмульгаторы; консерванты; твердые связующие; смазочные материалы; и тому подобное. Remington's Pharmaceutical Sciences, Fifteenth Edition, E. W. Martin (Mack Publishing Co., Easton, Pa., 1975) и Handbook of Pharmaceutical Excipients, Third Edition, A. H. Kibbe ed. (American Pharmaceutical Assoc. 2000), раскрывают различные носители, используемые при составлении фармацевтических композиций, и известные методы их приготовления. В одном варианте осуществления, фармацевтически приемлемый эксципиент не является вредным для млекопитающего (например, пациента-человека) при введении в глаз (например, путем внутриглазной инъекции). Для внутриглазного введения, например, но не ограничения, терапевтический агент можно вводить в сбалансированном солевом растворе (ССР) или сбалансированном солевом растворе плюс (ССР плюс) (Alcon Laboratories, Форт-Уэрт, Техас, США). В родственном аспекте, согласно данному изобретению предложен стерильный контейнер, например, флакон, содержащий терапевтически приемлемый деметилирующий агент, необязательно лиофилизированный препарат. This invention provides a composition containing a demethylating agent and a pharmaceutically acceptable excipient or carrier. The term "pharmaceutically acceptable excipient or carrier" refers to the medium that is used to prepare the desired dosage form of the compound. The pharmaceutically acceptable excipient or carrier may include one or more solvents, diluents, or other liquid carriers; means for dispersing or suspending; surfactants; isotonic agents; thickeners or emulsifiers; preservatives; solid binders; lubricants; etc. Remington's Pharmaceutical Sciences, Fifteenth Edition, E. W. Martin (Mack Publishing Co., Easton, Pa., 1975) and Handbook of Pharmaceutical Excipients, Third Edition, A. H. Kibbe ed. (American Pharmaceutical Assoc. 2000), disclose various carriers used in the formulation of pharmaceutical compositions and known methods for their preparation. In one embodiment, the pharmaceutically acceptable excipient is not harmful to a mammal (eg, a human patient) when administered to the eye (eg, by intraocular injection). For intraocular administration, for example, but not limitation, the therapeutic agent can be administered in balanced salt solution (BSS) or balanced salt solution plus (BSS plus) (Alcon Laboratories, Fort Worth, Texas, USA). In a related aspect, the present invention provides a sterile container, eg a vial, containing a therapeutically acceptable demethylating agent, optionally a lyophilized preparation.
Другой вариант осуществления, согласно данному изобретению относится к введению конструкций нуклеиновых кислот, которые способны воздействовать на ингибирование метилирования с помощью генной терапии.Another embodiment of the present invention relates to the administration of nucleic acid constructs that are capable of inhibiting methylation through gene therapy.
WO 2001/58494 направлен на лечение или профилактику глазного заболевания, такого как возрастная дегенерация желтого пятна, путем контактирования глазной клетки с вектором экспрессии, содержащим последовательность нуклеиновой кислоты, кодирующую ингибитор ангиогенеза и нейротрофический агент. В конкретных вариантах осуществления, ингибитор ангиогенеза и нейротрофический агент представляют собой одно и то же, например, фактор пигментного эпителия (ФПЭ). WO 2002/13812 относится к использованию инсулин-сенсибилизирующего агента, предпочтительно агонистов рецептора-γ, активируемого пролифератором пероксисом (АППРγ), для лечения воспалительного заболевания, такого как офтальмологическое заболевание. WO 200/52479 касается диагностики, лечения и профилактики друзеноподобных нарушений (любого нарушения, которое включает в себя образование друзы), включая ВМД. В конкретных вариантах осуществления, существуют способы, относящиеся к обеспечению эффективного количества агента, который ингибирует пролиферацию или дифференцировку иммунных клеток, такого как антагонисты TNF-альфа.WO 2001/58494 is directed to the treatment or prevention of an ocular disease, such as age-related macular degeneration, by contacting an ocular cell with an expression vector containing a nucleic acid sequence encoding an angiogenesis inhibitor and a neurotrophic agent. In specific embodiments, the angiogenesis inhibitor and the neurotrophic agent are the same thing, for example, pigment epithelial factor (PEF). WO 2002/13812 relates to the use of an insulin-sensitizing agent, preferably peroxisome proliferator-activated receptor-γ (PPRγ) agonists, for the treatment of an inflammatory disease, such as an ophthalmic disease. WO 200/52479 concerns the diagnosis, treatment and prevention of drusen-like disorders (any disorder that involves the formation of drusen), including AMD. In specific embodiments, there are methods relating to providing an effective amount of an agent that inhibits the proliferation or differentiation of immune cells, such as TNF-alpha antagonists.
В одном аспекте, данное изобретение предлагает методы лечения индивида с ВМД (например, индивидуума, у которого обнаружен полиморфизм или гаплотип, указывающий на повышенный риск развития симптоматической ВМД) или другого заболевания, включающего ген метилирующего варианта ELOVL2. В одном варианте осуществления, способ включает в себя введение пациенту агента, который снижает количество ELOVL2 метилирующего варианта или экспрессию гена, отвечающего за метилирование ELOVL2, в количестве, эффективном для ослабления симптома заболевания у пациента. В родственном варианте осуществления, индивиду вводят терапевтическое количество ингибитора (например, инактиватора) варианта полипептида метилирования ELOVL2.In one aspect, the present invention provides methods of treating an individual with AMD (eg, an individual who has a polymorphism or haplotype indicating an increased risk of developing symptomatic AMD) or other disease involving the ELOVL2 methylation variant gene. In one embodiment, the method includes administering to a patient an agent that reduces the amount of an ELOVL2 methylation variant or the expression of a gene responsible for ELOVL2 methylation in an amount effective to reduce a symptom of the disease in the patient. In a related embodiment, the individual is administered a therapeutic amount of an inhibitor (eg, inactivator) of an ELOVL2 methylation variant polypeptide.
В одном варианте осуществления, индивиду вводят ингибирующую нуклеиновую кислоту (например, РНК, комплементарную по меньшей мере части нуклеотидной последовательности варианта полипептида метилирования ELOVL2). В одном варианте осуществления, вводят очищенную антисмысловую РНК, комплементарную РНК, кодирующей вариант полипептида метилирования ELOVL2.In one embodiment, an inhibitory nucleic acid (eg, RNA complementary to at least a portion of the nucleotide sequence of an ELOVL2 methylation variant polypeptide) is administered to the individual. In one embodiment, purified antisense RNA complementary to the RNA encoding the ELOVL2 methylation variant polypeptide is administered.
В другом варианте осуществления, вводят терапевтическое количество антитела против белка метилирующего ELOVL-2, достаточное для частичной инактивации варианта полипептида метилирования ELOVL2 у индивида.In another embodiment, a therapeutic amount of an antibody against the ELOVL-2 methylation protein is administered sufficient to partially inactivate the ELOVL2 methylation polypeptide variant in an individual.
В одном аспекте, согласно данному изобретению предложены векторы для генной терапии, содержащие нуклеиновую кислоту, кодирующую полипептид метилирования ELOVL2. Вектор может включать в себя промотор, который управляет экспрессией гена метилирования ELOVL2 в нескольких типах клеток. В альтернативном варианте, вектор может включать в себя промотор, который управляет экспрессией гена метилирования ELOVL2 только в определенных типах клеток, например, в клетках сетчатки. В одном аспекте, предложены фармацевтические композиции, содержащие вектор для генной терапии, кодирующий белок метилирования ELOVL2, и фармацевтически приемлемый эксципиент, где композиция не содержит патогенов и подходит для введения пациенту-человеку. В одном варианте осуществления, кодируемый полипептид метилирования ELOVL2 представляет собой защитный вариант.In one aspect, the present invention provides gene therapy vectors comprising a nucleic acid encoding an ELOVL2 methylation polypeptide. The vector may include a promoter that drives expression of the ELOVL2 methylation gene in multiple cell types. Alternatively, the vector may include a promoter that directs expression of the ELOVL2 methylation gene only in certain cell types, such as retinal cells. In one aspect, pharmaceutical compositions are provided comprising a gene therapy vector encoding the ELOVL2 methylation protein and a pharmaceutically acceptable excipient, wherein the composition is pathogen-free and suitable for administration to a human patient. In one embodiment, the encoded ELOVL2 methylation polypeptide is a protective variant.
В одном аспекте, согласно данному изобретению предложена композиция, содержащая рекомбинантный или очищенный полипептид метилирования ELOVL2, где полипептид является защитным вариантом.In one aspect, the present invention provides a composition comprising a recombinant or purified ELOVL2 methylation polypeptide, wherein the polypeptide is a protective variant.
В родственном аспекте, согласно данному изобретению предложена фармацевтическая композиция, содержащая рекомбинантный или очищенный полипептид метилирования ELOVL2 и фармацевтически приемлемый эксципиент, где композиция не содержит патогенов и подходит для введения пациенту-человеку. В одном варианте осуществления, кодируемый полипептид метилирования ELOVL2 имеет последовательность дикого типа. В одном варианте осуществления, кодируемый полипептид метилирования ELOVL2 представляет собой защитный вариант.In a related aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising a recombinant or purified ELOVL2 methylation polypeptide and a pharmaceutically acceptable excipient, wherein the composition is pathogen-free and suitable for administration to a human patient. In one embodiment, the encoded ELOVL2 methylation polypeptide has a wild-type sequence. In one embodiment, the encoded ELOVL2 methylation polypeptide is a protective variant.
В одном аспекте, согласно данному изобретению предложены антитела, которые специфически взаимодействуют с вариантом полипептида метилирования ELOVL2, но не с полипептидом метилирования ELOVL2 дикого типа. Эти антитела могут быть поликлональными или моноклональными и могут быть получены субтрактивными методами. Этих антител может быть достаточно для инактивации варианта полипептида метилирования ELOVL2. В родственном аспекте, согласно данному изобретению предложены фармацевтические композиции, содержащие антитело против метилирования ELOVL2 и фармацевтически приемлемый эксципиент, где композиция не содержит патогенов и подходит для введения пациенту-человеку.In one aspect, the present invention provides antibodies that specifically interact with a variant ELOVL2 methylation polypeptide, but not with a wild-type ELOVL2 methylation polypeptide. These antibodies can be polyclonal or monoclonal and can be produced by subtractive methods. These antibodies may be sufficient to inactivate the methylation polypeptide variant ELOVL2 . In a related aspect, the present invention provides pharmaceutical compositions comprising an anti -ELOVL2 methylation antibody and a pharmaceutically acceptable excipient, wherein the composition is pathogen-free and suitable for administration to a human patient.
В одном аспекте, согласно данному изобретению предложены способы идентификации вариантов белков метилирования ELOVL2, связанных с повышенным или пониженным риском развития ВМД. В одном варианте осуществления, согласно данному изобретению предложен способ идентификации защитного белка метилирования ELOVL2 посредством (а) идентификации индивида как имеющего защитный гаплотип и (b) определения аминокислотной последовательности(ей) метилирования ELOVL2, кодируемой в геноме индивида, где защитный белок метилирования ELOVL2 кодируется аллелем, имеющим защитный гаплотип. В одном варианте осуществления, согласно данному изобретению предложен способ идентификации нейтрального белка метилирования ELOVL2 посредством (а) идентификации индивида как имеющего нейтральный гаплотип и (b) определения аминокислотной последовательности(ей) метилирования ELOVL2, кодируемой в геноме индивида, где нейтральный белок метилирования ELOVL2 кодируется аллелем, имеющим нейтральный гаплотип. В родственном варианте осуществления, согласно данному изобретению предложен способ идентификации вариантной формы метилирования ELOVL2, связанной со сниженным риском развития ВМД, включающий в себя (а) идентификацию индивида как имеющего гаплотип или диплотип, связанный со сниженным риском развития ВМД; (б) получение геномной ДНК или РНК от индивида; и (c) определение аминокислотной последовательности(ей) метилирования ELOVL2, кодируемой в геноме индивида, где защитный белок метилирования ELOVL2 кодируется аллелем, имеющим гаплотип, связанный со сниженным риском развития ВМД. В одном из вариантов осуществления, защитные или нейтральные белки метилирования ELOVL2 не имеют аминокислотной последовательности полипептида метилирования ELOVL2 дикого типа.In one aspect, the present invention provides methods for identifying ELOVL2 protein methylation variants associated with an increased or decreased risk of developing AMD. In one embodiment, the present invention provides a method for identifying an ELOVL2 protective methylation protein by (a) identifying an individual as having a protective haplotype and (b) determining the ELOVL2 methylation amino acid sequence(s) encoded in the genome of the individual, wherein the ELOVL2 protective methylation protein is encoded by an allele , having a protective haplotype. In one embodiment, the present invention provides a method for identifying a neutral ELOVL2 methylation protein by (a) identifying an individual as having a neutral haplotype and (b) determining the ELOVL2 methylation amino acid sequence(s) encoded in the genome of the individual, wherein the neutral ELOVL2 methylation protein is encoded by an allele having a neutral haplotype. In a related embodiment, the present invention provides a method for identifying a variant form of ELOVL2 methylation associated with a reduced risk of developing AMD, comprising (a) identifying an individual as having a haplotype or diplotype associated with a reduced risk of developing AMD; (b) obtaining genomic DNA or RNA from an individual; and (c) determining the amino acid sequence(s) of ELOVL2 methylation encoded in the genome of the individual, wherein the protective ELOVL2 methylation protein is encoded by an allele having a haplotype associated with a reduced risk of developing AMD. In one embodiment, the protective or neutral ELOVL2 methylation proteins do not have the amino acid sequence of the wild-type ELOVL2 methylation polypeptide.
Как будет понятно специалистам в данной области техники, векторы для генной терапии содержат необходимые элементы для транскрипции и трансляции вставленной кодирующей последовательности (и могут включать в себя, например, промотор, энхансер, другие регуляторные элементы). Промоторы могут быть конститутивными или индуцибельными. Промоторы могут быть выбраны для нацеливания на преимущественную экспрессию гена в ткани-мишени, такой как ПЭС (последние обзоры см. в Sutanto et al., 2005, “Development and evaluation of the specificity of a cathepsin D proximal promoter in the eye” Curr Eye Res. 30:53-61; Zhang et al., 2004, “Concurrent enhancement of transcriptional activity and specificity of a retinal pigment epithelial cell-preferential promoter” Mol Vis. 10:208-14; Esumi et al., 2004, “Analysis of the VMD2 promoter and implication of E-box binding factors in its regulation” J Biol Chem 279:19064-73; Camacho-Hubner et al., 2000, “The Fugu rubripes tyrosinase gene promoter targets transgene expression to pigment cells in the mouse” Genesis. 28:99-105; and references therein).As will be understood by those skilled in the art, gene therapy vectors contain the necessary elements for transcription and translation of the inserted coding sequence (and may include, for example, a promoter, enhancer, other regulatory elements). Promoters can be constitutive or inducible. Promoters can be selected to target preferential gene expression in a target tissue such as the RPE (for recent reviews, see Sutanto et al., 2005, “Development and evaluation of the specificity of a cathepsin D proximal promoter in the eye” Curr Eye Res. 30:53-61; Zhang et al., 2004, “Concurrent enhancement of transcriptional activity and specificity of a retinal pigment epithelial cell-preferential promoter” Mol Vis. 10:208-14; Esumi et al., 2004, “ Analysis of the VMD2 promoter and implication of E-box binding factors in its regulation” J Biol Chem 279:19064-73; Camacho-Hubner et al., 2000, “The Fugu rubripes tyrosinase gene promoter targets transgene expression to pigment cells in the mouse" Genesis. 28:99-105; and references therein).
Подходящие вирусные векторы включают в себя ДНК-вирусные векторы (такие как аденовирусные векторы, аденоассоциированные вирусные векторы, лентивирусные векторы и векторы вируса осповакцины) и РНК-вирусные векторы (такие как ретровирусные векторы). В одном варианте осуществления, используется вектор аденоассоциированного вируса (AAВ). Последние обзоры см. в Auricchio et al., 2005, “Adeno-associated viral vectors for retinal gene transfer and treatment of retinal diseases” Curr Gene Ther. 5:339-48; Martin et al., 2004, Gene therapy for optic nerve disease, Eye 18:1049-55; Ali, 2004, “Prospects for gene therapy” Novartis Found Symp. 255:165-72; Hennig et al., 2004, “AAV-mediated intravitreal gene therapy reduces lysosomal storage in the retinal pigmented epithelium and improves retinal function in adult MPS VII mice” Mol Ther. 10:106-16; Smith et al., 2003, “AAV-Mediated gene transfer slows photoreceptor loss in the RCS rat model of retinitis pigmentosa” Mol Ther. 8:188-95; Broderick et al., 2005, “Local administration of an adeno-associated viral vector expressing IL-10 reduces monocyte infiltration and subsequent photoreceptor damage during experimental autoimmune uveitis” Mol Ther. 12:369-73; Cheng et al., 2005, “Efficient gene transfer to retinal pigment epithelium cells with long-term expression. Retina 25:193-201; Rex et al., “Adenovirus-mediated delivery of catalase to retinal pigment epithelial cells protects neighboring photoreceptors from photo-oxidative stress. Hum Gene Ther. 15: 960-7; и цитируемые там ссылки).Suitable viral vectors include DNA viral vectors (such as adenoviral vectors, adeno-associated viral vectors, lentiviral vectors, and vaccinia virus vectors) and RNA viral vectors (such as retroviral vectors). In one embodiment, an adeno-associated virus (AAV) vector is used. For recent reviews, see Auricchio et al., 2005, “Adeno-associated viral vectors for retinal gene transfer and treatment of retinal diseases” Curr Gene Ther. 5:339-48; Martin et al., 2004, Gene therapy for optic nerve disease, Eye 18:1049-55; Ali, 2004, “Prospects for gene therapy” Novartis Found Symp. 255:165-72; Hennig et al., 2004, “AAV-mediated intravitreal gene therapy reduces lysosomal storage in the retinal pigmented epithelium and improves retinal function in adult MPS VII mice” Mol Ther. 10:106-16; Smith et al., 2003, “AAV-Mediated gene transfer slows photoreceptor loss in the RCS rat model of retinitis pigmentosa” Mol Ther. 8:188-95; Broderick et al., 2005, “Local administration of an adeno-associated viral vector expressing IL-10 reduces monocyte infiltration and subsequent photoreceptor damage during experimental autoimmune uveitis” Mol Ther. 12:369-73; Cheng et al., 2005, “Efficient gene transfer to retinal pigment epithelium cells with long-term expression. Retina 25:193–201; Rex et al., “Adenovirus-mediated delivery of catalase to retinal pigment epithelial cells protects neighboring photoreceptors from photo-oxidative stress. Hum Gene Ther. 15: 960-7; and references cited therein).
Векторы для генной терапии должны продуцироваться в соответствии с требованиями Надлежащей производственной практики (GMP), что делает продукт пригодным для введения пациентам. Согласно данному изобретению предложены векторы для генной терапии, подходящие для введения пациентам, включающие в себя векторы для генной терапии, которые продуцируются и тестируются в соответствии с требованиями GMP. Векторы для генной терапии, подлежащие одобрению FDA, должны быть проверены на эффективность и идентичность, должны быть стерильными, не содержать посторонних материалов, и все ингредиенты в продукте (т.е. консерванты, разбавители, адъюванты и т.п.) должны соответствовать стандартам чистоты и качества, и не быть вредными для пациента. Например, показано, что препарат нуклеиновой кислоты не содержит микоплазм. См., например, Islam et al., 1997, An academic centre for gene therapy research and clinical grade manufacturing capability, Ann Med 29, 579-583.Gene therapy vectors must be produced in accordance with Good Manufacturing Practices (GMP) to make the product suitable for administration to patients. The present invention provides gene therapy vectors suitable for administration to patients, including gene therapy vectors that are produced and tested in accordance with GMP requirements. Gene therapy vectors to be approved by the FDA must be tested for potency and identity, must be sterile, free of foreign materials, and all ingredients in the product (i.e., preservatives, diluents, adjuvants, etc.) must meet standards purity and quality, and not be harmful to the patient. For example, the nucleic acid preparation has been shown to be free of mycoplasmas. See, for example, Islam et al., 1997, An academic center for gene therapy research and clinical grade manufacturing capability, Ann Med 29, 579-583.
Способы введения векторов генной терапии известны. В одном варианте осуществления, векторы экспрессии ELOVL2 вводят системно (например, внутривенно или путем инфузии). В одном варианте осуществления векторы экспрессии ELOVL2 вводят локально (т.е. непосредственно в конкретную ткань или орган, например, глаз. В одном предпочтительном варианте осуществления, векторы экспрессии ELOVL2 вводят непосредственно в глаз (например, путем глазной инъекции). Последние обзоры см., например, Dinculescu et al., 2005, “Adeno-associated virus-vectored gene therapy for retinal disease” Hum Gene Ther. 16:649-63; Rex et al., 2004, “Adenovirus-mediated delivery of catalase to retinal pigment epithelial cells protects neighboring photoreceptors from photo-oxidative stress” Hum Gene Ther. 15:960-7; Bennett, 2004, “Gene therapy for Leber congenital amaurosis” Novartis Found Symp. 255:195-202; Hauswirth et al., “Range of retinal diseases potentially treatable by AAV-vectored gene therapy” Novartis Found Symp. 255:179-188, и цитируемые там ссылки).Methods for administering gene therapy vectors are known. In one embodiment, ELOVL2 expression vectors are administered systemically (eg, intravenously or by infusion). In one embodiment, ELOVL2 expression vectors are administered locally (i.e., directly into a specific tissue or organ, e.g., the eye. In one preferred embodiment, ELOVL2 expression vectors are administered directly into the eye (e.g., by ocular injection). For recent reviews, see , for example, Dinculescu et al., 2005, “Adeno-associated virus-vectored gene therapy for retinal disease” Hum Gene Ther. 16:649-63; Rex et al., 2004, “Adenovirus-mediated delivery of catalase to retinal pigment epithelial cells protect neighboring photoreceptors from photo-oxidative stress" Hum Gene Ther. 15:960-7; Bennett, 2004, "Gene therapy for Leber congenital amaurosis" Novartis Found Symp. 255:195-202; Hauswirth et al., "Range of retinal diseases potentially treatable by AAV-vectored gene therapy” Novartis Found Symp. 255:179-188, and references cited therein).
Таким образом, в одном аспекте согласно данному изобретению предложен препарат, содержащий вектор генной терапии, кодирующий белок ELOVL2 или полипептид ELOVL2, необязательно вирусный вектор, где вектор генной терапии подходит для введения субъекту-человеку и в наполнителе, подходящем для введения субъекту-человеку (например, продуцирован с использованием методов GLP). При необходимости вектор генной терапии, содержащий промотор, который предпочтительно или специфически экспрессируется в клетках пигментированного эпителия сетчатки.Thus, in one aspect, the present invention provides a formulation comprising a gene therapy vector encoding an ELOVL2 protein or an ELOVL2 polypeptide, optionally a viral vector, wherein the gene therapy vector is suitable for administration to a human subject and in a vehicle suitable for administration to a human subject (e.g. , produced using GLP methods). Optionally, a gene therapy vector containing a promoter that is preferentially or specifically expressed in retinal pigmented epithelial cells.
Способы профилактики и лечения орбитальных нарушений, связанных с глазным старением у млекопитающих, могут включать в себя нанесение композиции для местного применения, содержащей количество, усиливающее проницаемость, одного или большего количества усилителей проникновения и одного или большего количества биологически активных агентов, которые проникают в подлежащие ткани и в сосудистую сеть орбиты. Целью этого способа является предотвращение и лечение глазных заболеваний, таких как дегенерация желтого пятна, а также образование катаракты, глаукома и диабетическая ретинопатия.Methods for preventing and treating orbital disorders associated with ocular aging in mammals may include applying a topical composition containing a penetration enhancing amount, one or more penetration enhancers, and one or more biologically active agents that penetrate underlying tissues. and into the orbital vasculature. The purpose of this method is to prevent and treat eye diseases such as macular degeneration, as well as cataract formation, glaucoma and diabetic retinopathy.
Чтобы увеличить проницаемость кожи для фармакологически активного агента, доставке лекарственного средства в глаз может способствовать усилитель проникновения или проницательный усилитель, который увеличивает скорость, с которой лекарство диффундирует через кожу и попадает в ткани и кровоток. Химический усилитель проникновения через кожу увеличивает проницаемость кожи за счет обратимого изменения физико-химической природы рогового слоя, снижая его диффузионное сопротивление.To increase the permeability of the skin to a pharmacologically active agent, drug delivery to the eye can be facilitated by a penetration enhancer or penetration enhancer, which increases the rate at which the drug diffuses through the skin and enters the tissues and bloodstream. A chemical skin penetration enhancer increases skin permeability by reversibly changing the physicochemical nature of the stratum corneum, reducing its diffusion resistance.
Известно, что многие химические соединения усиливают проникновение через кожу. Большинство соединений в целом признаны безопасными (GRAS) ингредиентами, которые составители готовой формы часто считают инертными. Osborne D W, Henke J J, Pharmaceutical Technology, Nov. 1997, pp 58-86. Соединения, цитируемые в статье, включены посредством ссылки. Примеры усилителей проникновения включают в себя: спирты, такие как этанол и изопропанол; полиолы, такие как н-алканолы, лимонен, терпены, диоксолан, пропиленгликоль, этиленгликоль, другие гликоли и глицерин; сульфоксиды, такие как диметилсульфоксид (ДМСО), диметилформамид, метилдодецилсульфоксид, диметилацетамид; сложные эфиры, такие как изопропилмиристат/пальмитат, этилацетат, бутилацетат, метилпропионат и каприновые/каприловые триглицериды; кетоны; амиды, такие как ацетамиды; олеаты, такие как триолеин; различные поверхностно-активные вещества, такие как лаурилсульфат натрия; различные алкановые кислоты, такие как каприловая кислота; соединения лактама, такие как азон; алканолы, такие как олеиловый спирт; диалкиламиноацетаты и смеси.Many chemical compounds are known to enhance skin penetration. Most compounds are generally recognized as safe (GRAS) ingredients that are often considered inert by formulators. Osborne D W, Henke J J, Pharmaceutical Technology, Nov. 1997, pp. 58-86. Compounds cited in the article are incorporated by reference. Examples of penetration enhancers include: alcohols such as ethanol and isopropanol; polyols such as n-alkanols, limonene, terpenes, dioxolane, propylene glycol, ethylene glycol, other glycols and glycerin; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide, methyl dodecyl sulfoxide, dimethyl acetamide; esters such as isopropyl myristate/palmitate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate and capric/caprylic triglycerides; ketones; amides such as acetamides; oleates such as triolein; various surfactants such as sodium lauryl sulfate; various alkanoic acids such as caprylic acid; lactam compounds such as azone; alkanols such as oleyl alcohol; dialkylaminoacetates and mixtures.
Ряд патентов раскрывает использование усилителей проникновения для трансдермальной доставки лекарств. Патент США № 5837289 раскрывает использование по меньшей мере двух отдельных усилителей проникновения в креме для доставки обширного списка лекарств. Патент США № 5238933 раскрывает композицию усилителя проникновения через кожу, содержащую низший алифатический эфир низшей алифатической карбоксильной кислоты в комбинации с низшим алканолом для введения активного агента. Патент США № 5229130 раскрывает усилитель проникновения через кожу на основе растительного масла для доставки активных агентов через кожу. Патент США № 4933184 раскрывает трансдермальную композицию, в которой метанол используется для доставки лекарств, либо последовательно, либо одновременно. Патент США № 4342784 раскрывает способ местного введения геля с ДМСО и карбоксиполиметиленовой смолы с нейтрализующим агентом, чтобы кожная соль разрушила гель с высвобождением ДМСО. Патент США № 5482965 раскрывает трансдермальную композицию, содержащую диоксан. Патенты США № 5620980 и № 5807957, раскрывают использование диоксолана и уретана для лечения выпадения волос. A number of patents disclose the use of penetration enhancers for transdermal drug delivery. US Patent No. 5,837,289 discloses the use of at least two separate penetration enhancers in a cream to deliver an extensive list of drugs. US Patent No. 5,238,933 discloses a skin penetration enhancer composition containing a lower aliphatic ester of a lower aliphatic carboxylic acid in combination with a lower alkanol to introduce the active agent. US Patent No. 5,229,130 discloses a plant oil-based skin penetration enhancer for delivering active agents through the skin. US Patent No. 4,933,184 discloses a transdermal composition in which methanol is used to deliver drugs, either sequentially or simultaneously. US Pat. No. 4,342,784 discloses a method for topical administration of a DMSO gel and a carboxypolymethylene resin with a neutralizing agent to cause the skin salt to break down the gel to release DMSO. US Patent No. 5,482,965 discloses a transdermal composition containing dioxane. US Patents No. 5,620,980 and No. 5,807,957 disclose the use of dioxolane and urethane to treat hair loss.
В одном аспекте, трансконъюнктивальному проникновению Деметилирующих Агентов и терапевтических, фармацевтических, биохимических и биологических агентов или соединений могут способствовать усилители, которые могут быть использованы для дальнейшего ускорения проникновения этих агентов в переднюю камеру, трабекулярную сеть, цилиарное тело, сосудистую оболочку и сетчатку. Усилители проникновения не только эффективно проникают через мембрану, но эти усилители также позволяют другим биологически активным агентам более эффективно проходить через определенную мембрану. Усилители проникновения оказывают свое действие различными способами, такими как разрушение клеточных слоев поверхности конъюнктивального мешка, взаимодействующих с внутриклеточными белками и липидами, или улучшение распределения биоактивных агентов при их контакте со слизистыми мембранами.In one aspect, transconjunctival penetration of Demethylating Agents and therapeutic, pharmaceutical, biochemical and biological agents or compounds can be facilitated by enhancers that can be used to further accelerate the penetration of these agents into the anterior chamber, trabecular meshwork, ciliary body, choroid and retina. Not only do permeation enhancers effectively permeate a membrane, but these enhancers also allow other biologically active agents to pass through a particular membrane more efficiently. Penetration enhancers exert their effects in a variety of ways, such as by disrupting the cellular layers of the conjunctival sac surface that interact with intracellular proteins and lipids, or by improving the distribution of bioactive agents upon contact with mucosal membranes.
С помощью этих усилителей, макромолекулы до 10 кДа могут проходить через слои конъюнктивального мешка глаз, достигая места глаукомы, где кровеносные сосуды и сетчатка подвергаются патологическим изменениям. Эти усилители должны быть нетоксичными, фармакологически инертными, неаллергическими веществами. В общем, эти усилители могут включать в себя анионные поверхностно-активные вещества, мочевину, жирные кислоты, жирные спирты, терпены, катионные поверхностно-активные вещества, неионные поверхностно-активные вещества, цвиттерионные поверхностно-активные вещества, полиолы, амиды, лактам, ацетон, спирты и сахара. В одном аспекте, усилитель проникновения 10, включает в себя диалкилсульфоксиды, такие как диметилсульфоксид (ДМСО), децилметилсульфоксид, додецилдиметилфосфиноксид, октилметилсульфоксид, нонилметилсульфоксид, ундецилметилсульфоксид, додецилсульфат натрия и фенилпиперазин, или любую комбинацию. В другом аспекте, усилитель проникновения может включать в себя лауриловый спирт, диизопропилсебацинат, олеиловый спирт, диэтилсебацинат, диоктилсебацинат, диоктилазелат, гексиллаурат, этилкапрат, бутилстеарат, дибутилсебацинат, диоктиладипат, пропиленгликоль дипеларгонат, этиллаурат, бутиллаурат, этилмиристат, бутилмиристат, изопропилпальмитат, изопропилизостеарат, 2-этилгексилпеларгонат, бутилбензоат, бензилбензоат, бензилсалицилат, дибутилфталат или любую комбинацию. В одном аспекте, усилитель проницаемости кожи составляет, по меньшей мере, более 1% массы на объем, массы на массу, или мольных процентов.With the help of these amplifiers, macromolecules up to 10 kDa can pass through the layers of the conjunctival sac of the eye, reaching the site of glaucoma, where the blood vessels and retina undergo pathological changes. These enhancers must be non-toxic, pharmacologically inert, non-allergic substances. In general, these enhancers may include anionic surfactants, urea, fatty acids, fatty alcohols, terpenes, cationic surfactants, nonionic surfactants, zwitterionic surfactants, polyols, amides, lactam, acetone , alcohols and sugars. In one aspect, penetration enhancer 10 includes dialkyl sulfoxides such as dimethyl sulfoxide (DMSO), decyl methyl sulfoxide, dodecyl dimethylphosphine oxide, octyl methyl sulfoxide, nonyl methyl sulfoxide, undecyl methyl sulfoxide, sodium dodecyl sulfate and phenylpiperazine, or any combination. In another aspect, the penetration enhancer may include lauryl alcohol, diisopropyl sebacate, oleyl alcohol, diethyl sebacate, dioctyl sebacate, dioctyl azelate, hexyl laurate, ethyl caprate, butyl stearate, dibutyl sebacate, dioctyl adipate, propylene glycol dipelargonate, ethyl laurate, butyl laurate, ethyl myristate, butyl amide ristate, isopropyl palmitate, isopropyl isostearate, 2 -ethylhexyl pelargonate, butyl benzoate, benzyl benzoate, benzyl salicylate, dibutyl phthalate or any combination. In one aspect, the skin permeation enhancer is at least greater than 1% weight per volume, weight per weight, or mole percent.
В другом аспекте, усилитель проницаемости слизистой оболочки может составлять по меньшей мере более 1,5%, 2,0%, 2,5%, 3,0%. 3,5%. 4,0%. От 4,5% до 50% массы на объем, масссы на массу, или мольных процентов. В одном аспекте, усилитель проницаемости слизистой оболочки представляет собой диметилсульфоксид. В этом аспекте, количество диметилсульфоксида может составлять от 2% до 10%. От 2% до 9,5%. От 3% до 8%. От 3% до 7% или от 4% до 6% масы на объем, массы на массу, в мольных процентах или любое эффективное терапевтическое количество.In another aspect, the mucosal permeation enhancer may be at least greater than 1.5%, 2.0%, 2.5%, 3.0%. 3.5%. 4.0%. 4.5% to 50% weight per volume, weight per weight, or mole percent. In one aspect, the mucosal permeation enhancer is dimethyl sulfoxide. In this aspect, the amount of dimethyl sulfoxide may be from 2% to 10%. From 2% to 9.5%. From 3% to 8%. 3% to 7% or 4% to 6% w/v, w/w, mole percent, or any effective therapeutic amount.
Терапевтический препарат также может содержать нетоксичные эмульгирующие, консервирующие, увлажняющие агенты, агенты для тела, такие как, например, полиэтиленгликоли 200, 300, 400 и 600, карбоваксы 1000, 1500, 4000, 6000 и 10000, антибактериальные компоненты, такие как четвертичные аммонийные соединения, соли фенилртути, которые, как известно, обладают свойствами холодной стерилизации и которые не причиняют вреда при использовании, метил- и пропилпарабен, бензиловый спирт, фенилэтанол, буферные ингредиенты, такие как борат натрия, ацетаты натрия, глюконатные буферы и другие обычные ингредиенты, такие как сорбитан монолаурат, триэтаноламин, олеат, полиоксиэтилен сорбитан монопальмитат, диоктилсульфосукцинат натрия, монотиоглицерин, тиосорбит, этилендиамин-тетрацитат. Кроме того, подходящие офтальмологические носители могут быть использованы в качестве носителей для текущей цели, включая обычные фосфатные буферные системы носителей, носители изотонической борной кислоты, носители изотонического хлорида натрия, носители изотонического бората натрия и т.п.The therapeutic preparation may also contain non-toxic emulsifying, preservative, moisturizing agents, body agents such as, for example, polyethylene glycols 200, 300, 400 and 600, carbowax 1000, 1500, 4000, 6000 and 10000, antibacterial components such as quaternary ammonium compounds , phenylmercury salts which are known to have cold sterilization properties and which are not harmful when used, methyl and propylparaben, benzyl alcohol, phenylethanol, buffer ingredients such as sodium borate, sodium acetates, gluconate buffers and other common ingredients such such as sorbitan monolaurate, triethanolamine, oleate, polyoxyethylene sorbitan monopalmitate, sodium dioctyl sulfosuccinate, monothioglycerol, thiosorbitol, ethylenediamine tetracitate. In addition, suitable ophthalmic carriers can be used as carriers for the present purpose, including conventional phosphate buffered carrier systems, isotonic boric acid carriers, isotonic sodium chloride carriers, isotonic sodium borate carriers, and the like.
Препарат терапевтических агентов агента деметилирования может также содержать поверхностно-активные вещества, такие как полисорбатные поверхностно-активные вещества, полиоксиэтиленовые поверхностно-активные вещества (BASF Cremaphor), фосфонаты, сапонины и полиэтоксилированные касторовые масла и полиэтоксилированные касторовые масла, которые имеются в продаже.The demethylation agent therapeutic agent formulation may also contain surfactants such as polysorbate surfactants, polyoxyethylene surfactants (BASF Cremaphor), phosphonates, saponins and polyethoxylated castor oils and polyethoxylated castor oils, which are commercially available.
Фармацевтический препарат также может содержать увлажняющие агенты, которые уже используются в офтальмологических растворах, такие как арбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, глицерин, маннит, поливиниловый спирт или гидроксиэтилцеллюлоза, а разбавляющим агентом может быть вода, дистиллированная вода, стерильная вода или искусственные слезы. Увлажняющий агент присутствует в количестве от около 0,001% до около 10%.The pharmaceutical preparation may also contain wetting agents already used in ophthalmic solutions, such as arboxymethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, glycerin, mannitol, polyvinyl alcohol, or hydroxyethylcellulose, and the diluting agent may be water, distilled water, sterile water, or artificial tears. The wetting agent is present in an amount of from about 0.001% to about 10%.
Офтальмологический препарат согласно данного изобретения может включать в себя кислоты и основания для регулирования pH; агенты, придающие тоничность, такие как сорбит, глицерин и декстроза; другие агенты, придающие вязкость, такие как карбоксиметилцеллюлоза натрия, поливинилпиррдидон, поливиниловый спирт и другие смолы; подходящие усилители абсорбции, такие как поверхностно-активные вещества, желчные кислоты; стабилизирующие агенты, такие как антиоксиданты, такие как бисульфиты и аскорбаты; хелатирующие агенты с металлами, такие как натрий ЭДТА; и усилители растворимости лекарств, такие как полиэтиленгликоли. Эти дополнительные ингредиенты помогают создавать стабильные коммерческие растворы, поэтому их не нужно смешивать по мере необходимости.The ophthalmic preparation of the present invention may include acids and bases for pH adjustment; tonicizing agents such as sorbitol, glycerol and dextrose; other viscosity imparting agents such as sodium carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrdidone, polyvinyl alcohol and other resins; suitable absorption enhancers such as surfactants, bile acids; stabilizing agents such as antioxidants such as bisulfites and ascorbates; metal chelating agents such as sodium EDTA; and drug solubility enhancers such as polyethylene glycols. These additional ingredients help create stable commercial solutions so they do not need to be mixed as needed.
Композиции офтальмологических лекарственных средств будут составлены таким образом, чтобы они были совместимы с глазом и/или контактными линзами. Препарат глазных капель должен быть изотоничным с кровью. Поскольку офтальмологические композиции, предназначенные для непосредственного нанесения на глаз, они будут составлены так, чтобы иметь pH и тоничность, совместимые с глазом. Обычно для этого требуется буфер для поддержания pH композиции на уровне или близком к физиологическому (например, 7,4) и может потребоваться агент тоничности для доведения осмоляльности композиции до уровня или около 210-320 миллимолей на килограмм (мОсм/кг).Ophthalmic drug compositions will be formulated to be compatible with the eye and/or contact lenses. The eye drop preparation must be isotonic with blood. Because ophthalmic compositions are intended for direct application to the eye, they will be formulated to have a pH and tonicity compatible with the eye. This typically requires a buffer to maintain the pH of the composition at or near physiological pH (eg, 7.4) and may require a tonicity agent to bring the osmolality of the composition to or around 210-320 millimoles per kilogram (mOsm/kg).
ПРИМЕРЫEXAMPLES
Клеточные линии WI-38 и IMR-90 ранее были описаны как широко используемые модели для изучения клеточного старения. Было показано, что обе клеточные линии демонстрируют значительные изменения фенотипа с течением времени и числа удвоений популяции (УП) [19, 20]. Скорость их роста, измеренная как конфлюэнтность с помощью программного обеспечения для визуализации, заметно снижается от более низкого УП к более высокому (Фиг. 6A и 7A). Процент положительных по старению клеток, измеренный с помощью окрашивания бета-галактозидазой, ассоциированного со старением (АС-β-Gal), увеличивается по мере увеличения УП (Фиг. 6B и Фиг. 7B), а их морфология изменяется с более вытянутой формы на более широкую, плоскую форму (Фиг. 6С).The WI-38 and IMR-90 cell lines have previously been described as widely used models for studying cellular senescence. Both cell lines have been shown to exhibit significant changes in phenotype over time and population doublings (PD) [19, 20]. Their growth rate, measured as confluency using imaging software, decreases markedly from lower to higher UP (Figures 6A and 7A). The percentage of senescence-positive cells, measured by senescence-associated beta-galactosidase (AC-β-Gal) staining, increases as the SI increases ( Fig. 6B and Fig. 7B ), and their morphology changes from a more elongated shape to a more elongated shape. wide, flat shape (Fig. 6C).
Исследования профилей метилирования при старении человека показали, что метилирование промоторной области ELOVL2, безусловно, наиболее существенно коррелирует с возрастом [3]. Для исследования изменений уровня метилирования промотора ELOVL2 в стареющих клетках WI38 и IMR90 использовалась иммунопреципитация метилированной ДНК (MeDIP). Были сконструированы праймеры, содержащие определенные CpG, описанные в таблице 1. Используя этот подход, было обнаружено, что метилирование промотора возрастает с увеличением удвоения клеточной популяции (Фиг. 1A). Поскольку ранее было показано, что метилирование промоторной области ингибирует транскрипцию [21], было исследовано, коррелирует ли уровень экспрессии ELOVL2 обратно с метилированием промотора ELOVL2. С помощью кПЦР в реальном времени было обнаружено, что уровень экспрессии гена снижается с увеличением числа УП (Фиг. 1B и Фиг. 7C), что привело к заключению, что экспрессия ELOVL2 подавляется в стареющих клетках, что сопровождается увеличением метилирования промотора ELOVL2 и процентного содержания стареющих клеток в культуре. Studies of methylation profiles during human aging have shown that promoter region methylationELOVL2, of course, most significantly correlates with age [3]. To study changes in promoter methylation levelsELOVL2 methylated DNA immunoprecipitation (MeDIP) was used in senescent WI38 and IMR90 cells. Primers were designed to contain the specific CpGs described in Table 1. Using this approach, promoter methylation was found to increase with increasing cell population doubling (Figure 1A). Since methylation of the promoter region was previously shown to inhibit transcription [21], it was investigated whether the level of expression correlatesELOVL2 back with promoter methylationELOVL2. Using qRT-PCR, gene expression levels were found to decrease with increasing number of UPs (Figure 1B and Figure 7C), leading to the conclusion that expressionELOVL2is suppressed in aging cells, which is accompanied by an increase in promoter methylationELOVL2 and the percentage of senescent cells in culture.
Было исследовано, может ли модуляция экспрессии ELOVL2 влиять на клеточное старение. Во-первых, используя лентивирусную кшРНК, экспрессия ELOVL2 в клетках WI-38 и IMR-90 была нокаутирована (Фиг. 6E и Фиг. 8D), и наблюдалось значительное снижение скорости пролиферации (Фиг. 1C), а также увеличение количества стареющих клеток в культуре, обнаруженных с помощью окрашивания АС-β-Gal (Фиг. 1D), и морфологические изменения, соответствующие клеткам с высоким УП (Фиг. 6D). Все наблюдения вместе показали увеличение измеряемого возраста фибробластов. It was investigated whether modulation of ELOVL2 expression could influence cellular senescence. First, using lentiviral shRNA, ELOVL2 expression in WI-38 and IMR-90 cells was knocked down (Figure 6E and Figure 8D), and a significant decrease in proliferation rate was observed (Figure 1C), as well as an increase in the number of senescent cells in culture detected by AC-β-Gal staining (Fig. 1D) and morphological changes consistent with high UP cells (Fig. 6D). All observations together showed an increase in the measured age of fibroblasts.
Было проверено влияние уровня метилирования промотора ELOVL2 на экспрессию ELOVL2. Фибробласты WI-38 были обработаны 5-аза-2’-дезоксицитидином (5-азацитидином), аналогом цитидина, который ингибирует ДНК-метилтрансферазу [22]. Клетки обрабатывали 2 мкМ 5-азацитидином в течение 2 дней, а затем культивировали 5 дней без соединения. В конце эксперимента экспрессия ELOVL2 была измерена с помощью кПЦР в реальном времени. Было обнаружено, что после обработки 5-азацитидином, метилирование промотора ELOVL2 снижается (Фиг. 2A), тогда как экспрессия ELOVL2 повышается (Фиг. 2B). Более того, после обработки 5-азацитидином в культуре наблюдали более низкий процент стареющих клеток (Фиг. 2C). Эти данные предполагают, что уменьшение метилирования промотора ELOVL2 положительно влияет на экспрессию ELOVL2 и измеряемый возраст фибробластов.The effect of ELOVL2 promoter methylation level on ELOVL2 expression was tested. WI-38 fibroblasts were treated with 5-aza-2'-deoxycytidine (5-azacytidine), a cytidine analogue that inhibits DNA methyltransferase [22]. Cells were treated with 2 μM 5-azacytidine for 2 days and then cultured for 5 days without compound. At the end of the experiment , ELOVL2 expression was measured by qRT-PCR. Following treatment with 5-azacytidine, ELOVL2 promoter methylation was found to be decreased (Figure 2A), whereas ELOVL2 expression was increased (Figure 2B). Moreover, a lower percentage of senescent cells was observed in culture after treatment with 5-azacytidine (Figure 2C). These data suggest that decreased ELOVL2 promoter methylation has a positive effect on ELOVL2 expression and measured fibroblast age.
Зрение - один из главных предсказателей старения. Показатель контрастной чувствительности зрения входил в пятерку лучших индивидуальных предсказателей возраста относительно 377 оцененных показателей [23]. Белки ELOVL имеют высокий уровень экспрессии в глазах, и некоторые из них причастны к глазным заболеваниям [9, 24]. Однако, в модели метилирования только ELOVL2 содержит метки метилирования, которые сильно коррелируют с возрастом [3]. Поэтому было исследовано, изменяется ли уровень экспрессии ELOVL2 в мышиных сетчатках дикого типа (C57BL/6) с возрастом. С помощью кПЦР и вестерн-блоттинга было обнаружено, что, аналогично данным для стареющих фибробластов человека, уровень экспрессии ELOVL2 обратно коррелирует с возрастом животного (Фиг. 3A и 3B). Наиболее важно, что анализ MeDIP показал, что метилирование промотора ELOVL2 в сетчатке увеличивается с возрастом животного (Фиг. 3C). Vision is one of the main predictors of aging. Visual contrast sensitivity was one of the top five individual predictors of age among 377 measures assessed [23]. ELOVL proteins are highly expressed in the eye, and some of them have been implicated in ocular diseases [9, 24]. However, in the methylation model, only ELOVL2 contains methylation marks that are highly correlated with age [3]. Therefore, it was investigated whether the expression level of ELOVL2 in wild-type (C57BL/6) mouse retinas changes with age. Using qPCR and Western blotting, it was found that, similar to data for aging human fibroblasts, the level of ELOVL2 expression was inversely correlated with the age of the animal (Fig. 3A and 3B). Most importantly, MeDIP analysis showed that methylation of the ELOVL2 promoter in the retina increases with animal age (Figure 3C).
Параллельно исследовались уровни метилирования промотора ELOVL2 и экспрессии мРНК в сетчатке, иссеченной из карликовых мышей Ames (Prop1 df), которые живут значительно дольше и проявляют многие симптомы замедленного старения по сравнению с мышами дикого типа [25, 26]. Было показано, более низкое метилирование промотора ELOVL2 и повышенную экспрессию в сетчатках старых карликовых мышей Ames, по сравнению с старыми мышами дикого типа (Фиг. 9). Это предполагает, что экспрессия и метилирование ELOVL2 могут свидетельствовать о здоровье животных.In parallel, ELOVL2 promoter methylation levels and mRNA expression were examined in retinas excised from Ames dwarf mice ( Prop1 df ), which live significantly longer and exhibit many symptoms of delayed aging compared with wild-type mice [25, 26]. ELOVL2 promoter methylation and increased expression were shown to be lower in the retinas of aged Ames dwarf mice compared to aged wild-type mice (Figure 9). This suggests that ELOVL2 expression and methylation may indicate animal health.
Было определено, изменяются ли зрительные способности и структура глаз в течение исследуемого возраста животного. Во-первых, были определены структурные изменения с использованием автофлуоресцентной визуализации глазного дна мышей C57BL/6 дикого типа в возрасте 2 месяцев, 6 месяцев, 1 год и 2 года. Было замечено, что аутофлуоресцентные точечные агрегаты начинают появляться на глазном дне в возрасте 1 года и становятся очень выраженными в возрасте 2 лет (Фиг. 3D и Фиг. 8A). Затем для определения зрительной функции стареющих мышей был проведен анализ электроретинограммы (ЭРГ). С возрастом мышей количество и чувствительность палочек уменьшается [27]. Действительно, у более старых мышей наблюдалась уменьшенная амплитуда ответа палочек на ЭРГ (Фиг. 3D и 3E).It was determined whether visual abilities and eye structure change over the course of the animal's age. First, structural changes were determined using fundus autofluorescence imaging of wild-type C57BL/6 mice at 2 months, 6 months, 1 year, and 2 years of age. It was observed that autofluorescent punctate aggregates begin to appear in the fundus at the age of 1 year and become very prominent at the age of 2 years (Fig. 3D and Fig. 8A). Electroretinogram (ERG) analysis was then performed to determine the visual function of aging mice. As mice age, the number and sensitivity of rods decreases [27]. Indeed, older mice showed reduced rod ERG response amplitude (Figures 3D and 3E).
Чтобы исследовать, играет ли ELOVL2 роль в старении глаз и зрительных характеристиках, были получены мутантные по ELOVL2 мыши C57BL/6 с использованием CRISPR-Cas9 в паре с гомологичной рекомбинацией. Поскольку у мышей с нокаутом ELOVL2 наблюдалось снижение фертильности [28], вместо них были получены мыши с мутантом ELOVL2, кодирующие замену цистеина на триптофан (C217W), которая, как было показано, изменяет субстратную специфичность ELOVL2 на специфичность ELOVL5, эффективно нарушая уникальная способность ELOVL2 превращать C22 омега-3 ПНЖК докозапентаеновую кислоту (DPA) (22:5n-3) в 24:5n-3 [6]. Были сконструированы две нРНК для нацеливания на ELOVL2 рядом с кодоном 217 и восстанавливающий олинуклеотид-донор с мутацией пары оснований для генерации мутанта C217W, наряду с молчащими мутациями, для нарушения работы направляющей последовательности и последовательности мотива, прилегающего к протоспейсеру, для предотвращения повторного расщепления после редактирования. нРНК, восстанавливающий олигонуклеотид и мРНК Cas9 инъецировали в зиготы мышей C57BL/6N (Фиг. 4A и Фиг. 10A-10D). Был идентифицирован один гомозиготный основатель с правильно внесенной мутацией одной из нРНК. Не было обнаружено никаких нецелевых мутаций (Фиг. 10E). Гомозиготные мыши C217W развивались нормально, не проявляя явных фенотипов.To investigate whether ELOVL2 plays a role in eye aging and visual performance, ELOVL2 mutant C57BL/6 mice were generated using CRISPR-Cas9 coupled with homologous recombination. Because ELOVL2 knockout mice exhibited reduced fertility [28], ELOVL2 mutant mice were produced instead, encoding a cysteine to tryptophan substitution (C217W), which was shown to change the substrate specificity of ELOVL2 to that of ELOVL5 , effectively disrupting the unique ability of ELOVL2 convert C22 omega-3 PUFA docosapentaenoic acid (DPA) (22:5n-3) to 24:5n-3 [6]. Two gRNAs were designed to target ELOVL2 near codon 217 and a reducing donor olinucleotide with a base pair mutation to generate the C217W mutant, along with silent mutations to disrupt the guide sequence and the protospacer-adjacent motif sequence to prevent re-cleavage after editing . nRNA, reducing oligonucleotide, and Cas9 mRNA were injected into zygotes of C57BL/6N mice (Figure 4A and Figures 10A-10D). One homozygous founder with a correctly introduced mutation in one of the nRNAs was identified. No off-target mutations were detected (Fig. 10E). Homozygous C217W mice developed normally without exhibiting obvious phenotypes.
Затем было исследовано, изменились ли структура глаза и зрительные характеристики у мутанта C217W. Интересно, что у ELOVL2 мутантных мышей аутофлуоресцентные агрегаты появляются на глазном дне всего в возрасте 6 месяцев, намного раньше, чем у мышей дикого типа (Фиг. 4B и Фиг. 3D), показывая, что нормальная активность ELOVL2 имеет решающее значение для поддержания здоровья сетчатки. Этот фенотип постоянно наблюдался у мутантных животных в возрасте 4, 6, 8 и 12 месяцев (Фиг. 11A). It was then examined whether eye structure and visual characteristics were altered in the C217W mutant. Interestingly, in ELOVL2 mutant mice, autofluorescent aggregates appear in the fundus at just 6 months of age, much earlier than in wild-type mice (Figure 4B and Figure 3D), indicating that normal ELOVL2 activity is critical for maintaining retinal health . This phenotype was consistently observed in mutant animals at 4, 6, 8, and 12 months of age (Fig. 11A).
Затем была протестирована функция фоторецепторов этих мутантных мышей с использованием ЭРГ. По сравнению с однопометными животными дикого типа наблюдалось снижение амплитуды ответа палочек у мутантных мышей C217W (Фиг. 4B и 4C). Этот сниженный ответ постоянно воспроизводился в другом возрасте (Фиг. 11В). Хотя наиболее подверженным влиянию сигналом был ответ палочек, другие типы измерений ЭРГ также были затронуты у мутантов ELOVL2, включая осцилляторный потенциал и фликкер-ответ (Фиг. 11C и 11D). The photoreceptor function of these mutant mice was then tested using ERG. Compared with wild-type littermates, there was a decrease in rod response amplitude in C217W mutant mice (Figures 4B and 4C). This reduced response was consistently reproduced at other ages (Fig. 11B). Although the most affected signal was the rod response, other types of ERG measurements were also affected in ELOVL2 mutants, including oscillatory potential and flicker response (Figures 11C and 11D).
Для выяснения, похожи ли агрегаты, наблюдаемые как точки на аутофлуоресцентном изображении глазного дна, на друзы, которые у людей являются фактором риска развития ВМД, сетчатку мышей C217W и ДТ иммуноокрашивали [14]. Действительно, иммуноокрашивание обнаружило HTRA1, T-15, C3 и C5b-9 положительные агрегаты только в сетчатках C217W (Фиг. 4D, 4E и Фиг. 12). Учитывая известность и раннее развитие друзеноподобных агрегатов у мутантных мышей, они потенциально могут быть моделями ВМД. To determine whether the aggregates observed as dots on fundus autofluorescence images were similar to drusen, which are a risk factor for AMD in humans, the retinas of C217W and WT mice were immunostained [14]. Indeed, immunostaining revealed HTRA1, T-15, C3, and C5b-9 positive aggregates only in C217W retinas (Fig. 4D, 4E and Fig. 12). Given the prominence and early development of drusen-like aggregates in mutant mice, they have the potential to be models of AMD.
В заключение, было исследовано, могут ли характеристики старения в мышиных глазах быть обратимы с помощью деметилирования ДНК, включая промотор ELOVL2. Для этого каждой мыши вводили 1 мкл 2 мкМ 5-азацитидина в один глаз и 1 мкл ФСБ в другой глаз каждые две недели в течение 2 месяцев, начиная с возраста 10 месяцев. С помощью метода MeDIP было обнаружено, что после обработки метилирование промотора ELOVL2 снижалось (Фиг. 5А). Также было обнаружено, что экспрессия ELOVL2 повышалась в обработанных глазах (Фиг. 5B). В заключение, функция фоторецепторов была проверена с помощью ЭРГ, и было обнаружено, что ответ палочек улучшился в инъецированных глазах (Фиг. 5C и Фиг. 13). Эти данные дополнительно подтверждают статус метилирования ELOVL2 как мишени старения и использование ингибиторов ДНК-метилтрансферазы для влияния на характеристики глазного старения.Finally, it was investigated whether the characteristics of aging in mouse eyes could be reversed by demethylation of DNA, including the ELOVL2 promoter. To do this, each mouse was injected with 1 μl of 2 μM 5-azacytidine in one eye and 1 μl of PBS in the other eye every two weeks for 2 months, starting at 10 months of age. Using the MeDIP method, it was found that ELOVL2 promoter methylation was reduced after treatment (Figure 5A). ELOVL2 expression was also found to be increased in treated eyes (Figure 5B). Finally, photoreceptor function was tested using ERG and rod response was found to be improved in the injected eyes (Figure 5C and Figure 13). These data further support the methylation status of ELOVL2 as a target of aging and the use of DNA methyltransferase inhibitors to influence characteristics of ocular aging.
Пример клинического применения на людях: Введение раз в две недели (20 мкМ) в течение трех месяцев пациенту с сухой ВМДExample of clinical use in humans: Biweekly administration (20 µM) for three months to a patient with dry AMD
Женщина 75 лет с двусторонней сухой возрастной макулярной дегенерацией (ВМД) осматривается в офтальмологической клинике. В остальном она здорова. Она соглашается на экспериментальное исследование сравнивающее терапию деметилированием с контролем. Исходно оба глаза демонстрируют одинаковый уровень ВМД, о чем свидетельствуют клинические оценки остроты зрения, размера географической атрофии, измеренных с помощью автофлуоресценции, оптической когерентной томографии и скотопической реакции на электроретинографии. Пациентке вводят 100 мкл децитабина (20 мкМ) приготовленного в виде стерильного изотонического раствора с забуференным рН, вводимого путем интравитреальной инъекции в ее левый глаз (активное лечение). Ей вводят 100 мкл того же стерильного изотонического раствора с забуференным рН, но без децитабина, путем интравитреальной инъекции в правый глаз (контрольное лечение). Сразу после введения активного и контрольного лечения образец интравитреальной жидкости отбирают из каждого глаза для измерения исходного уровня экспрессии ELOVL2 и уровня метилирования. Наблюдается, что ELOVL2 гиперметилирован в одинаковой степени в обоих глазах. Уровни экспрессии ELOVL2 также схожи, и низкий уровень экспрессии наблюдается в обоих глазах. Как активное, так и контрольное лечение продолжают в левый и правый глаза соответственно с введениями каждые две недели в течение 3 месяцев. Как активное, так и контрольное лечение одинаково хорошо переносятся в течение периода введения. Сразу после последнего введения образцы интравитреальной жидкости берут из обоих глаз для измерения экспрессии и метилирования гена ELOVL2. Те же клинические оценки географической атрофии, которые выполнялись на исходном уровне, повторяются для каждого глаза. Наблюдаются значительные различия между глазами, обработанными децитабином, по сравнению с контролем. В глазах, обработанных децитабином, метилирование ELOVL2 снижено почти на 30%, а экспрессия гена ELOVL2 также увеличена на около 30% по сравнению с исходным уровнем. Кроме того, ответ палочек увеличен на около 30% по сравнению с исходным уровнем. Кроме того, нет прогрессии роста географической атрофии, измеренной по аутофлуоресценции глазного дна по сравнению с исходным уровнем. В отличие от этого, в контрольном глазу не наблюдается заметных изменений любых других параметров. Показатели метилирования генов и экспрессии генов и ответа палочек остаются такими же, как и при исходных значениях. Пациент возвращается в клинику для контрольного посещения через 6 месяцев. Клиническая оценка показывает, что улучшение ответа палочек в глазу, обработанном децитабином, сохраняется, показывая улучшение на около 20-30% по сравнению с исходным уровнем. Ответ палочек в контрольном глазу остается аналогичным исходному показателю.A 75-year-old woman with bilateral dry age-related macular degeneration (AMD) is seen in the ophthalmology clinic. Otherwise she is healthy. She agrees to a pilot study comparing demethylation therapy with control. At baseline, both eyes exhibit similar levels of AMD, as evidenced by clinical assessments of visual acuity, extent of geographic atrophy measured by autofluorescence, optical coherence tomography, and scotopic response on electroretinography. The patient receives 100 μl of decitabine (20 μM) prepared as a sterile, isotonic, pH-buffered solution administered by intravitreal injection into her left eye (active treatment). She is given 100 μl of the same sterile isotonic pH-buffered solution, but without decitabine, by intravitreal injection into the right eye (control treatment). Immediately after administration of active and control treatments, an intravitreal fluid sample was collected from each eye to measure baseline ELOVL2 expression and methylation levels. ELOVL2 is observed to be hypermethylated to a similar extent in both eyes. Expression levels of ELOVL2 are also similar, and low levels of expression are observed in both eyes. Both active and control treatments were continued in the left and right eyes, respectively, with injections every two weeks for 3 months. Both active and control treatments were equally well tolerated during the administration period. Immediately after the last administration, intravitreal fluid samples are collected from both eyes to measure ELOVL2 gene expression and methylation. The same clinical assessments of geographic atrophy that were performed at baseline are repeated for each eye. Significant differences were observed between eyes treated with decitabine compared with controls. In eyes treated with decitabine, ELOVL2 methylation was reduced by almost 30%, and ELOVL2 gene expression was also increased by about 30% compared to baseline. In addition, the rod response is increased by about 30% compared to baseline. In addition, there was no progression of geographic atrophy as measured by fundus autofluorescence compared with baseline. In contrast, the control eye showed no noticeable changes in any other parameters. Indicators of gene methylation and gene expression and rod response remain the same as at baseline values. The patient returns to the clinic for a follow-up visit after 6 months. Clinical evaluation shows that the improvement in rod response in the decitabine-treated eye is maintained, showing an improvement of about 20-30% over baseline. The rod response in the control eye remains similar to baseline.
Пример клинического применения на людях: Введение (15 мкМ) один раз в месяц в течение 12 месяцев пациенту с географической атрофиейExample of clinical use in humans: Administration (15 µM) once a month for 12 months to a patient with geographic atrophy
65-летний мужчина с сухой возрастной макулярной дегенерацией (ВМД) с географической атрофией осматривается в офтальмологической клинике. Его зрение, оцениваемое по ответе палочек, ухудшается. Его область географической атрофии, измеренная по аутофлуоресценции глазного дна за последние 2 года, показывает устойчивое прогрессирование. В остальном он здоров. Пациенту вводят 100 мкл децитабина (15 мкМ) приготовленного виде стерильного изотонического раствора с забуференным рН, вводимого путем интравитреальной инъекции. В интравитреальном образце, взятом сразу после введения децитабина, обнаружено гиперметилирование промотора ELOVL2 и низкий уровень экспрессии ELOVL2. Лечение децитабином продолжают в той же дозе, вводимой каждые 5 недель в течение 12 месяцев. Введение препарата переносится хорошо, побочных эффектов не наблюдается. После последнего введения децитабина получают образец стекловидного тела и исследуют его на метилирование гена ELOVL2 и экспрессию гена ELOVL2. Исследования показывают, что метилирование ELOVL2 уменьшилось почти на 60% (от исходного уровня), а экспрессия гена ELOVL2 увеличилась на около 50% (по сравнению с исходным значением). Ответ палочек пациента заметно улучшился и на около 30% выше исходного уровня. По данным аутофлуоресценции глазного дна рост географической атрофии отсутствует. A 65-year-old man with dry age-related macular degeneration (AMD) with geographic atrophy is seen in the ophthalmology clinic. His vision, assessed by rod response, is deteriorating. His area of geographic atrophy, measured by fundus autofluorescence over the past 2 years, shows steady progression. Otherwise he is healthy. The patient is administered 100 μl of decitabine (15 μM) prepared as a sterile isotonic solution with buffered pH, administered by intravitreal injection. An intravitreal sample taken immediately after decitabine administration showed hypermethylation of the ELOVL2 promoter and low levels of ELOVL2 expression. Treatment with decitabine is continued at the same dose administered every 5 weeks for 12 months. The administration of the drug was well tolerated, no side effects were observed. After the last administration of decitabine, a vitreous sample is obtained and examined for ELOVL2 gene methylation and ELOVL2 gene expression. Research shows that ELOVL2 methylation decreased by almost 60% (from baseline) and ELOVL2 gene expression increased by about 50% (from baseline). The patient's rod response has improved markedly and is about 30% above baseline. According to fundus autofluorescence, there is no increase in geographic atrophy.
Пример клинического применения на людях: Генная терапия ELOVL2 Human Clinical Case Study: ELOVL2 Gene Therapy
70-летний мужчина с сухой возрастной макулярной дегенерацией (ВМД) с географической атрофией осматривается в офтальмологической клинике. Его зрение, оцениваемое по ответу палочек, неизменно ухудшалось. Его область географической атрофии, измеренная по аутофлуоресценции глазного дна, неизменно прогрессирует. В остальном он здоров и согласен на лечение с использованием генной терапии ELOVL2. За неделю до процедуры генной терапии ему назначили преднизолон перорально (0,5 мг/кг). Рекомбинантный аденоассоциированный вирусный вектор с кодирующей последовательностью ELOVL2 создается и упаковывается в соответствии с руководящими принципами надлежащей медицинской практики. Его суспендируют в забуференном физиологическом растворе с титром 1,5х1011 геномов в аликвотах 0,3 мл. Через неделю после перорального приема преднизона, проводится стандартная витрэктомия для удаления кортикального слоя стекловидного тела с использованием стандартных витреоретинальных методов под общей анестезией. Затем пациенту вводят 0,3 мл забуференного физиологического раствора, содержащего в целом титр 1,5 x1011 геномов, вводимых в субретинальное пространство с использованием специальной субретинальной канюли сразу за пределами макулы. Проводится воздухообмен и стандартное ушивание ран. Пациент продолжает принимать преднизон перорально (0,5 мг/кг) с медленным снижением до конца через 4 недели после операции. Анализ клеток, полученных из образца стекловидного тела, показывает низкий уровень экспрессии ELOVL2. Последующее наблюдение через 6 месяцев и через год после процедуры генной терапии показывает, что нет значительного прогрессирования в области географической атрофии, измеренной по аутофлуоресценции глазного дна, а зрение, по оценке ответа палочек, улучшилось на около 20-30%.A 70-year-old man with dry age-related macular degeneration (AMD) with geographic atrophy is seen in the ophthalmology clinic. His vision, assessed by rod response, consistently deteriorated. His area of geographic atrophy, as measured by fundus autofluorescence, is invariably progressive. He is otherwise healthy and consenting to treatment using ELOVL2 gene therapy. One week before the gene therapy procedure, he was prescribed oral prednisolone (0.5 mg/kg). The recombinant adeno-associated viral vector with the ELOVL2 coding sequence is generated and packaged in accordance with Good Medical Practice guidelines. It is suspended in buffered saline with a titer of 1.5 x 10 11 genomes in 0.3 ml aliquots. One week after oral prednisone, a standard vitrectomy is performed to remove the cortical vitreous using standard vitreoretinal techniques under general anesthesia. The patient is then injected with 0.3 ml of buffered saline containing a total titer of 1.5 x 10 11 genomes injected into the subretinal space using a special subretinal cannula just outside the macula. Air exchange and standard wound suturing are carried out. The patient continues to take oral prednisone (0.5 mg/kg) with a slow taper until 4 weeks after surgery. Analysis of cells obtained from a vitreous sample shows low levels of ELOVL2 expression. Follow-up at 6 months and one year after the gene therapy procedure shows that there is no significant progression in the area of geographic atrophy as measured by fundus autofluorescence, and vision, as assessed by rod response, has improved by about 20-30%.
ОБСУЖДЕНИЕDISCUSSION
Предыдущие исследования выявили очень значимую корреляцию между метилированием промотора ELOVL2 и возрастом у людей [3, 29, 30]. В текущем исследовании было изучено, играет ли метилирование и экспрессия ELOVL2 роль в фенотипах старения фибробластов человека и моделей мышиной сетчатки.Previous studies have found a highly significant correlation between ELOVL2 promoter methylation and age in humans [3, 29, 30]. The current study examined whether ELOVL2 methylation and expression plays a role in the aging phenotypes of human fibroblasts and mouse retinal models.
Фибробласты WI-38 были выделены Хейфликом и Мурхедом в 1960-х годах, и было замечено, что они постепенно проявляли признаки старения по мере их деления, сначала замедляясь, а затем останавливаясь при 50+/-10 удвоении популяции, явление, которое позже стало известным как предел Хейфлика [31]. Кроме того, было обнаружено, что клетки стареют in vivo с возрастом [32], и было обнаружено, что первичные клетки разных видов имеют максимальную продолжительность жизни in vitro, коррелирующую с максимальной продолжительностью жизни вида [33]. Было обнаружено, что помимо этих изменений экспрессия ELOVL2 снижается с увеличением числа пассажей в человеческих фибробластах. Поскольку метилирование промотора обычно обратно коррелирует с экспрессией, ожидалось, что метилирование промотора будет увеличиваться с клеточным старением, и оказалось, что это правда. Из-за снижения экспрессии в клетках и увеличения метилирования промоторов с возрастом как в клетках, так и в людях, было высказано предположение, что подавление ELOVL2 приведет к расширенным фенотипам старения. Действительно, клетки, обработанные кшРНК, направленной против ELOVL2, показали снижение экспрессии ELOVL2, снижение пролиферативной способности, повышенное старение и связанные с возрастом изменения морфологии по сравнению с контрольными клетками. WI-38 fibroblasts were isolated by Hayflick and Moorhead in the 1960s, and they were observed to gradually show signs of aging as they divided, first slowing down and then stopping at 50+/-10 population doublings, a phenomenon that later became known as the Hayflick limit [31]. Additionally, cells have been found to senesce in vivo with age [32], and primary cells of different species have been found to have a maximum lifespan in vitro that correlates with the maximum lifespan of the species [33]. In addition to these changes, ELOVL2 expression was found to decrease with increasing passage number in human fibroblasts. Because promoter methylation generally inversely correlates with expression, it was expected that promoter methylation would increase with cellular aging, and this was found to be true. Due to decreased expression in cells and increased promoter methylation with age in both cells and humans, it has been proposed that silencing of ELOVL2 will lead to advanced aging phenotypes. Indeed, cells treated with shRNA directed against ELOVL2 showed decreased ELOVL2 expression, decreased proliferative capacity, increased senescence, and age-related changes in morphology compared to control cells.
Для дальнейшего изучения фенотипов старения были созданы мутантные мыши ELOVL2. С использованием CRISPR-Cas9 была создана мутация C217W, которая, как было показано ранее, переключает субстратную специфичность каталитического сайта ELOVL2 на эквивалент ELOVL5, эффективно нарушая уникальную способность ELOVL2 преобразовывать C22 омега-3 ПНЖК докозапентаеновую кислоту (ДПК) (22:5n-3) до 24:5n-36. Было обнаружено, что как ELOVL2, так и ELOVL5 удлиняют эйкозапентаеновую кислоту (ЭПК; 20:5n-3) до докозапентаеновой кислоты (ДПК; 22:5n-3), но только ELOVL2, как известно, дополнительно удлиняет ДПК до 24:5n-3, т.е. предпоследний предшественник ДГК [6]. Поэтому было исследовано здоровье глаз ELOVL2 мутантных мышей. To further study aging phenotypes , ELOVL2 mutant mice were generated. Using CRISPR-Cas9, the C217W mutation was created, which was previously shown to switch the substrate specificity of the ELOVL2 catalytic site to the ELOVL5 equivalent, effectively disrupting the unique ability of ELOVL2 to convert the C22 omega-3 PUFA docosapentaenoic acid (DPA) (22:5n-3) until 24:5n-36. Both ELOVL2 and ELOVL5 have been found to extend eicosapentaenoic acid (EPA; 20:5n-3) to docosapentaenoic acid (DPA; 22:5n-3), but only ELOVL2 is known to further extend DPA to 24:5n- 3, i.e. penultimate precursor of DHA [6]. Therefore, the ocular health of ELOVL2 mutant mice was examined.
С помощью автофлуоресцентной визуализации было обнаружено присутствие белковых агрегатов на сетчатке в возрасте 6 месяцев, по сравнению с 1 годом у мышей дикого типа. Срезы сетчатки окрашивали на окисленный фосфохолин (с помощью антителом Т-15), HTRA1, C3 и C5b-9, все белки, обнаруженные в друзе, которые обычно обнаруживаются у пациентов с возрастной макулярной дегенерацией (ВМД). Autofluorescence imaging revealed the presence of protein aggregates in the retina at 6 months of age, compared with 1 year in wild-type mice. Retinal sections were stained for oxidized phosphocholine (using T-15 antibody), HTRA1, C3, and C5b-9, all proteins found in drusen that are commonly found in patients with age-related macular degeneration (AMD).
Функцию фоторецепторов оценивали с помощью ЭРГ. ЭРГ измеряет электрические сигналы, производимые сетчаткой в ответ на световой раздражитель, и таким образом может обнаруживать функциональные нарушения фоторецепторов. Поскольку мышиная сетчатка содержит в основном палочковидные фоторецепторы, функциональные различия в их электрических сигналах (ответ палочек) наиболее важны для оценки зрительных характеристик. Помимо ответа палочек, также исследовали ответ колбочок и мерцание 10 Гц. Все эти сигналы, но в первую очередь ответ палочек, уменьшались по амплитуде как с возрастом у мышей дикого типа, так и у мутантных мышей по сравнению с однопометными животными того же возраста. Эти показатели снижения функции фоторецепторов вместе с наличием друзеноподобных агрегатов, являются признаками ВМД. Таким образом, был сделан вывод, что функция ELOVL2 имеет решающее значение для предотвращения раннего появления друзеноподобных агрегатов и поддержания здоровой функции фоторецепторов у мышей. В сочетании с ускоренным появлением друзеноподобных агрегатов потеря функции фоторецепторов у ELOVL2 мутантных мышей показывает, что ELOVL2 представляет собой важную часть поддержания здоровья сетчатки у мышей в пожилом возрасте. Кроме того, было обнаружено, что ELOVL2 играет важную роль во влиянии на фенотип старения в клетках человека и потенциально может влиять на процесс старения на более широком уровне. Photoreceptor function was assessed using ERG. ERG measures the electrical signals produced by the retina in response to a light stimulus and can thus detect functional abnormalities of the photoreceptors. Because the mouse retina contains primarily rod photoreceptors, functional differences in their electrical signals (rod response) are most important for assessing visual performance. In addition to the rod response, the cone response and 10 Hz flicker were also examined. All of these signals, but primarily the rod response, decreased in amplitude with age in both wild-type and mutant mice compared with age-matched littermates. These indicators of decreased photoreceptor function, together with the presence of drusen-like aggregates, are signs of AMD. Thus, it was concluded that ELOVL2 function is critical for preventing the early appearance of drusen-like aggregates and maintaining healthy photoreceptor function in mice. Combined with the accelerated appearance of drusen-like aggregates, the loss of photoreceptor function in ELOVL2 mutant mice indicates that ELOVL2 is an important part of maintaining retinal health in older mice. Additionally, ELOVL2 has been found to play an important role in influencing the aging phenotype in human cells and has the potential to influence the aging process at a broader level.
Было обнаружено, что у мышей ELOVL2 C217W представлены друзеноподобные агрегаты и снижена чувствительность фоторецепторов на значительно более ранней стадии, чем у любого из контрольных однопометных животных. Был сделан вывод, что мутация ELOVL2 C217W ответственна за фенотип ускоренного старения глаз. В целом, данное исследование показывает доказательства того, что ELOVL2 играет роль в характеристиках старения и, в частности, в глазной функции. Кроме того, уровень метилирования в промоторной области ELOVL2 коррелирует с его экспрессией и может быть изменен, чтобы потенциально влиять на характеристики старения. ELOVL2 C217W mice were found to present drusen-like aggregates and reduced photoreceptor sensitivity at a significantly earlier stage than any of the control littermates. It was concluded that the ELOVL2 C217W mutation is responsible for the accelerated ocular aging phenotype. Overall, this study provides evidence that ELOVL2 plays a role in the characteristics of aging and, in particular, ocular function. In addition, the level of methylation in the promoter region of ELOVL2 correlates with its expression and can be altered to potentially influence aging characteristics.
СПОСОБЫWAYS
Культура клеток и обработка. Cell culture and processing.
Человеческие фибробласты WI-38 и IMR-90 были культивированы в EMEM (ATCC) с добавлением 10% фетальной бычьей сыворотки (Omega) и 1% пенициллина/стрептомицина (Gibco) и хранились в увлажненном инкубаторе при 5% CO2 и 37°C. Конфлюэнтность была рассчитана с помощью программного обеспечения для обработки изображений ImageJ, включая 3 поля зрения на образец (10x). После слияния клетки были разделены и высеяны в соотношении 1:3. Удвоение популяции (УП) было рассчитано по количеству клеток. Лентивирус для нокдауна был создан с использованием кшРНК MISSION (Sigma) в соответствии с инструкциями производителя. 5-Аза-2’-дезоксицитидин был приобретен в TSZ Chem (кат. № 2353-33-5) и растворен в среде для культивирования клеток в концентрации 2 мкМ. Клетки были обработаны в течение 48 часов. Затем среда была заменена на обычную среду для культивирования клеток, и клетки культивировавись еще 5 дней. Human fibroblasts WI-38 and IMR-90 were cultured in EMEM (ATCC) supplemented with 10% fetal bovine serum (Omega) and 1% penicillin/streptomycin (Gibco) and stored in a humidified incubator at 5% CO2 and 37°C. Confluency was calculated using ImageJ image processing software, including 3 fields of view per sample (10x). After confluence, the cells were separated and plated at a ratio of 1:3. Population doubling (PD) was calculated from the number of cells. Knockdown lentivirus was generated using MISSION shRNA (Sigma) according to the manufacturer's instructions. 5-Aza-2′-deoxycytidine was purchased from TSZ Chem (cat. no. 2353-33-5) and dissolved in cell culture medium at a concentration of 2 μM. Cells were treated for 48 hours. The medium was then replaced with normal cell culture medium, and the cells were cultured for an additional 5 days.
Активность ассоциированной со старением β-галактозидазы (АС-β-gal).Aging-associated β-galactosidase (AS-β-gal) activity.
Активность АС-β-gal в культивируемых клетках была определена с использованием Senescence β-Galactosidase Staining Kit (Cell Signaling Technology) в соответствии с инструкциями производителя. После этого клетки были окрашены ДАПИ, и процент клеток с положительным окрашиванием был рассчитанный с помощью программного обеспечения для визуализации (Keyence), включая 3 поля зрения (10x).AC-β-gal activity in cultured cells was determined using Senescence β-Galactosidase Staining Kit (Cell Signaling Technology) according to the manufacturer's instructions. Cells were then stained with DAPI, and the percentage of cells with positive staining was calculated using imaging software (Keyence), including 3 fields of view (10x).
Анализ нуклеиновых кислот.Nucleic acid analysis.
ДНК и РНК были выделены из фибробластов человека и мышиных тканей мыши с помощью TRIzol (Ambion) в соответствии с инструкциями производителя. РНК была конвертирована в кДНК с помощью набора для синтеза кДНК iScript (Bio-Rad). кПЦР была выполнена с использованием SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix (Bio-Rad).DNA and RNA were isolated from human fibroblasts and murine tissues using TRIzol (Ambion) according to the manufacturer's instructions. RNA was converted to cDNA using the iScript cDNA Synthesis Kit (Bio-Rad). qPCR was performed using SsoAdvanced Universal SYBR Green Supermix (Bio-Rad).
Иммунопреципитация метилированной ДНК (MeDIP) была выполнена путем фрагментирование 1 мкг ДНК с помощью Bioruptor (Diagenode) в течение 8 циклов с высокой интенсивностью настроек, каждый цикл состоял из 30 секунд включения и 30 секунд выключения. Фрагментированная ДНК была денатурирована с дальнейшим инкубированием с 1 мкг 5мЦ антитела MABE146 (Millipore) в течение 2 часов, затем с гранулами белка G SureBeads (Bio-Rad) в течение 1 часа. После отмывки ДНК была очищена с помощью набора для очистки QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen). Затем была проведена кПЦР, как указано выше.Methylated DNA immunoprecipitation (MeDIP) was performed by fragmenting 1 μg of DNA using Bioruptor (Diagenode) for 8 cycles with high intensity settings, each cycle consisting of 30 seconds on and 30 seconds off. The fragmented DNA was denatured by further incubation with 1 μg of 5mC antibody MABE146 (Millipore) for 2 hours, then with SureBeads protein G beads (Bio-Rad) for 1 hour. After washing, the DNA was purified using the QIAquick PCR Purification Kit (Qiagen). qPCR was then performed as above.
Вестерн-блоттинг.Western blotting.
10 мкг общего белка, выделенного с помощью TRIzol (Ambion) из мышиной сетчатки ДТ различных стадий развития, подвергали ДСН-ПААГ. Вестерн-блоттинг был проведен с использованием общепринятого протокола (см. Таблицу 2 для антител, использованных в исследовании). Уровень экспрессии белка ELOVL2 был нормализован до H3. 10 μg of total protein isolated using TRIzol (Ambion) from WT mouse retinas at various developmental stages was subjected to SDS-PAGE. Western blotting was performed using a conventional protocol (see Table 2 for antibodies used in the study). The protein expression level of ELOVL2 was normalized to H3.
Конструкция CRISPR-Cas9.CRISPR-Cas9 design.
Реагенты CRISPR-Cas9 были получены, как описано ранее [34]. Промотор Т7 был добавлен к клонированной кодирующей последовательности Cas9 с помощью ПЦР-амплификации. Затем продукт T7-Cas9 был очищен на геле и использован в качестве матрицы для транскрипции in vitro (IVT) с использованием набора mMESSAGE mMACHINE T7 ULTRA (Life Technologies). Промотор Т7 и последовательность кшРНК были синтезированы в виде длинного олигонуклеотида (Ultramer, IDT) и амплифицированы с помощью ПЦР. Продукт ПЦР T7-кшРНК был очищен в геле и использован в качестве матрицы для IVT с использованием набора MEGAshortscript T7 (Life Technologies). Матрица репарации, кодирующая вариант C217W, была синтезирована как одноцепочечный олигонуклеотид (Ultramer, IDT) и использовалась без очистки. Возможные нецелевые изменения были определены с помощью Cas-OFFinder35, выбирая цели с наименьшим количеством несовпадений (http://www.rgenome.net/cas-offinder/). Мышь-родоначальник и все мыши F1 были секвенированы на предмет нецелевых изменений.CRISPR-Cas9 reagents were prepared as previously described [34]. The T7 promoter was added to the cloned Cas9 coding sequence by PCR amplification. The T7-Cas9 product was then gel purified and used as an in vitro transcription (IVT) template using the mMESSAGE mMACHINE T7 ULTRA kit (Life Technologies). The T7 promoter and shRNA sequence were synthesized as a long oligonucleotide (Ultramer, IDT) and amplified by PCR. The T7-shRNA PCR product was gel purified and used as template for IVT using the MEGAshortscript T7 kit (Life Technologies). The repair template encoding the C217W variant was synthesized as a single-stranded oligonucleotide (Ultramer, IDT) and used without purification. Potential off-target changes were identified using Cas-OFFinder35, selecting targets with the fewest mismatches ( http://www.rgenome.net/cas-offinder/ ). The founder mouse and all F1 mice were sequenced for off-target changes.
Инъекции животным и анализ.Animal injections and analysis.
Все процедуры с животными проводились с одобрения Институционального комитета по уходу за животными Калифорнийского университета в Сан-Диего. Мышиным зиготам C57BL/6N инъецировали конструкции CRISPR-Cas9. Олигонуклеотиды были инъецированы в цитоплазму зигот на стадии пронуклеусов. Мыши содержались на статических стойках в обычном помещении для животных и вволю кормились диетой Teklad Global 2020X. Для исследования инъекции 5-азацитидином, мыши были анестезированы внутрибрюшинной инъекцией кетамина/ксилазина (100 мг/кг и 10 мг/кг соответственно) и получали обезболивающее глазные капли пропаракаина (0,5%, Bausch & Lomb). Животным внутриглазно инъецировали 1 мкл ФСБ в один глаз и 1 мкл 2 мкМ 5-азацитидина, растворенного в ФСБ, в контралатеральный глаз, каждые две недели в течение 2 месяцев. All animal procedures were performed with the approval of the Institutional Animal Care Committee of the University of California, San Diego. C57BL/6N mouse zygotes were injected with CRISPR-Cas9 constructs. Oligonucleotides were injected into the cytoplasm of zygotes at the pronucleus stage. Mice were housed in static racks in a regular animal house and fed ad libitum with the Teklad Global 2020X diet. For the 5-azacytidine injection study, mice were anesthetized with an intraperitoneal injection of ketamine/xylazine (100 mg/kg and 10 mg/kg, respectively) and received analgesic proparacaine eye drops (0.5%, Bausch & Lomb). Animals were intraocularly injected with 1 μl of PBS in one eye and 1 μl of 2 μM 5-azacytidine dissolved in PBS in the contralateral eye every two weeks for 2 months.
Электроретинограммы (ЭРГ) были выполнены в соответствии с ранее описанным протоколом [36]. В нескольких словах, мыши были адаптированы к темноте в течение 12 часов, анестезированы с помощью внутрибрюшинной инъекции кетамина/ксилазина в зависимости от массы и получали расширяющую каплю тропикамида (1,5%, Alcon), а также каплю пропаракаина (0,5%, Bausch & Ломб) как болеутоляющее. Мыши были исследованы с помощью прибора с камерой Ganzfeld для зрительного поля (Diagnosys LLC), с электродами, размещенными на каждой роговице, с подкожным заземляющим игольчатым электродом, помещенным в хвост, и контрольным электродом во рту (Grass Telefactor, F-E2). Смазывающее вещество (Goniovisc 2,5%, HUB Pharmaceuticals) было использовано для обеспечения контакта электродов с глазами. Усиление (с полосой пропускания 1-1000 Гц, без режекторной фильтрации), представление стимулов и сбор данных программировались и выполнялся с использованием системы UTAS-E 3000 (LKC Technologies). Для ЭРГ палочек, сетчатка была стимулирована ксеноновой лампой при -2 и -0,5 log кд·с/м2. Для ЭРГ колбочек, мыши были адаптированы к фоновому освещению 1 log кд·с/м2, а световая стимуляция была установлена на уровне 1,5 log кд·с/м2. Записи были собраны и усреднены в программном обеспечении производителя (Veris, EDI) и обработаны в Excel.Electroretinograms (ERG) were performed according to a previously described protocol [36]. In a few words, mice were dark-adapted for 12 hours, anesthetized with a weight-based intraperitoneal injection of ketamine/xylazine, and received a dilating drop of tropicamide (1.5%, Alcon) as well as a drop of proparacaine (0.5%, Bausch & Lomb) as a painkiller. Mice were examined using a Ganzfeld visual field camera apparatus (Diagnosys LLC), with electrodes placed on each cornea, a subcutaneous ground needle electrode placed in the tail, and a reference electrode in the mouth (Grass Telefactor, F-E2). A lubricant (Goniovisc 2.5%, HUB Pharmaceuticals) was used to ensure contact of the electrodes with the eyes. Gain (with a 1–1000 Hz bandpass, no notch filtering), stimulus presentation, and data acquisition were programmed and performed using a UTAS-E 3000 system (LKC Technologies). For rod ERG, the retina was stimulated with a xenon lamp at -2 and -0.5 log cd s/m 2 . For cone ERGs, mice were adapted to a background illumination of 1 log cd s/m 2 and light stimulation was set at 1.5 log cd s/m 2 . Records were collected and averaged in the manufacturer's software (Veris, EDI) and processed in Excel.
Анализ мышиной сетчатки.Analysis of the mouse retina.
Сетчатки были собраны сразу после умерщвления мышей, фиксированы в 4% параформальдегиде в течение 1 часа и хранились в ФСБ при 4°C. Для иммуноокрашивания сетчатки были разделенные на срезы, помещены на предметные стекла, затем инкубированы с 5% БСА, 0,1% блокирующим раствором Triton-X ФСБ в течение 1 часа. Первичные антитела (см. Таблицу 2 для антител, использованных в исследовании) были добавлены 1:50 в 5% БСА ФСБ и инкубированы при 4°C в течение 16 часов. После трехкратной промывки ФСБ были добавлены вторичные антитела в соотношении 1:1000 в 5% БСА ФСБ в течение 30 минут при комнатной температуре. Затем образцы были промыты 3 раза с ФСБ, окрашены ДАПИ в течение 5 минут при комнатной температуре, монтированы и визуализированы (Keyence BZ-X700).Retinas were collected immediately after killing the mice, fixed in 4% paraformaldehyde for 1 hour, and stored in PBS at 4°C. For immunostaining, retinas were sectioned, mounted on glass slides, and then incubated with 5% BSA, 0.1% Triton-X PBS blocking solution for 1 hour. Primary antibodies (see Table 2 for antibodies used in the study) were added 1:50 in 5% BSA PBS and incubated at 4°C for 16 hours. After washing three times with PBS, secondary antibodies were added at a ratio of 1:1000 in 5% BSA PBS for 30 minutes at room temperature. Samples were then washed 3 times with PBS, stained with DAPI for 5 minutes at room temperature, mounted, and imaged (Keyence BZ-X700).
Таблица 1. Перечень праймеров, использованных в исследовании. Table 1. List of primers used in the study.
Таблица 2. Перечень антител, использованных в исследовании. Table 2. List of antibodies used in the study.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY
1. Glei, D. A. et al. Predicting Survival from Telomere Length versus Conventional Predictors: A Multinational Population-Based Cohort Study. PloS One 11, e0152486 (2016).1. Glei, D. A. et al. Predicting Survival from Telomere Length versus Conventional Predictors: A Multinational Population-Based Cohort Study. PloS One 11, e0152486 (2016).
2. Health, C. O. on S. and. Smoking and Tobacco Use; Surgeon General’s Reports; 2004. Smoking and Tobacco Use Available at: http://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/sgr/2004/. (Accessed: 14th November 2014)2. Health, C. O. on S. and. Smoking and Tobacco Use; Surgeon General's Reports; 2004. Smoking and Tobacco Use Available at: http://www.cdc.gov/tobacco/data_statistics/sgr/2004/. (Accessed: 14th November 2014)
3. Hannum, G. et al. Genome-wide Methylation Profiles Reveal Quantitative Views of Human Aging Rates. Mol. Cell 49, 359-367 (2013).3. Hannum, G. et al. Genome-wide Methylation Profiles Reveal Quantitative Views of Human Aging Rates. Mol. Cell 49, 359-367 (2013).
4. Gross, A. M. et al. Methylome-wide Analysis of Chronic HIV Infection Reveals Five-Year Increase in Biological Age and Epigenetic Targeting of HLA. Mol. Cell 62, 157-168 (2016).4. Gross, A. M. et al. Methylome-wide Analysis of Chronic HIV Infection Reveals Five-Year Increase in Biological Age and Epigenetic Targeting of HLA. Mol. Cell 62, 157-168 (2016).
5. Leonard, A. E. et al. Identification and expression of mammalian long-chain PUFA elongation enzymes. Lipids 37, 733-740 (2002).5. Leonard, A. E. et al. Identification and expression of mammalian long-chain PUFA elongation enzymes. Lipids 37, 733-740 (2002).
6. Gregory, M. K., Cleland, L. G. & James, M. J. Molecular basis for differential elongation of omega-3 docosapentaenoic acid by the rat ELOVL5 and ELOVL2. J. Lipid Res. 54, 2851-2857 (2013).6. Gregory, M. K., Cleland, L. G. & James, M. J. Molecular basis for differential elongation of omega-3 docosapentaenoic acid by the rat ELOVL5 and ELOVL2. J. Lipid Res. 54, 2851-2857 (2013).
7. Tikhonenko, M. et al. Remodeling of Retinal Fatty Acids in an Animal Model of Diabetes: A Decrease in Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids Is Associated With a Decrease in Fatty Acid Elongases ELOVL2 and ELOVL4. Diabetes 59, 219-227 (2010).7. Tikhonenko, M. et al. Remodeling of Retinal Fatty Acids in an Animal Model of Diabetes: A Decrease in Long-Chain Polyunsaturated Fatty Acids Is Associated With a Decrease in Fatty Acid Elongases ELOVL2 and ELOVL4. Diabetes 59, 219-227 (2010).
8. Bazan, N. G., Molina, M. F. & Gordon, W. C. Docosahexaenoic Acid Signalolipidomics in Nutrition: Significance in Aging, Neuroinflammation, Macular Degeneration, Alzheimer’s, and Other Neurodegenerative Diseases. Annu. Rev. Nutr. 31, 321-351 (2011).8. Bazan, N. G., Molina, M. F. & Gordon, W. C. Docosahexaenoic Acid Signalolipidomics in Nutrition: Significance in Aging, Neuroinflammation, Macular Degeneration, Alzheimer’s, and Other Neurodegenerative Diseases. Annu. Rev. Nutr. 31, 321-351 (2011).
9. Agbaga, M.-P. et al. Role of Stargardt-3 macular dystrophy protein (ELOVLL4) in the biosynthesis of very long chain fatty acids. Proc. Natl. Acad. Sci. 105, 12843-12848 (2008).9. Agbaga, M.-P. et al. Role of Stargardt-3 macular dystrophy protein (ELOVLL4) in the biosynthesis of very long chain fatty acids. Proc. Natl. Acad. Sci. 105, 12843-12848 (2008).
10. Harkewicz, R. et al. Essential Role of ELOVLL4 Protein in Very Long Chain Fatty Acid Synthesis and Retinal Function. J. Biol. Chem. 287, 11469-11480 (2012).10. Harkewicz, R. et al. Essential Role of ELOVLL4 Protein in Very Long Chain Fatty Acid Synthesis and Retinal Function. J Biol. Chem. 287, 11469-11480 (2012).
11. Beatty, S., Koh, H., Phil, M., Henson, D. & Boulton, M. The role of oxidative stress in the pathogenesis of age-related macular degeneration. Surv. Ophthalmol. 45, 115-134 (2000).11. Beatty, S., Koh, H., Phil, M., Henson, D. & Boulton, M. The role of oxidative stress in the pathogenesis of age-related macular degeneration. Surv. Ophthalmol. 45, 115-134 (2000).
12. Hollyfield, J. G. et al. Oxidative damage-induced inflammation initiates age-related macular degeneration. Nat. Med. 14, 194-198 (2008).12. Hollyfield, J. G. et al. Oxidative damage-induced inflammation initiates age-related macular degeneration. Nat. Med. 14, 194-198 (2008).
13. Curcio, C. A., Johnson, M., Huang, J.-D. & Rudolf, M. Apolipoprotein B-containing lipoproteins in retinal aging and age-related macular degeneration. J. Lipid Res. 51, 451-467 (2010).13. Curcio, C. A., Johnson, M., Huang, J.-D. & Rudolf, M. Apolipoprotein B-containing lipoproteins in retinal aging and age-related macular degeneration. J. Lipid Res. 51, 451-467 (2010).
14. Crabb, J. W. et al. Drusen proteome analysis: An approach to the etiology of age-related macular degeneration. Proc. Natl. Acad. Sci. 99, 14682-14687 (2002).14. Crabb, J. W. et al. Drusen proteome analysis: An approach to the etiology of age-related macular degeneration. Proc. Natl. Acad. Sci. 99, 14682-14687 (2002).
15. Shaw, P. X. et al. Natural antibodies with the T15 idiotype may act in atherosclerosis, apoptotic clearance, and protective immunity. J. Clin. Invest. 105, 1731-1740 (2000).15. Shaw, P. X. et al. Natural antibodies with the T15 idiotype may act in atherosclerosis, apoptotic clearance, and protective immunity. J. Clin. Invest. 105, 1731-1740 (2000).
16. Shaw, P. X. et al. Complement factor H genotypes impact risk of age-related macular degeneration by interaction with oxidized phospholipids. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 13757-13762 (2012).16. Shaw, P. X. et al. Complement factor H genotypes impact risk of age-related macular degeneration by interaction with oxidized phospholipids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 109, 13757-13762 (2012).
17. Cameron, D. J. et al. HTRA1 variant confers similar risks to geographic atrophy and neovascular age-related macular degeneration. Cell Cycle Georget. Tex 6, 1122-1125 (2007).17. Cameron, D. J. et al. HTRA1 variant confers similar risks to geographic atrophy and neovascular age-related macular degeneration. Cell Cycle Georget. Tex 6, 1122-1125 (2007).
18. Sivaprasad, S. & Chong, N. V. The complement system and age-related macular degeneration. Eye 20, 867 (2006).18. Sivaprasad, S. & Chong, N. V. The complement system and age-related macular degeneration. Eye 20, 867 (2006).
19. Pignolo, R. J., Rotenberg, M. O. & Cristofalo, V. J. Alterations in contact and density-dependent arrest state in senescent WI-38 cells. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 30A, 471-476 (1994).19. Pignolo, R. J., Rotenberg, M. O. & Cristofalo, V. J. Alterations in contact and density-dependent arrest state in senescent WI-38 cells. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 30A, 471-476 (1994).
20. Schäuble, S. et al. Quantitative Model of Cell Cycle Arrest and Cellular Senescence in Primary Human Fibroblasts. PLoS ONE 7, e42150 (2012).20. Schäuble, S. et al. Quantitative Model of Cell Cycle Arrest and Cellular Senescence in Primary Human Fibroblasts. PLoS ONE 7, e42150 (2012).
21. Jones, P. L. et al. Methylated DNA and MeCP2 recruit histone deacetylase to repress transcription. Nat. Genet. 19, 187-191 (1998).21. Jones, P. L. et al. Methylated DNA and MeCP2 recruit histone deacetylase to repress transcription. Nat. Genet. 19, 187-191 (1998).
22. Momparler, R. L. Pharmacology of 5-Aza-2’-deoxycytidine (decitabine). Semin. Hematol. 42, S9-16 (2005).22. Momparler, R. L. Pharmacology of 5-Aza-2’-deoxycytidine (decitabine). Semin. Hematol. 42, S9-16 (2005).
23. Swindell, W. R. et al. Indicators of ‘Healthy Aging’ in older women (65-69 years of age). A data-mining approach based on prediction of long-term survival. BMC Geriatr. 10, 55 (2010).23. Swindell, W. R. et al. Indicators of ‘Healthy Aging’ in older women (65-69 years of age). A data-mining approach based on prediction of long-term survival. BMC Geriatr. 10, 55 (2010).
24. Xue, X. et al. Characterization of the fatty acyl elongase (ELOVL) gene family, and hepatic ELOVL and delta-6 fatty acyl desaturase transcript expression and fatty acid responses to diets containing camelina oil in Atlantic cod (Gadus morhua). Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 175, 9-22 (2014).24. Xue, X. et al. Characterization of the fatty acyl elongase (ELOVL) gene family, and hepatic ELOVL and delta-6 fatty acyl desaturase transcript expression and fatty acid responses to diets containing camelina oil in Atlantic cod (Gadus morhua). Comp. Biochem. Physiol. B Biochem. Mol. Biol. 175, 9-22 (2014).
25. Bartke, A. & Brown-Borg, H. Life extension in the dwarf mouse. Curr. Top. Dev. Biol. 63, 189-225 (2004).25. Bartke, A. & Brown-Borg, H. Life extension in the dwarf mouse. Curr. Top. Dev. Biol. 63, 189-225 (2004).
26. Wang, T. et al. Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment. Genome Biol. 18, 57 (2017).26. Wang, T. et al. Epigenetic aging signatures in mice livers are slowed by dwarfism, calorie restriction and rapamycin treatment. Genome Biol. 18, 57 (2017).
27. Kolesnikov, A. V., Fan, J., Crouch, R. K. & Kefalov, V. J. Age-Related Deterioration of Rod Vision in Mice. J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 30, 11222-11231 (2010).27. Kolesnikov, A. V., Fan, J., Crouch, R. K. & Kefalov, V. J. Age-Related Deterioration of Rod Vision in Mice. J. Neurosci. Off. J. Soc. Neurosci. 30, 11222-11231 (2010).
28. Zadravec, D. et al. ELOVL2 controls the level of n-6 28:5 and 30:5 fatty acids in testis, a prerequisite for male fertility and sperm maturation in mice. J. Lipid Res. 52, 245-255 (2011).28. Zadravec, D. et al. ELOVL2 controls the level of n-6 28:5 and 30:5 fatty acids in testis, a prerequisite for male fertility and sperm maturation in mice. J. Lipid Res. 52, 245-255 (2011).
29. Garagnani, P. et al. Methylation of ELOVL2 gene as a new epigenetic marker of age. Aging Cell 11, 1132-1134 (2012).29. Garagnani, P. et al. Methylation of ELOVL2 gene as a new epigenetic marker of age. Aging Cell 11, 1132-1134 (2012).
30. Bacalini, M. G. et al. A meta-analysis on age-associated changes in blood DNA methylation: results from an original analysis pipeline for Infinium 450k data. Aging 7, 97-109 (2015).30. Bacalini, M. G. et al. A meta-analysis on age-associated changes in blood DNA methylation: results from an original analysis pipeline for Infinium 450k data. Aging 7, 97-109 (2015).
31. Hayflick, L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 37, 614-636 (1965).31. Hayflick, L. The limited in vitro lifetime of human diploid cell strains. Exp. Cell Res. 37, 614-636 (1965).
32. Herbig, U., Ferreira, M., Condel, L., Carey, D. & Sedivy, J. M. Cellular senescence in aging primates. Science 311, 1257 (2006).32. Herbig, U., Ferreira, M., Condel, L., Carey, D. & Sedivy, J. M. Cellular senescence in aging primates. Science 311, 1257 (2006).
33. Röhme, D. Evidence for a relationship between longevity of mammalian species and life spans of normal fibroblasts in vitro and erythrocytes in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 78, 5009-5013 (1981).33. Röhme, D. Evidence for a relationship between longevity of mammalian species and life spans of normal fibroblasts in vitro and erythrocytes in vivo. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78, 5009-5013 (1981).
34. Wang, H. et al. One-Step Generation of Mice Carrying Mutations in Multiple Genes by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering. Cell 153, 910-918 (2013).34. Wang, H. et al. One-Step Generation of Mice Carrying Mutations in Multiple Genes by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering. Cell 153, 910-918 (2013).
35. Bae, S., Park, J. & Kim, J.-S. Cas-OFFinder: a fast and versatile algorithm that searches for potential off-target sites of Cas9 RNA-guided endonucleases. Bioinformatics 30, 1473-1475 (2014).35. Bae, S., Park, J. & Kim, J.-S. Cas-OFFinder: a fast and versatile algorithm that searches for potential off-target sites of Cas9 RNA-guided endonucleases. Bioinformatics 30, 1473-1475 (2014).
36. Luo, J. et al. Human retinal progenitor cell transplantation preserves vision. J. Biol. Chem. 289, 6362-6371 (2014).36. Luo, J. et al. Human retinal progenitor cell transplantation preserves vision. J Biol. Chem. 289, 6362-6371 (2014).
Claims (33)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/683,292 | 2018-06-11 | ||
US62/716,554 | 2018-08-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020142988A RU2020142988A (en) | 2022-07-11 |
RU2804300C2 true RU2804300C2 (en) | 2023-09-27 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006124324A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-23 | The Texas A & M University System | Therapeutic compositions and methods |
WO2011097577A2 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Compositions and methods for treating or preventing retinal degeneration |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006124324A1 (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-23 | The Texas A & M University System | Therapeutic compositions and methods |
WO2011097577A2 (en) * | 2010-02-05 | 2011-08-11 | University Of Florida Research Foundation, Inc. | Compositions and methods for treating or preventing retinal degeneration |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ARCE C et al. Hydralazine target: From blood vessels to the epigenome. J Transl Med., 2006, 4:10, doi: 10.1186/1479-5876-4-10, табл.1, с.6. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7382437B2 (en) | Demethylation to treat eye diseases | |
Rashid et al. | Microglia in retinal degeneration | |
WO2009102021A1 (en) | Treatment of retinal disease by activation of the function of bone marrow-derived stem cell or progenitor cell thereof | |
JP2020508971A (en) | Peptide-based proteasome inhibitors for treating senescent cell-mediated diseases and peptide-based proteasome inhibitors for treating cancer | |
Lei et al. | Synergistic neuroprotective effect of rasagiline and idebenone against retinal ischemia-reperfusion injury via the Lin28-let-7-Dicer pathway | |
JP2021095411A (en) | PHARMACEUTICAL COMPOSITION CONTAINING mTOR INHIBITOR FOR TREATING MACULAR DEGENERATION | |
JP2023518375A (en) | Method of treatment | |
RU2804300C2 (en) | Demethylation for treatment of eye disease | |
JP2019151640A (en) | MEDICINES FOR TREATING OR PREVENTING OPHTHALMIC SYMPTOMS, DISORDERS OR DISEASES, COMPRISING mTOR INHIBITOR, AND THEIR APPLICATIONS | |
US20190247302A1 (en) | Materials and methods for treating ophthalmic inflammation | |
EP3548504B1 (en) | Peptide-based proteasome inhibitors for treating conditions mediated by senescent cells and for treating cancer | |
US20150005254A1 (en) | Methods for treating ocular inflammatory disorders | |
KR20220007085A (en) | Esophageal stricture inhibitors | |
KR20110009084A (en) | Treatment for ocular-related disorders | |
WO2018048046A2 (en) | Pharmaceutical composition containing mtor inhibitor for treating macular degeneration | |
YANNI et al. | Ocular allergy: Clinical, therapeutic and drug discovery considerations | |
WO2021216461A1 (en) | Small molecules for treating age-related retinal diseases |