专利名称：凝血调节蛋白变体的组合物和使用方法
凝血调节蛋白变体的组合物和使用方法本发明涉及医学科学，尤其是用可溶性凝血调节蛋白的变体治疗微血管功能障碍。更具体而言，本发明涉及通过对有需要的患者施用不结合凝血酶的可溶性凝血调节蛋白变体来治疗急性肾损伤中发生的微血管功能障碍。凝血调节蛋白(TM)是锚着在包括肺、肝和肾的许多器官上的内皮细胞膜表面的糖蛋白，在血管对损伤的应答中发挥重要作用。TM结合凝血酶并调节凝血和炎症激活二者。TM由5个结构域组成N端凝集素样结合结构域、由6个EGF样重复组成的表皮生长因子(EGF)结构域、丝氨酸/脯氨酸富集区、跨膜结构域和胞质结构域。已通过缺失胞质和跨膜结构域构建了可溶性TM(sTM)变体。已将TM缺失变体用于确定保留凝血酶结合和随后通过凝血酶-TM复合物切割蛋白C的最小TM片段(EGF样重复4-6)。进行了此TM区的丙氨酸扫描来确定对凝血调节蛋白活性关键的残基(W0 93/25675)。在由EGF4-6组成的多肽内将具体的残基改变为丙氨酸产生在与凝血酶结合时具有改变的辅因子活性的sTM变体。 所提出的治疗应用包括抑制血块形成和治疗全身性凝血功能障碍(systemic coagulation disorder)，如弥漫性血管内凝血。但是，由于破坏凝血级联，这类应用具有出血并发症的内在风险。最近，Ikeguchi 等(Kidney International, 2002,61 490-501)报道了 sTM 对实验性肾小球肾炎的影响，并得出sTM的抗血栓形成作用有效减弱了血栓形成性肾小球肾炎损伤的结论。急性肾损伤(AKI)是指由肾微血管系统的急性损伤引起病症的一般术语。此微血管功能障碍可以与感染/炎症、缺血性损伤、造影剂或化疗相关。AKI —般表征为肾小球滤过率突然下降、氮废物累积和肾不能调节电解质和水平衡。尽管在护理罹患AKI的患者中的技术进步和在理解疾病过程的病理生理学中的改善，但仍然存在与此病症相关的高发病率和死亡率。最近的AKI治疗剂试验尚未取得成功。因此，存在对安全且有效的AKI治疗的未得到满足的医学需要。意外地，申请人已发现，在AKI的体内实验模型中，不结合凝血酶的可溶性凝血调节蛋白变体对保护肾免受损伤尤其有效。不结合凝血酶的可溶性凝血调节蛋白变体提供了潜在的重要备选方法来预防和治疗AKI，而无潜在的可以由凝血级联的调节引起的出血并发症。本发明提供在有需要的患者中治疗AKI的方法，其包括对该患者施用有效量的不结合凝血酶的sTM变体，其中对于在实施例3中所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合， 该变体对具有> 4300的Kd值。此方法优选的sTM变体包含SEQ ID NO :6或SEQ ID NO: 11中所示的氨基酸序列。本发明还提供在易感AKI的患者中预防AKI的方法，其包括对该患者施用有效量的不结合凝血酶的sTM变体，其中对于在实施例3中所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合，该变体具有> 4300的Kd值。此方法优选的sTM变体包含SEQ ID NO :6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。本发明提供用于治疗AKI的不结合凝血酶的sTM变体。本发明还提供用于治疗AKI的不结合凝血酶的sTM变体，其中对于在实施例3中
3所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合，该变体具有> 4300的Kd值。此用途优选的sTM 变体包含SEQ ID NO :6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。本发明还提供不结合凝血酶的sTM变体在预防AKI中的用途。本发明还提供用于预防AKI的不结合凝血酶的sTM变体，其中对于在实施例3中所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合，该变体具有> 4300的Kd值。此用途优选的sTM 变体包含SEQ ID NO 6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。本发明还提供包含SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列的sTM变体。本发明还提供用作药物的不结合凝血酶的sTM变体，其中该变体包含SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。本发明还提供用作药物的不结合凝血酶的sTM变体，该变体如SEQID NO=Il中所示。本发明提供用于制备用于治疗AKI的药物的不结合凝血酶的sTM变体。本发明还提供不结合凝血酶的sTM变体在制备用于预防AKI的药物中的用途。此用途优选的sTM变体包含SEQ ID NO :6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。本发明还提供包含具有SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列的sTM变体和可药用赋形剂的药物组合物。本发明提供编码SEQ ID NO 6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列的分离的多核苷酸，其中该多核苷酸包含SEQ ID NO :8或SEQ ID NO 12的序列。本发明还提供包含该分离的多核苷酸的重组表达载体和用该重组表达载体转染的宿主细胞。本发明提供用于产生具有SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列的sTM变体的方法， 其包括培养用该重组表达载体稳定转染的宿主细胞、表达该多肽和从培养物回收由该多核苷酸编码的多肽。为了本发明的目的，如本文所公开和要求，下文定义了以下术语。“AKI”指具有与氮废物滞留相关的肾小球滤过率急性降低作为一种症状的急性肾损伤。该降低可以由AKI如急性肾小管坏死或急性急性间质性肾炎引起。备选地，可以将 AKI称为急性肾功能障碍。“有效量”指达到希望的治疗结果所必需的量(剂量及施用的时间和方式)。sTM 变体的有效量可以根据诸如个体的疾病状态、年龄、性别和体重，以及sTM变体在个体中引起希望的应答的能力的因素而不同。名词或动词形式的“治疗”指管理和护理患者以消除、减轻或控制疾病、病症或障碍。名词或动词形式的“预防”指管理和护理患者以延迟疾病、病症或障碍的症状或并发症的发生。“患者”指患有或易患有或发展AKI的哺乳动物，优选人。在某些适应症中，患者罹患有随AKI发生的微血管功能障碍，其可以从用不结合凝血酶的sTM变体治疗受益。可溶性凝血调节蛋白(sTM)指SEQ ID NO :4或SEQ ID NO 5的可溶性凝血调节蛋白。sTM是凝血调节蛋白的可溶性分泌变体，其缺乏全长凝血调节蛋白跨膜和胞质结构域。 如EP 0412841中所述，人凝血调节蛋白的一级氨基酸结构(SEQ ID NO=D是本领域已知的。人TM合成为575个氨基酸的蛋白质，其包含据报道长度为16、18或21个残基的信号肽部分。在信号肽部分之后，人TM从氨基端依次包含以下结构域或区1) 222-226个氨基酸的氨基端结构域；2)总计 236-240个氨基酸的6个EGF( “表皮生长因子”)样结构 (EGF结构域)；3)具有几个可能的0-糖基化位点的 34-37个氨基酸的丝氨酸/苏氨酸富集区(ST结构域)；4) 23-24个氨基酸的跨膜区；和5) 36-38个氨基酸的胞质结构域。本文所用的“氨基端结构域”、“EGF结构域”、“ST结构域”、“跨膜区或结构域”和“胞质区或结构域”指上文针对每个区或结构域指定的大致的氨基酸残基范围。此外，由于取决于表达的转化宿主细胞，尤其是原核宿主细胞与真核宿主细胞相比，预期体内加工将不同，术语“氨基端区或结构域”可以可选地包含凝血调节蛋白信号肽或其部分。例如，spTMDl (SEQ ID NO 2)包含信号肽、氨基端结构域、EGF结构域和ST结构域，而spTMD2 (SEQID NO 3)包含信号肽、氨基端结构域和EGF结构域。“sTM变体”指在与SEQ ID NO :4或SEQ ID NO :5相比时，在EGF5结构域中具有一个或多个取代，或缺失EGF6结构域的sTM。可以通过本领域已知的方法产生sTM变体，并通过标准方法，如实施例3中所述的BIACore测定，针对它们缺乏结合凝血酶的能力进行测定。在这些测定条件下，> 4300的Kd值超出了该测定的检出限，并从而表明该sTM变体不
结合凝血酶。微血管功能障碍是指微循环功能障碍的一般术语，该微循环功能障碍可以发生在任意器官，即肾、心脏、肺等中，影响血压和可以对外周血管阻力有影响的流动模式二者。除毛细血管和小静脉外，微循环还包括最小动脉和微动脉。氨基酸位置编号以包含氨基端结构域、EGF结构域和ST结构域但缺乏信号肽的 SEQ ID N0:4(还命名为TMD1)为基础。指定SEQ ID NO :4的第一个丙氨酸为位置1来进行氨基酸编号。SEQ ID N0:5(还命名为TMD2)是紧跟在EGF6后，截短且缺乏信号肽的野生型全长可溶性人凝血调节蛋白。此外，按以下命名本发明的sTM变体被取代的氨基酸的单字母密码，氨基酸位置编号，后面是取代氨基酸残基。例如，I424A指sTM变体，其中已将位置424上的异亮氨酸改变为丙氨酸。本发明的sTM变体不结合凝血酶。优选地，不结合凝血酶的sTM变体是TMD2 (SEQ ID N0:5)，其中用丙氨酸取代位置424上的异亮氨酸。该变体也可称为TMD2-I424A(SEQ ID NO 6)。在另一实施方案中，不结合凝血酶的sTM变体是TMD2的截短形式，其中去除了 EGF6 结构域并命名为 TM-LE15(SEQ ID N0:11)。之前已描述了产生人重组sTM和人TM变体的方法(Parkinson等，1990 J. Biol. Chem. 265 12602-12610 和 Nagashima 等，1993 J. Biol. Chem. 268 :2888_2892)。用于本发明的sTM变体是可以以本领域已知的多种方式达到的分子遗传操作的结果。通过本领域已知的方法从本发明的sTM变体的氨基酸序列衍生DNA序列。本发明优选的DNA序列是编码 TMD2 (SEQID NO :7)、TMD2_I424A (SEQ ID NO :8)禾口 TM-LE15 (SEQ ID NO 12)的 DNA序列。此外，将编码本发明sTM变体的DNA序列掺入质粒或表达载体中，然后将其转染入重组细胞， 以提供产生可药用化合物的手段，其中从重组细胞分泌的化合物是sTM变体。应理解，本发明的DNA序列还可以编码前导序列，如前导序列SEQ ID NO :13。可以容易地在哺乳动物细胞如CHO、NS0, HEK293或COS细胞中，在细菌细胞如大肠杆菌(E. coli)中，或在真菌或酵母细胞中产生本发明的sTM变体。使用本领域公知的技术，用包含sTM变体的表达载体转染宿主细胞，然后培养。从培养基回收并纯化从宿主细胞表达的蛋白质。可以利用多种蛋白质纯化方法,这类方法为本领域已知并描述于例如Deutscher，Methods in Enzymology 182 83-89 (1990)禾口 Scopes, Protein Purification :Principles and Practice,第三版， Springer, NY (1994)中。一般而言，本申请中所述的命名的定义和一般实验室方法的描述可以见于 J. Sambrook 等，Molecular Cloning, A Laboratory Manual, (1989)Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor，N. Y 中。后文将该手册称为 Sambrook。此外，Ausubel 等编辑，Current Protocols in Molecular Biology, (1987禾口定期更新)Greene Publishing Associates, ffiley-Interscience, New York 了巾白勺力夕去。通过改变或截短人sTM的氨基酸序列SEQ ID NO :4或SEQ ID NO :5产生sTM变体。 可以通过其来在蛋白质序列中去除或取代氨基酸的方法是公知的。参见例如Sambrook，上文；Ausubel等，上文；和本文引用的参考文献。用测量凝血酶/凝血调节蛋白复合物激活蛋白C活性的测定来测定本发明的sTM 变体的凝血酶结合。在凝血过程中，凝血酶激活人蛋白C。但是，除非凝血酶与凝血调节蛋白形成复合物，否则此激活反应是缓慢的。实施例1中所示的测定显示，人凝血酶和STM复合物激活人蛋白C。但是，在人凝血酶和sTM变体TMD2-I424A或TM-LE15的存在下检测不到人蛋白C激活，表明TMD2-I424A和TM-LE15不结合凝血酶，并从而不能激活蛋白C。表明本发明的sTM变体不结合凝血酶的其他方法是显示凝血调节蛋白在人脐静脉内皮细胞中抑制凝血酶诱导的C++流出的测定(实施例2)和sTM/凝血酶复合物结合动力学和亲和力的BIAcore分析(实施例3)。实施例4和5中显示了指示本发明的sTM变体减轻或预防AKI的效力的体内模型。例如，实施例4中显示了基本上按Kikeri等，(1986 Am. J. Physiol. 250 F1098-F1106)所述进行的LPS诱导的AKI大鼠模型。LPS诱导的模型一般由用大肠杆菌 LPS的快速浓注诱导AKI组成。LPS的快速浓注引起内毒素血症，导致肾小球速率功能的降低和血液尿素氮(BUN)水平的提高。在诱导内毒素血症之前，通过用人sTM变体处理大鼠来针对它们减轻或预防此AKI的能力测试sTM变体。如表4中所示，如通过BUN水平的降低所测量，施用不结合凝血酶的人sTM或人sTM变体能够减轻AKI。此外，按实施例5中所述进行了大鼠两侧肾动脉夹模型。在此模型中，通过夹紧肾蒂诱导两侧肾局部缺血，在去除夹子时产生再灌注损伤。肾损伤的测量结果是血清肌酸酐水平的提高。如表5中所示，如通过血清肌酸酐水平的降低所表明，施用不结合凝血酶的人 sTM变体减轻了 AKI。可以通过本领域已知的达到治疗AKI的一般预期目的的任意手段施用本发明的药物组合物。优选的给药途径是肠胃外途径，其在此定义为指包括静脉内、肌内、腹膜内、胸骨内、皮下和关节内注射和灌输的施用方式。更具体而言，将通过静脉内快速浓注和/或皮下注射施用sTM变体。优选的暴露时间在O至24或更多小时的范围内，包括但不限于48、 72,96或多达120小时。所施用的剂量将取决于受体的年龄、健康和体重；平行治疗的类型 (若存在)；治疗频率；和希望的作用性质。可以用标准临床技术优化一般剂量水平，且其
6依赖于施用的方式和患者的病症。一般而言，剂量将在1μ g/kg至10mg/kg、2. 5μ g/kg至 5mg/kg、5 μ g/kg 至 2. 5mg/kg 或 10 μ g/kg 至 500 μ g/kg 的范围内。药物组合物必须适用于所选择的施用方式，并根据需要使用可药用赋形剂，如缓冲剂、表面活性剂、防腐剂、增溶剂、等渗剂、稳定剂、载体等。ReminRton^ Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co. , Easton PA。制剂中sTM变体的浓度可以从低至约0. 1% (lmg/mL)到多达15%或20% (150至 200mg/mL)，且将主要根据流体体积、黏度、稳定性等，根据所选择的特定施用方式来选择。 优选的sTM变体浓度一般将在1至约lOOmg/mL的范围内。以下实施例旨在说明而不是限制本发明。实施例1通过sTM变体的人蛋白C激活进行动力学分析来测定人sTM变体对人蛋白C的激活速率。对于每种sTM变体， 按以下建立反应。在最终的IOOyL反应体积中，加入人蛋白C至150nM的终浓度，并加入人凝血酶至2nM的终浓度。按从OnM至250nM的不同终浓度向反应中加入在AB/BSA缓冲液(150mM NaCl ；20mM Tris pH 7.5 ；mM CaCl2 ； lmg/mL BSA)中的 sTM 对照 TMDl 禾口 TMD2 或 sTM变体。在37°C下孵育反应混合物30分钟。从每个反应移出25 μ L至含有150 μ L凝血酶终止缓冲液(含1单位/ml蛭素的150mMNaCl ；20mM Tris pH 7. 5 ；3mM CaCl2中)的96 孔板中，并在室温下孵育5分钟。加入25 μ L 4 μ M的S2366显色底物(L-焦谷氨酰-L-脯氨酰-L-精氨酸-对硝基苯胺盐酸化物，Chromogenix)贮存液并短暂混合。按具有6秒读取间隔的5分钟动态读取在微量培养板分光光度计上读取405nm下的光密度(0D405)。用具有Enzyme Kinetics Module 1· 1的SigmaPlot软件从动力学数据计算米-曼动力学常数。此方法部分基于Grinnell等，1994Biochem J. 303 :929_933中所述的方案。如表1中所示，人TMDl (SEQ ID NO 4)和人TMD2(SEQ ID NO 5)能够激活人蛋白 C，并测定了与凝血酶结合的Kd。此解离常数Kd根据分开该复合物有多容易(解离或离去速率)来指示人蛋白C和凝血酶之间的结合强度。用STM变体I424A(SEQ ID NO 6)或 TM-LE15(SEQID NO 11)和凝血酶获得的人蛋白C激活的速率非常低，未能计算出凝血酶结合的Kd(TLD =对检测而言太低)。这表明sTM变体I424A(SEQID NO 6)和TM-LE15 (SEQ ID NO=Il)不能结合凝血酶并激活人蛋白C。表 权利要求
1.在有需要的患者中治疗AKI的方法，其包括对所述患者施用不结合凝血酶的sTM变体。
2.在易感AKI的患者中预防AKI的方法，其包括对所述患者施用不结合凝血酶的sTM 变体。
3.权利要求1或2的方法，其中对于在实施例3中所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合，所述变体具有> 4300的Kd值。
4.权利要求1或2的方法，其中所述sTM变体包含SEQID NO 6或SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。
5.sTM变体，其包含SEQ ID NO 11中所示的氨基酸序列。
6.药物组合物，其包含权利要求5的sTM变体和可药用赋形剂。
7.用于治疗AKI的不结合凝血酶的sTM变体。
8.不结合凝血酶的sTM变体在预防AKI中的用途。
9.权利要求7或8的用途，其中对于在实施例3中所述的BIAcore测定条件下的凝血酶结合，所述变体具有> 4300的Kd值。
10.权利要求7或8的用途，其中所述STM变体包含SEQID NO :6或SEQ ID N0:11中所示的氨基酸序列。
11.用作药物的不结合凝血酶的STM变体，其中所述变体包含SEQIDN0:11中所示的氨基酸序列。
全文摘要
本发明提供用于预防和/或治疗患有由多种病症引起的急性肾损伤的患者的方法。该方法包括对该患者施用不结合凝血酶的可溶性凝血调节蛋白变体。与护理标准相配合，不结合凝血酶的可溶性凝血调节蛋白变体将预防或减少急性肾损伤及随后的发病率和死亡率。
文档编号A61K38/36GK102216326SQ200980145144
公开日2011年10月12日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年11月12日
发明者A·古普塔, B·W·格林内尔, D·T·博格 申请人:伊莱利利公司