TWI745700B - Ezh2負調節劑用於治療致密化不全心肌症的用途 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種藉由向患有致密化不全心肌症(NCC)的個體施用具有治療有效量的EZH2負調節劑的醫藥組成物來治療患有NCC的個體的方法,該EZH2負調節劑包含斯他汀類藥物。
Description
本公開係有關治療患有致密化不全心肌症(non-compaction cardiomyopathy,NCC)的個體的方法,其包括向個體施用包含治療有效量的Zeste基因同源物2增强子(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)負調節劑的醫藥組成物。特別地,EZH2負調節劑能夠抑制由NCC中的致病突變誘導的EZH2過度表現,因而減少過多的DNA甲基轉移酶(DNA methyltransferase,DNMT)被召集移入,導致表觀遺傳改變(epigenetic alteration)。因此,EZH2負調節劑可以藉由恢復NCC中的功能基因表現來提升心臟代謝和改善心臟功能障礙,例如左心室致密化不全心肌症(left ventricular non-compaction cardiomyopathy,LVNC)。
左心室致密化不全心肌症(LVNC),其特徵在於具有異常小樑化(trabeculation)的海綿狀左心室(LV)心肌,特別是在左心室尖端,是一種獨特的心肌症。根據一項人口研究,新診斷病例的平均年發病率為每10萬名10歲以下兒童有0.11人,並且在出生後的第一年中最高 (每10萬名嬰兒有0.83人)。診斷後10年內,只有48%的人沒有死亡或移植;通常在嬰兒早期表現出主要擴張表型症狀的兒童的長期預後更差。LVNC可以是單獨先天性心臟病病症,或同時發生在如裘馨氏肌肉萎縮症(Duchenne Muscular Dystrophy)或巴氏症候群(Barth syndrome)等先天性心臟病、神經肌肉疾病或遺傳症候群之病患。LVNC發病機制的相關基因突變包括MIB1、TBX20、TAZ和LMNA、NUMB/NUMBL、粒線體基因組突變(遠端22q11.2)和肌節編碼基因(MYH7、ACTC1、TNNT2、MYBPC3、TPM1、LDB3和TNNI3)。心臟代謝功能不良也被描述為LVNC的病理生理學的一部分。
用於LVNC心臟衰竭的現有療法包括抗充血藥物(利尿劑、ACE抑製劑、AT1受體阻斷劑和β-阻斷劑)和抗血小板治療以預防血栓栓塞。對於藥物控制失敗的人,將考慮進行心臟移植手術。儘管在一些患者中最初改善了LV功能,但在中位間隔期6.3年時仍會發生晚期惡化。為了改善此等患者的不良預後,精準醫學可有效地提供另一種發現新療法的策略。
本公開內容提供了治療患有致密化不全心肌症(NCC)的個體的方法,其包括向患有NCC的個體施用包含治療有效量的EZH2負調節劑的醫藥組成物,例如斯他汀類,特別是辛伐他汀(simvastatin)。
第1A至1F圖顯示人類LVNC心肌細胞的遺傳和功能性特徵。第1A圖顯示了與源自健康家族成員(iM)的人類心肌細胞相比,從LVNC家族帶有TNNT2(R141W)和MYPN(S1296T)異型組合誤義突變(heterozygous missense mutation)患者(患者:LVNC # 1(iFa)以及LVNC # 2(iH))hiPSC細胞所衍生的人類心肌細胞,在體外分化後第70天觀察到心肌細胞收縮下降。第1B圖顯示,在肌細胞成熟期間(第30天至第70天),健康人類心肌細胞(iM)的細胞縮短速度顯著增加,但在LVNC患者的心肌細胞(iFa和iH)中逐漸減少。第1C圖顯示LVNC患者的心肌細胞(iFa和iH)在體外失去對異丙腎上腺素(isoprenaline)(一種β-腎上腺素受體促效劑)的正性收縮反應。第1D圖顯示與健康組(iM)相比,在LVNC心肌細胞(iH)中發現粒線體呼吸功能降低。OCR表示耗氧率,ECAR表示細胞外酸化率。OCR測量粒線體呼吸率。ECAR測量醣酵解速率(glycolysis)。FCCP:氰基羰基4-(三氟甲氧基)苯腙(carbonyl cyanide 4-(trifluoromethoxy)phenylhydrazone)。第1E圖顯示了與健康心肌細胞相比時,LVNC心肌細胞的組學分析(omics analysis)(包括藉由RNA定序的轉錄體(T)和藉由LC-MS/MS的蛋白質體(P))揭示了與粒線體呼吸鏈和代謝過程的抑制一致的有力基因/蛋白型態(包括(1)GOBP(基因本體生物作用(Gene Ontology Biological Process)):葡萄糖代謝作用(T:群組[3]和P:群組[1]),(2)GOCC(基因本體細胞組分):肌動蛋白絲束(T:群組[6]和P:群組[6]),(3)GOBP:肌肉收縮(T:群組[8]和P:群組[4]),與某些表觀遺傳調節因子和結構基因的上調相關聯(包括GOBP:染色質組織(T:群組[4]和P:群組[10])和GOBP:肌動蛋白絲 束(T:群組[7]和P:群組[2])。第1F圖顯示了LVNC心肌細胞中有關肌肉收縮(上圖)和粒線體呼吸鏈(下圖)的功能基因的異常表現的2D富集分析結果。H:健康對照;iH:LVNC # 2心肌細胞。
第2A至2C圖顯示人類LVNC心肌細胞中的表觀遺傳異常與心臟功能不良有關。第2A圖顯示了STRING功能性蛋白質相互作用網絡,其由第1E圖到第1F圖的組學分析中顯著改變的分子構建。SMYD1與肌肉基因表現的調節有關。表觀遺傳調節因子PCR2(包括EZH2/SUZ12/EPC1)參與調節粒線體呼吸鏈和代謝過程的基因表現。第2B圖顯示了為驗證表觀遺傳調節因子的表現而進行的即時PCR的絕對定量,以18S作為內部對照組。發現iFa和iH-LVNC心肌細胞中EZH2的表現顯著增加。EZH2可以作為甲基轉移酶或可以召集其他DNA甲基轉移酶(DNMT)以產生表觀遺傳修飾。第2C圖顯示了扎布拉林(zebularine(zeb),DNMT抑製劑,50μM)可以增進LVNC心肌細胞的ECAR和OCR,而GSK503(gsk,EZH2甲基轉移酶抑製劑,5μM)並沒有顯著提高LVNC心肌細胞的OCR或ECAR。這些結果表明介導LVNC中的異常表觀遺傳作用並非是EZH2甲基轉移酶,而是EZH2召集的DNMT。因此,使心臟表觀遺傳學正常化的獨特治療策略應該是藉由EZH2負調節劑抑制LVNC心肌細胞中EZH2的異常上調,以減少DNMT的召集,而不是直接抑制EZH2甲基轉移酶活性。EZH2負調節劑可以恢復LVNC心肌細胞的心臟功能,具有疾病狀態特異性(disease-state-specific)作用。iH,ctrl:未經治療的LVNC心肌細胞;iH,zeb:經扎布拉林治療的LVNC心肌細胞;iH,gsk:經GSK503治療的LVNC心肌細胞。
第3A至3E圖顯示辛伐他汀經鑑別為EZH2負調節劑之一,可以減弱異常EZH2過度表現並恢復LVNC心肌細胞的心臟功能。第3A圖顯示由老藥新用活性篩選發現辛伐他汀可以選擇性地使LVNC心肌細胞中的EZH2表現正常化。第3B圖顯示辛伐他汀(5μM)可以顯著恢復心臟收縮及其對異丙腎上腺素(在0.03μM、0.1μM和1μM三種劑量下)所誘導之β刺激的增強收縮反應,如最小至最大值圖(min-to-max plot)所示,方框中為平均線,誤差線為SEM。在5μM相同作用濃度下,辛伐他汀的效力優於其他斯汀類藥物,例如洛伐他汀(lovastatin)、阿托伐他汀(atorvastatin)和氟伐他汀(fluvastatin)。除了抑制組蛋白異常甲基化以恢復心臟功能基因表現的策略之外,還進一步檢查維持組蛋白乙醯化狀態是否也能恢復基因表現。已證實SAHA(組蛋白去乙醯化酶(HDAC)抑製劑,5μM)不能改善LVNC心臟功能。第3C圖顯示辛伐他汀(5μM)可顯著改善LVNC心肌細胞的粒線體功能。辛伐他汀在低劑量(5μM)下改善心臟代謝功能的效果優於高劑量(10μM)。第3D圖顯示辛伐他汀可以恢復粒線體呼吸鏈基因的表現,如CYB5R2和CYBRD1。扎布拉林(zeb,100μM)可以產生類似辛伐他汀的效果。第3E圖顯示辛伐他汀可以劑量依賴性地恢復心臟代謝基因的表現。對照:未經治療的LVNC心肌細胞;辛伐他汀:以辛伐他汀治療的LVNC心肌細胞;SAHA:用SAHA治療的LVNC心肌細胞;阿托伐他汀:用阿托伐他汀治療的LVNC心肌細胞;氟伐他汀:用氟伐他汀治療的LVNC心肌細胞;洛伐他汀:用洛伐他汀治療的LVNC心肌細胞;iH,ctrl:未經治療的LVNC心肌細胞;iH,s5:以5μM辛伐他汀治療的LVNC心肌細胞;iH,s10:以10μM辛伐他汀治療 的LVNC心肌細胞;iH,s:以以辛伐他汀治療的LVNC心肌細胞;iH,zeb:以扎布拉林治療的LVNC心肌細胞;iM:健康人的心肌細胞;iH:LVNC心肌細胞。
第4A至4D圖顯示辛伐他汀可以維持LVNC心肌細胞的正常細胞大小,以及心臟代謝蛋白質和肌肉蛋白質的表現。第4A圖顯示辛伐他汀(5μM)可以抑制LVNC心肌細胞的增大。SA:肌節輔肌動蛋白α;TNNT2:肌鈣蛋白T;DAPI:核複染。第4B圖顯示以辛伐他汀治療或不以辛伐他汀治療的LVNC心肌細胞中蛋白質體學的階層式分群圖(hierarchical clustering plot)和主成分分析結果(principal component analysis),揭示辛伐他汀治療組中的蛋白質型態(protein profile)顯著接近健康組中的蛋白質型態。第4C圖顯示了STRING功能性蛋白質的相互作用網絡,突顯出在健康/iH,ctrl和iH,s/iH,ctrl中皆高度表現的69種蛋白質的交叉節點的功能性蛋白質有大量恢復,該恢復的蛋白質功能與肌肉收縮、細胞結構、啟動子活性和葡萄糖代謝有關。第4D圖顯示辛伐他汀對兩名LVNC患者(iFa和iH)之間LVNC心肌細胞的蛋白質型態的相同作用,並且進一步描述了蛋白質功能的特性。有27種蛋白質在iFa,s/iFa,ctrl和iH,s/iH,ctrl中均顯著上調。基因本體(GO)富集分析發現,大部分蛋白質功能包括代謝作用、細胞成分組織和生物調節的前三位。iH,ctrl:來自未經治療的iH患者的LVNC心肌細胞;iH,s:來自以辛伐他汀治療的iH患者的LVNC心肌細胞;iFa,ctrl:來自未經治療的iFa患者的LVNC心肌細胞;iFa,s:來自以辛伐他汀治療的iFa患者的LVNC心肌細胞。
第5A和5B圖顯示辛伐他汀顯著改善雜合子 (Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+)LVNC小鼠體內的心臟代謝和心臟功能,該小鼠用於Tnnt2(R154W)和Mypn(S1291T)目標基因敲入(knock-in)的突變。第5A圖顯示了以辛伐他汀治療或不以辛伐他汀治療Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+的LVNC小鼠進行動態小動物18F-FDG PET掃描以估計葡萄糖左心室代謝率(MRGlu)的結果。在10、12和14週不同年齡的Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+ LVNC小鼠植入滲透泵(ALZET Model 2006)以施以辛伐他汀(3.5mg/3.6μL/kg/天,方塊)或對照組DMSO(3.6μL/kg/天,圓圈)連續6週。在18F-FDG PET掃描之前將小鼠禁食16至20小時,以空腹血漿葡萄糖校正的Patlak圖計算心臟葡萄糖代謝率。進行線性回歸分析以獲得DMSO載體組中的結果,Y=-1.667X+39.31(R2=0.2585,非零斜率,P=0.4916),以及在辛伐他汀組中的結果為Y=4.205X-57.43(R2=0.9998,非零斜率,P=0.0095),在載體和辛伐他汀組之間的MRGlu相對於年齡的斜率存在顯著差異(P=0.0034)。第5B圖顯示在植入藥物遞送滲透泵之前和之後第126天,以時間線顯示以載體(DMSO,3.6μL/kg/天)或辛伐他汀(3.5mg/3.6μL/kg/天)處理的LVNC小鼠於1至84天或1至126天的期間以心臟超音波(VisualSonics Vevo 2100系統)測量的左心室射出率(LVEF%)。進行線性回歸以區分治療是否有效。在載體DMSO組中,斜率與零的偏差沒有顯著性(Y=0.01013X+32.06,P=0.7769,R2=0.01757,n=4)。在連續126天辛伐他汀治療組中(S(d1-126)),斜率顯著偏離零(Y=0.1098X+29.55,P=0.0297,R2=0.6445,n=4)。在S(d1-84)組中,LVNC小鼠在最初的84天期間以辛伐他汀治療,然後另外42天停止藥物治療。S(d1-84)組的心功能 變化斜率與零無明顯偏差(Y=0.05031X+31.95,P=0.1326,R2=0.3352,n=4),顯示需要連續低劑量的辛伐他汀治療以維持LVNC心臟功能的良好預後。載體:以DMSO處理的LVNC小鼠;辛伐他汀:以辛伐他汀處理的LVNC小鼠;對照:以DMSO處理的LVNC小鼠;DMSO:以DMSO處理的LVNC小鼠。
第6A和6B圖顯示辛伐他汀(1μM至5μM)也可以改善來自其他LVNC患者的LVNC心肌細胞的粒線體功能,該等患者具有如第6A圖的巴氏症候群(Barth syndrome)(TAZ(c.153C>G,NM_000116.4))或第6B圖的裘馨氏肌肉萎縮症(Duchenne Muscular Dystrophy)(DMD(c.10997_10999delCCT,NM_004006.2))等疾症同時併發LVNC心肌病變。
左心室致密化不全(LVNC)的致病機轉是多因素的。左心室致密化不全心肌症(LVNC)的預後很差,特別是在嬰兒期發病的患者。對於抗充血藥物治療失敗的人需要考慮移植。由於未滿足的醫療需求和缺乏適當大小可供移植的心臟,在嬰兒期嚴重心衰竭的病人迫切需要精準治療藥物。本公開內容在源自LVNC患者的iPSC(LVNC-hiPSC-CMs)的人類心肌細胞中進行老藥新用活性篩選,以鑑別出有效且安全的治療藥物。此外,在帶有和LVNC患者相同突變基因的基因轉殖小鼠進行活體實驗證實辛伐他汀具有能改善活體心臟功能的作用。此等方法為嚴重心臟衰竭表型的LVNC患者提供了新的治療方法。
本公開發現了LVNC心肌細胞中EZH2的異常過度表現。此外,本公開揭示施以辛伐他汀以下調EZH2表現可以改善LVNC心肌細胞的心臟功能。
本研究數據中,來自LVNC病人之人類誘導多能幹細胞所分化之心肌細胞(LVNC-hiPSC-CMs)和突變小鼠的心肌細胞提供了支持辛伐他汀(尤其是在低劑量範圍內)對心臟表型的有益作用的有力證據。LVNC-hiPSC-CMs分化後第70天體外收縮性降低表現出心臟疾病表型。以辛伐他汀於第30天至第70天持續治療,發揮EZH2負調節劑作用,改善心臟代謝,並增加LVNC-hiPSC-CMs中粒線體功能。在LVNC-hiPSC-CMs中,低劑量辛伐他汀有效改善粒線體功能並保留心肌細胞形態。此外,辛伐他汀可以維持LVNC心肌細胞的正常細胞大小以及心臟代謝和肌肉基因的表現。辛伐他汀的有益效果進一步在表現出心肌病表型的Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+ LVNC小鼠中證實。在LVNC患者中,藉由使用18F-氟-2-脫氧葡萄糖(18F-FDG)動態正電子發射斷層掃描(PET)檢測到較低的整體(global)心肌葡萄糖攝取。在Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+ LVNC小鼠中,藉由PET測量的整體心肌葡萄糖(18F-FDG)攝取的逐漸減少與心臟收縮的逐漸惡化相匹配。低劑量的辛伐他汀治療增加顯著的心肌葡萄糖攝取,防止心臟惡化的擴張,並恢復LVNC小鼠的心臟功能。
辛伐他汀也可以改善來自其他LVNC患者的LVNC心肌細胞的粒線體功能,該等患者可能同時具有如巴氏症候群(BS)或裘馨氏肌肉萎縮症(DMD)等併發症。
本公開證明辛伐他汀可以作用為EZH2負調節劑,以藉由表 觀遺傳調節恢復參與心臟代謝和收縮功能的基因的表現,來改善LVNC患者的疾病進展並維持良好的預後。這項突破滿足了LVNC精準醫療未被滿足的醫療需求。
如本文所用的術語「一種(a)」或「一種(an)」是描述本公開的要素和成分。該術語僅用於方便性並提供本公開的基本概念。此外,該描述應被理解為包括一種或至少一種,並且除非上下文另外明確指出,否則單數術語包括多個,並且複數術語包括單數。當與申請專利範圍中的「包括」一詞一起使用時,術語「一種(a)」或「一種(an)」可以表示一種或多於一種。
本文使用的術語「或」可以表示「和/或」。
本公開內容提供了治療患有致密化不全心肌症(NCC)的個體的方法,其包括向患有NCC的個體施用包含治療有效量的EZH2負調節劑的醫藥組成物。
致密化不全心肌症(NCC),也稱為海綿狀心肌病,是一種罕見的先天性心肌病,其影響兒童和成人。它是由胚胎發育過程中心肌發育失常引起的。在發育過程中,大多數心臟肌肉是心肌纖維交織而成的海綿狀網狀結構。隨著正常發育的進展,這些小樑的(trabeculated)結構經歷了顯著的致密化,將它們從海綿狀網狀結構轉變為實心結構。該過程在心室中尤其明顯,特別是在左心室中。當致密化過程失常時即會發生致密化不全心肌症。由於致密化不全若發生在左心室中特別明顯,該病症亦稱為左心室致密化不全。在本公開的具體實施例中,NCC是左心室致密化不全心肌症(LVNC)。此外,BS或DMD亦伴隨有LVNC。因此,在本公 開的一個具體實施例中,該個體係患有BS或DMD的LVNC。
如本文所用,術語「左心室致密化不全心肌症」或「LVNC」是指致密化不全心肌症(海綿狀心肌病),其中,心室(特別是左心室)未完全致密化。LVNC由某些基因的突變引起,例如TNNT2、TAZ和DMD。
在本公開的具體實施例中,NCC或LVNC的症狀包括心臟衰竭、室性心律失常和全身性栓塞病症。在本公開的另一個具體實施例中,NCC或LVNC的症狀包括擴張的心室、心室收縮性受損、較大的心肌細胞、β-腎上腺素反應性(β-adrenergic responsiveness)喪失、粒線體呼吸鏈基因的異常表現和心臟代謝功能障礙。
本公開內容證明了在LVNC心肌細胞中EZH2的過度表現。因此,EZH2負調節劑能夠抑制EZH2過度表現以改善NCC或LVNC。特別地,EZH2負調節劑能夠抑制NCC中致病突變所誘導的EZH2過度表現,進而減少過多DNA甲基轉移酶(DNMT)聚集引起表觀遺傳的病態改變。因此,EZH2負調節劑可以藉由恢復NCC或LVNC中的功能基因表現來改善心臟代謝和疾病進展。
通常,斯他汀類藥物經鑑別為EZH2負調節劑之一。在具體實施例中,EZH2負調節劑包含斯他汀類藥物。在另一個具體實施例中,低劑量的辛伐他汀可以選擇性地抑制EHZ2的過度表現以恢復心臟代謝和心室功能。
斯他汀類藥物可以治療或改善NCC或LVNC的症狀。在一具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物藉由改善心臟功能足以治療NCC或LVNC。在一具體實施例中,心臟功能包括心臟代謝和心室功能。
有用的斯他汀類藥物的實例包括,但不限於洛伐他汀(lovastatin)、辛伐他汀(simvastatin)、普伐他汀(pravastatin)、氟伐他汀(fluvastatin)、阿托伐他汀(atorvastatin)、西立伐他汀(cerivastatin)、美伐他汀(mevastatin)、羅蘇伐他汀(rosuvastatin)和伊伐他汀(itavastatin)。在一具體實施例中,斯他汀類藥物是選自洛伐他汀、辛伐他汀、普伐他汀、氟伐他汀、阿托伐他汀、西立伐他汀、美伐他汀、羅蘇伐他汀和伊伐他汀所成之群組。在另一個具體實施例中,斯他汀類藥物是辛伐他汀。
可以藉由施用EZH2負調節劑來校正EZH2的過度表現,以治療NCC或LVNC的症狀。因此,斯他汀類藥物(例如辛伐他汀)可以藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC患者。在具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑足以藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物足以藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀足以藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。
在一具體實施例中,心臟代謝包括心臟氧化磷酸化代謝、葡萄糖代謝和粒線體呼吸鏈。因此,斯他汀類藥物可改善心臟代謝和粒線體功能。此外,心臟代謝包括β-腎上腺素反應性。是以,斯他汀類藥物也可以恢復β-腎上腺素反應性。
β-腎上腺素反應性與粒線體中ATP的產生有關。斯他汀類藥物可藉由恢復粒線體呼吸鏈基因的表現來改善患有NCC的個體的粒線體功能。在一具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)改善了粒線體功能。在另一個具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)增加了 粒線體ATP的產生。
此外,EZH2負調節劑(例如斯他汀類或辛伐他汀)改善或治療LVNC患者的異常心室功能。在一具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)藉由改善心肌細胞的收縮速度、維持心肌細胞的正常細胞大小和恢復肌肉蛋白的表現來改善心室功能。在另一個具體實施例中,肌肉蛋白包括原肌球蛋白(tropomyosin)、肌節輔肌動蛋白α和肌鈣蛋白T。因此,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)可以恢復原肌球蛋白、肌節輔肌動蛋白α和肌鈣蛋白T的表現。
藉由施用EZH2負調節劑(例如斯他汀類或辛伐他汀)可以改善NCC或LVNC患者中擴張心室的症狀,因為EZH2負調節劑具有維持心肌細胞正常細胞大小的功能。
如本文所用,術語「治療」是指治療性治療,其中個體將會逆轉、減輕、改善、抑制、減緩或停止與例如NCC和LVNC的疾病或病症相關病症的進展或嚴重性。術語「治療」包括減少或減輕與NCC或LVNC相關的病況、疾病或病症的至少一種不良作用或症狀。如果一種或多種症狀或臨床標誌物減少,治療通常是「有效的」。或者,如果疾病的進展減少或停止,則治療是「有效的」。也就是說,「治療」不僅包括症狀或標誌物的改善,還包括相較於沒有治療所預期的狀況,症狀進展或惡化的停止或至少減緩。有益或期望的臨床結果包括但不限於,減輕一種或多種症狀、減輕疾病程度、穩定(即,不惡化)疾病狀態、延遲或減緩疾病進展、改善或緩解疾病狀態、緩解(無論是部分還是全部)、減少干預、縮短住院時間和/或降低死亡率,無論是可檢測的還是不可檢測的。術語疾病的「治 療」還包括緩解疾病的症狀或副作用(包括緩和治療)。在這種情況下的治療可能不包括或包含完整的「治癒」。
在一具體實施例中,個體是動物、哺乳動物或人。
在一具體實施例中,醫藥組成物可視需要地包含載體,例如藥學上可接受的載體。在另一個具體實施例中,醫藥組成物還包含藥學上可接受的載體。藥學上可接受的載體部分地由所施用的特定組合物以及用於施用組合物的特定方法決定。因此,有多種合適的醫藥組成物劑型。適合腸胃外給藥的劑型可以配製成例如用於靜脈內、肌肉內、皮內、腹膜內和皮下途徑。載體包括水性等滲無菌注射溶液,其可含有抗氧化劑、緩沖劑、抑菌劑,使製劑與預期接受者的血液等滲的溶質,包括懸浮劑、增溶劑、增稠劑、穩定劑、防腐劑、脂質體、微球和乳液的水性和非水性無菌懸浮液。術語「藥學上可接受的」是指可以施用於哺乳動物而沒有過度毒性的化合物和組合物。
EZH2負調節劑(例如,斯他汀類或辛伐他汀)和藥學上可接受的載體可以藉由本領域已知的許多不同途徑施用於個體。在一具體實施例中,EZH2負調節劑和藥學上可接受的載體藉由外部、靜脈內、皮下、局部、口服或藉由肌肉或吸入給藥。醫藥組成物將藉由消化系統或循環系統遞送至目標部位。
本文使用的術語「治療有效量」是一個治療劑量,其可以預防、減少、停止或逆轉在特定條件下在個體中發展的症狀,或者在個體開始接受治療時,在特定條件下部分或完全緩解已經存在的症狀。
在一具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為 0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.1mg/kg/天至1mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.01mg/kg/天至1mg/kg/天。在一具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的下限範圍為0.01mg/kg/天、0.02mg/kg/day、0.03mg/kg/天、0.04mg/kg/天、0.05mg/kg/天、0.06mg/kg/天、0.07mg/kg/天、0.08mg/kg/天、0.09mg/kg/天、或1mg/kg/天以及上限範圍為1mg/kg/天、2mg/kg/天、3mg/kg/天、4mg/kg/天、5mg/kg/天、6mg/kg/天、7mg/kg/天、8mg/kg/天、9mg/kg/天或10mg/kg/天。
在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.1mg/kg/天至1mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.01mg/kg/天至1mg/kg/天。在一具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的下限範圍為0.01mg/kg/天、0.02mg/kg/day、0.03mg/kg/天、0.04mg/kg/天、0.05mg/kg/天、0.06mg/kg/天、0.07mg/kg/天、0.08mg/kg/天、0.09mg/kg/天、或1mg/kg/天以及上限範圍為1mg/kg/天、2mg/kg/天、3mg/kg/天、4mg/kg/天、5mg/kg/天、6mg/kg/天、7mg/kg/天、8mg/kg/天、9mg/kg/天或10mg/kg/天。
辛伐他汀是在斯他汀類藥物中具有最佳治療功效的其中之 一。在一具體實施例中,低劑量的辛伐他汀特別有效。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.1mg/kg/天至1mg/kg/天。
在一具體實施例中,以治療劑量將EZH2負調節劑連續每日施用於個體,以在心室功能改善或血漿NT-proBNP降低維持良好的預後。在另一個具體實施例中,EZH2負調節劑每天以有效劑量給予個體至少一年。在另一個具體實施例中,EZH2負調節劑每天施用至個體至少24週時間,其中有效劑量從低劑量滴定。在另一個具體實施例中,EZH2負調節劑從低劑量(例如,0.1mg/kg/天)開始每天施用至個體至少4週時間,且劑量滴定是基於心室功能和血漿NT-proBNP的參數每4週監測一次
本公開提供一種組成物在製備用於治療致密化不全心肌症(NCC)的藥物的用途,其中,該組成物包含EZH2負調節劑。
在一具體實施例中,NCC是左心室致密化不全心肌症(LVNC)。巴氏症候群(BS)或裘馨氏和貝克氏肌肉萎縮症(DMD)亦可伴隨LVNC。
NCC或LVNC的致因包含由致病突變誘導的EZH2過度表現。因此,EZH2負調節劑可抑制EZH2過度表現並改善NCC或LVNC。斯他汀類藥物經鑑別為EZH2負調節劑之一。在一具體實施例中,EZH2負調節劑包含斯他汀類藥物。
因此,EZH2負調節劑(例如,斯他汀類藥物)可以治療NCC 或LVNC的症狀。在一具體實施例中,EZH2負調節劑改善患有NCC或LVNC的個體的心臟功能以治療NCC或LVNC。在一具體實施例中,斯他汀類藥物改善患有NCC或LVNC的個體的心臟功能以治療NCC或LVNC。在另一個具體實施例中,心臟功能包括心臟代謝和心室功能。
在另一個具體實施例中,斯他汀類藥物包含洛伐他汀、辛伐他汀、普伐他汀、氟伐他汀、阿托伐他汀、西立伐他汀、美伐他汀、羅蘇伐他汀和伊伐他汀。在另一個具體實施例中,斯他汀類藥物包含阿托伐他汀、氟伐他汀、洛伐他汀及辛伐他汀。在另一個具體實施例中,斯他汀類藥物包含辛伐他汀。
辛伐他汀作用為EZH2負調節劑。因此,辛伐他汀可藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC患者。在一具體實施例中,EZH2負調節劑藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。在另一個具體實施例中,斯他汀類藥物藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。在另一個具體實施例中,辛伐他汀藉由下調EZH2的表現來治療NCC或LVNC。
在一具體實施例中,心臟代謝包括心臟脂肪酸代謝、葡萄糖代謝和粒線體呼吸鏈。因此,斯他汀類藥物可改善心臟代謝和粒線體功能。此外,心臟代謝包括β-腎上腺素反應性。因此,斯他汀類藥物也可以恢復β-腎上腺素反應性。
此外,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)可藉由恢復粒線體呼吸鏈基因的表現來改善患有NCC的個體的粒線體功能。在一具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)改善粒線體的功能。在另一個具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類)增加粒線體ATP的產生。
EZH2負調節劑(例如,斯他汀類藥物或辛伐他汀)可以改善或治療患有NCC或LVNC的個體的異常心室功能。在一具體實施例中,EZH2負調節劑(例如斯他汀類藥物)藉由改善心肌細胞的縮短速度、維持心肌細胞的正常細胞大小和恢復肌肉蛋白的表現來改善心室功能。在另一個具體實施例中,肌肉蛋白質包括原肌球蛋白、肌節輔肌動蛋白α和肌鈣蛋白T。因此,斯他汀類藥物可以增加原肌球蛋白、肌節輔肌動蛋白α和肌鈣蛋白T的量。
在一具體實施例中,組成物是一種醫藥組成物。在另一個具體實施例中,該醫藥組成物還包含醫藥上可接受的載體。該醫藥組成物將藉由消化系統或循環系統傳送至目標部位。
在一具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的EZH2負調節劑的範圍為0.1mg/kg/天至1mg/kg/天。
在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的斯他汀類藥物的範圍為0.1mg/kg/天至1mg/kg/天。
低劑量的辛伐他汀是有效的。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.05mg/kg/天至5mg/kg/天。在另一個具體實施例中,治療有效量的辛伐他汀的範圍為0.1mg/kg/天至 1mg/kg/天。
在一具體實施例中,以治療劑量將斯他汀類藥物連續每天給予個體,以在心室功能改善或血漿NT-proBNP降低維持良好的預後。在另一個具體實施例中,以治療劑量將斯他汀類藥物每天給予個體至少一年。在另一個具體實施例中,每天給予個體斯他汀類藥物至少24週時間,其中治療劑量從低劑量滴定。在另一個具體實施例中,從低劑量(例如,0.1mg/kg/天)斯他汀類藥物開始,每天向個體施用至少4週,並且基於心室功能和血漿NT-proBNP,每4週監測一次參數滴定劑量。
以下實例是非限制性的,並且僅代表本公開的各種面向和特徵。
方法
hiPSC研究
分別將源自患有左心室致密化不全心肌症(LVNC)的患者和正常健康女性的人類誘導多能幹細胞株(hiPSC)藉由兩種方法重編程(reprogrammed);每個患者的其中一株以皮膚細胞由攜帶四種Yamanaka因子(Klf4、Myc、Sox2、Oct4;由NTU的Hong-Nerng Ho博士進行)的慢病毒(lentivirus)重編程,另一株以周邊血單核細胞(PBMC)由攜帶四個Yamanaka因子的仙台病毒(由斯坦福大學的Joseph C.Wu博士進行)重編程。患者同意收集患者的組織/血細胞進行遺傳檢查,重編程為hiPSC,以及進行藥理學研究。藉由在來自相同患者的兩株人類心肌細胞中以相同劑量測試相同藥物來驗證藥物效果,每株中至少三次獨立重複。藉由Ionoptix系統(Westwood,MA,USA)量測細胞收縮參數,並藉由Agilent Seahorse Analyzer(Seahorse Bioscience,MA,USA)評估粒線體功能。
粒線體功能的測量
在第70天進行Seahorse測定,在依序添加XF Mito壓力測試試劑盒中以箭頭指示的試劑的條件下測量粒線體OCR(耗氧率)和ECAR(細胞外酸化率)。以每孔中的總細胞蛋白質來標準化數據。在基礎(寡黴素之前)和最大呼吸能力(FCCP之後)的條件下測量OCR與ECAR的關係。
組學研究
蛋白質體學分析
以含有蛋白酶和磷酸酶抑製劑混合物(Thermo Fisher Scientific Inc.,USA)的RIPA緩衝液萃取以辛伐他汀處理或不以辛伐他汀處理由hiPSC衍生的心肌細胞的總蛋白質,進一步用胰蛋白酶分解樣本。脫鹽和乾燥後,藉由LTQ-Orbitrap Velos質譜儀系統進行LC-MS/MS分析。搜索MASCOT數據庫以取得肽和蛋白質體ID,前體質量準確度為7ppm,MS/MS準確度為0.5Da。基於Uniprot人類數據庫,使用無標記量化方法以MaxQuant軟體進一步分析大質譜原始數據,然後使用Perseus軟體進行統計分析。
轉錄組分析
以TRIzol試劑(Invitrogen,Thermo Fisher Scientific Inc.,USA)萃取以辛伐他汀處理或不以辛伐他汀處理由hiPSC衍生的心肌細胞的總RNA。藉由Quick-RNA試劑盒(Zymol Research,CA,USA)從TRIzol-氯仿勻漿的上層水層進一步純化總RNA。以Phalanx Biotech進行TruSeq Stranded mRNA定序。簡言之,來自500ng高質量總RNA(RIN值>8)的polyA mRNA經純化、片段化,並合成第一和第二股cDNA。 連接條碼連接子以產生索引庫,並使用Quantus Fluorometer(Promega,Madison,WI)上的Promega QuantiFluor dsDNA系統定量該索引庫。使用Agilent 2200 TapeStation儀器上的High Sensitivity D1000 Screen Tape分析索引庫的大小和純度。合併索引庫並使用配對的末端100bp Rapid Run型式在Illumina HiSeq 2500定序儀上執行,以產生每個樣本4千萬個總讀數。定序後,以Trimmomatic在定序中修剪原始讀數以去除低質量的鹼基。以下標準也適用於原始數據清理:(1)當滑動窗(4鹼基寬)的平均質量降至15以下時切除;以及(2)丟棄短於35bp的讀數。在將讀數與基因組比對後,將Cuffquant用於得到的比對資料以計算基因和轉錄物的表現形態(profile)。Cuffdiff是Cufflinks套裝軟體的一部分,藉由計算每百萬(FPKM)比對片段中每千個鹼基轉錄物的RNA-Seq片段數量,從兩個或多個條件中獲取表現形態和合併的組裝體(assemblies)來估計表現量。Cuffdiff測試了觀察到的變化的統計學顯著性,並鑑別在轉錄時或轉錄後經差異性調節的基因。Perseus軟體藉由結合蛋白質體和轉錄體的數據成為一個Perseus矩陣,進一步分析跨組學數據。兩個組學欄(column)都被排序並轉換為列(rank)。對每個註釋術語進行了雙變量測試。進行基因本體論(GO)富集分析,以基於GO的分類系統解釋具有功能表徵的基因組別。藉由STRING預測分子之間的潛在相互作用。
絕對定量即時PCR
用Illumina Eco即時PCR系統藉由絕對定量方法證實以辛伐他汀處理或不以辛伐他汀處理的心肌細胞的基因表現的差異。簡而言之,經萃取出的mRNA進行逆轉錄後,將模板cDNA與感興趣基因的引物在OmiGreen緩衝液中混合,與5個10倍連續稀釋(serial dilution)的標準品進行PCR,以覆蓋未知樣本範圍,並且定量每個樣本中18S RNA的表 現量作為內部對照。
LVNC小鼠模型和心臟功能成像
以C57BL/6j為背景敲入Tnnt2(R154W)和Mypn(S1291T)的小鼠由國立台灣大學基因組醫學中心的基因敲除小鼠核心實驗室產生。遺傳雜合的LVNC小鼠(Tnnt2R154W/+::MypnS1291T/+)自交叉繁衍Tnnt2R154W/+和MypnS1291T/+小鼠而得。進行PCR和DNA定序以確認基因型。所有動物程序和實驗方法均經AAALAC認可的設施批准。
在以2%異氟醚吸入麻醉的小鼠,藉由VisualSonic Vevo 2100成像系統(VisualSonic Inc.,Toronto,Canada)以M模式心臟超音波圖測量LVNC小鼠的心臟運動功能。藉由動態小動物正電子發射斷層掃描(PET)來測量LVNC小鼠的心臟葡萄糖代謝率及小鼠心臟中的18F-FDG(氟脫氧葡萄糖18F)攝取,以分析心臟葡萄糖代謝率(MRGlu),進而檢查心臟代謝的變化。
統計分析
使用雙向ANOVA搭配杜凱(Tukey)檢定進行多重比較,以區分iFa和iH的LVNC-hiPSC-CMs中第50天和第70天在DMSO和辛伐他汀組之間的細胞縮短速度的差異。進行線性回歸分析,以闡明LVNC-hiPSC-CMs中對β-腎上腺素刺激的收縮性反應的差異,以及LVNC小鼠中,DMSO載體和辛伐他汀組之間的LVEF或心臟代謝葡萄糖速率的變化。
結果
患者特徵和遺傳資訊
由於活動力不良達一週,患者(iH)在6個月大時入院。初步評估顯示灌注不良、肝腫大和心臟肥大,NT-proBNP顯著升高(>35000 pg/mL)。在使用強心劑支持下的心臟超音波圖顯示左心室擴張(LV)(LV末端舒張直徑的Z評分,4.7)伴隨LV收縮力受損(LV射出分率,30.3%)。電腦斷層掃描顯示冠狀動脈正常、LV擴張、左心室收縮力差、以及致密化不全。心肌炎調查結果為陰性。診斷為LV致密化不全擴張型心肌病。病況大致逐漸改善,但觀察到在丟失劑量(lose dosage)範圍內戒除米力農(milrinone)有困難。患者(iH)入院後42天出院。家庭篩查發現患者(iH)的父親(iFa)也有擴張的LV和低LV射出分率。
第一個LVNC家族的遺傳檢查發現患者(iH)和患者(iH)的父親(iFa)在TNNT2(R141W)和MYPN(S1296T)中具有異型誤義突變。在具有BS的第二LVNC家族中發現TAZ(Y51*)的同型突變,並且在具有DMD的第三LVNC家族中發現DMD(S3666del)與DMD的異型突變。
在隨後的追蹤期間,患者(iH)接受藥物治療,包括地高辛(digoxin)、呋塞米(furosemide)、卡托普利(captopril)、卡維地洛(carvedilol)和阿司匹林(aspirin)。在疾病發作後約2年,患者(iH)的生長緩慢且體重低於第3百分位數,但發育狀態在正常範圍內。心臟超音波圖的LV射出分率仍然很差,在17.5%和24.5%之間。NT-proBNP在920pg/ml和1200pg/ml之間。患者(iH)的父親(iFa)也接受了卡維地洛、氯沙坦和阿司匹林,其心臟狀態保持穩定。
LVNC-hiPSC所衍生心肌細胞中的藥物再利用
以來自該LVNC患者(iH)和其父親(iFa)的人類心肌細胞進行誘導為多能幹細胞,作為疾病建模(disease modeling),以表徵重現心臟功能障礙進展的功能異常。在體外分化後第50天,LVNC-hiPSC-CM發展成異常的心臟表型,包括肌細胞收縮減少(第1A和1B圖)、β- 腎上腺素反應性喪失(第1C圖)、心臟代謝功能不良(第1D圖)、以及心臟收縮和粒線體呼吸鏈的功能分子中的異常組學(第1E和1F圖)。途徑分析預測異常的表觀遺傳調節可能與異常代謝過程和肌肉結構有關(第2A圖)。絕對定量即時PCR驗證發現LVNC心肌細胞(iH和iFa)中EZH2的異常過度表現(第2B圖)。EZH2直接抑製劑(gsk)未改變心臟粒線體功能不良,但DNMT抑製劑(zeb)能夠恢復LVNC心臟粒線體功能(第2C圖)。這表明EZH2的過度表現可能會增加DNMT的召集,從而改變LVNC心肌細胞的表觀遺傳特徵,最後導致功能基因表現的擾亂。因此,EZH2表現的下調應該是一種以疾病狀態特異性作用方式改善LVNC心肌細胞中心臟功能的可行治療策略。在該LVNC-hiPSC-CM模型上的藥物再利用篩選鑑別出辛伐他汀能夠選擇性下調LVNC心肌細胞中EZH2的表現(第3A圖)。從辛伐他汀治療後第30天到第70天,辛伐他汀在恢復心臟收縮和β-腎上腺素反應的有益作用優於其他(例如阿托伐他汀、洛伐他汀和氟伐他汀)(第3B圖)。在LVNC-hiPSC-CMs中,低劑量的辛伐他汀治療(第3C圖中的5μM,iH,s5)確實比高劑量(10μM,iH,第3C圖中的s10)的治療在改善心臟代謝功能方面具有更好的效果。辛伐他汀治療能夠顯著增加粒線體呼吸鏈分子(第3D圖)和心臟代謝(第3E圖)的基因表現。此外,LVNC心肌細胞的細胞大小在分化後第70天變大(第4A圖)。從第30天到第70天的辛伐他汀治療顯著減弱了肌細胞大小的變化(第4A圖)。在辛伐他汀處理的心肌細胞中,肌節輔肌動蛋白α或肌鈣蛋白T的密度也顯著增加。蛋白質體學分析表明辛伐他汀在iH-LVNC和iFa-LVNC心肌細胞中皆可顯著恢復具有肌肉收縮和代謝過程功能的蛋白質的表現(第4B至4D圖)。
辛伐他汀改善LVNC小鼠心臟代謝中的體內作用
植入微型滲透泵(ALZET Model 2006,Durect Corp.Cupertino,CA,美國)進行小鼠背上的皮下藥物施用(辛伐他汀:3.5mg/3.6μL/kg/天;DMSO:3.6μL/kg/天),分別從10週、12週、14週齡開始,為期6週。在終點時,測量空腹LVNC小鼠的心臟葡萄糖代謝率(MRGlu)。經載體處理的LVNC小鼠的心臟葡萄糖攝取,隨著老年LVNC小鼠中心臟功能的惡化而逐漸降低(第5A圖)。辛伐他汀顯著逆轉了LVNC小鼠衰老後心臟葡萄糖代謝率的惡化,證明辛伐他汀改善了LVNC小鼠的心臟葡萄糖代謝。辛伐他汀還顯著改善心臟收縮功能(第5B圖)。此外,需要持續的低劑量辛伐他汀治療以維持LVNC心臟功能的良好預後。
辛伐他汀還顯著改善來自LVNC患者的LVNC心肌細胞的粒線體功能,該LVNC心肌細胞具有其他併發症,例如BS(第6A圖)或DMD(第6B圖),劑量範圍為1μM至5μM。
在缺少任何本文未具體公開的要素和限制的情況下,本文中說明性描述的公開內容可適當地實施。使用的術語和表達是用作描述性的術語而非限制性的,並且無意在使用這些術語和表達來排除所示和所描述的特徵的任何等同物或其部分,但已認知在所要求保護的範圍內可以進行各種修改。因此,應該理解,儘管已經藉由實施例和可視需要選擇的特徵具體公開了本公開內容,但是本領域技術人員可以採用本文所公開的概念進行修改和變化,並且此等修改和變化被認為是在由本公開所附之申請專利範圍所限定的範圍內。
Claims (9)
- 一種包含治療有效量之斯他汀類藥物和其藥學上可接受之載體的醫藥組成物用於製備藥物之用途,其中,該藥物用於治療有需要的個體中的致密化不全心肌症。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中,該致密化不全心肌症是左心室致密化不全心肌症、右心室致密化不全心肌症、左心室和右心室的致密化不全心肌症、或結合其他疾病或症候群的致密化不全心肌症。
- 如申請專利範圍第2項所述之用途,其中,該其他疾病或症候群是巴氏症候群或裘馨氏和貝克氏肌肉萎縮症。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中,該治療有效量的斯他汀類藥物係藉由抑制該個體中致病突變所引起的EZH2過度表現而足以治療該致密化不全心肌症。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中,該治療有效量的斯他汀類藥物係藉由改善該個體的心臟功能而足以治療該致密化不全心肌症。
- 如申請專利範圍第5項所述之用途,其中,該心臟功能是心臟代謝、心室功能、心臟葡萄糖代謝、β-腎上腺素反應性、心肌細胞的縮短速度、心肌細胞的正常細胞大小和心肌細胞的肌肉蛋白表現的至少其中一種。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中,該斯他汀類藥物每天施用於該個體為期至少四週。
- 如申請專利範圍第1項所述之用途,其中,該斯他汀類藥物是洛伐他汀、辛伐他汀、普伐他汀、氟伐他汀、阿托伐他汀、西立伐他汀、美伐他汀、羅蘇伐他汀或伊伐他汀。
- 一種包含治療有效量之EZH2負調節劑和其藥學上可接受之載體的醫藥組成物用於製備藥物之用途,其中,該藥物用於治療有需要的個體中的致密化不全心肌症,以及其中,該EZH2負調節劑的治療有效量的範圍為0.01mg/kg/天至10mg/kg/天。
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