用于体内诱导胰腺β细胞形成的方法和组合物技术

本发明专利技术的实施方案刺激三个水平的β细胞生理学：(i)葡萄糖代谢，(ii)膜受体功能，和(iii)转录因子，其导致胰腺中β细胞的体内形成以用于治疗糖尿病的目的。在某些方面，方法包括整合三个水平的细胞生理学：代谢、膜受体功能和基因转录。多个水平的细胞生理学的整合对β细胞形成产生协同效应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于体内诱导胰腺β细胞形成的方法和组合物说明书优先权要求本申请是非临时申请，且要求2012年7月31日提交的美国临时申请61/678,077的优先权，将所述临时申请通过引用整体并入本文。涉及的序列表37CFR1.821-1.825所要求的序列表与本申请一起电子提交。将所述序列表通过引用并入本文。背景大多数医学药物治疗利用了化约法(reductionistapproach)：一种分子用于一种细胞病理生理学状况。尽管已证实化约法可成功地用于单基因疾病，但其不能用于复杂的疾病。医生们已认识到需要组合的方法来治疗复杂的病症例如1型或2型糖尿病。用于糖尿病的一种治疗是胰岛素注射剂的施用，这追溯到1922年。然而，胰岛素注射剂在许多1型和2型糖尿病患者中不阻止糖尿病并发症(例如，视网膜病变、神经病、肾病、心血管疾病和中风)的发生。这些糖尿病并发症的治疗费用是巨大的并且在很大程度上造成了糖尿病患者增加的医疗保健费用。尽管已在生物医学研究中取得了进展，但科学家和临床医师仍然在寻找有效的用于糖尿病的治疗。在某些形式的糖尿病中，β细胞是受到损坏、有缺陷或衰竭的。用于糖尿病的潜在治疗包括基于药物的疗法和基于细胞的疗法，这两者都有其局限性。基于药物的疗法通常仅治疗症状并且患者长期依赖于它们。基于细胞的疗法受累于细胞及其来源的缺乏、免疫排斥和高的生产和配送成本。基于细胞的疗法是治疗其中胰腺β细胞数量或β细胞功能的减小是成因或促成性的糖尿病和其它病况的一种方法(D'Amouretal.,NatureBiotech24:1392-1401,2006；Kroonetal.,NatureBiotech26:443-452,2008)。多组分混合剂是用于再生β细胞的胚胎前体的一种方法，例如已将转录因子的混合剂用于干细胞研究(Eminlietal.,NatureGenetics41:968-976,2009)或最近已将病毒载体混合剂用于小鼠中(Zhouetal.,Nature455:627-632,2008)。一般而言，这些细胞在其对葡萄糖的应答上是未发育完全的，并且尽管细胞包含并表达胰岛素，但是它们不能在葡萄糖存在的情况下或响应葡萄糖浓度的变化而分泌胰岛素。因此，仍然存在对于治疗糖尿病的方法例如产生在受试者中体内地表达和分泌胰岛素的β细胞的需要。概述本文描述的方法体外或体内地诱导胰腺β细胞形成。在某些方面，所述方法在成体受试者中诱导胰腺β细胞形成而无需使细胞去分化以重演胚胎途径。在其它方面，所述方法在处于不同分化阶段的细胞中诱导胰腺β细胞形成。在其它方面，所述方法可用于体外诱导β细胞形成。本文描述的方法的某些实施方案特异性靶向胰腺β细胞形成的胚胎后诱导而不再现胰腺的胚胎形成过程－所述胚胎形成过程导致多种胰腺内分泌细胞类型的产生。在成体受试者中体内地产生新的β细胞的能力可为患有1型和2型糖尿病以及其它类型的糖尿病的患者的治疗提供新型治疗方法。在成体受试者中增加胰腺β细胞的数量的能力对于糖尿病可以是治疗性的、预防性的和/或治愈性的。某些实施方案涉及调节和整合三个水平的β细胞生理学的组合物和方法：(i)葡萄糖代谢，(ii)膜受体功能，和(iii)转录因子。在某些方面，本文描述的方法靶向胰腺β细胞形成的胚胎后诱导过程。由于胚胎过程导致多种内分泌细胞类型，故本文描述的胚胎后方法被设计来主要地或仅诱导β细胞的形成。在某些方面，β细胞体外地或在器官或组织例如胰腺中体内地形成而不引起可检测水平的其它内分泌细胞类型(例如分泌胰高血糖素的α细胞或分泌生长抑素的δ细胞)的形成。据本专利技术人所知，在现有技术水平中没有其中在成体受试者中体内地诱导胰腺β细胞形成而不诱导其它胰腺内分泌细胞类型的报道。这种在成体受试者中体内地产生β细胞的能力为患有1型和2型糖尿病以及其它类型的糖尿病的患者的治疗提供了新型治疗方法。某些实施方案采用基因转移方法来调节胰腺β细胞形成的细胞内靶。其它实施方案使用模拟由基因转移方法学调节的细胞过程的治疗剂。其它实施方案还使用基因转移和治疗剂的组合。在某些方面，提供了葡糖激酶(GK)(GenBankAccessionNo.NP_034422.2(GI:31982798)或NP_000153.1(GI:4503951)，将其从本申请的申请日起通过引用整体并入本文)、其功能性节段或变体或GK活性的活化剂以增加葡萄糖代谢速率。还研究了从GK基因(参见GenBankaccessionNG_008847.1，其通过引用并入本文)转录的其它GK核酸的用途。在某些方面，还可使用保持GK酶活性的GK变体。在其它方面，提供了蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTB1B)的抑制剂(例如抑制性RNA、反义DNA、小分子抑制剂等)以增加酪氨酸激酶受体或酪氨酸激酶相关受体活性。在其它方面，提供了Pdx-1(GenBankAccessionNo.NP_000200(GI:4557673)，将其从本申请的申请日起通过引用并入本文)、其功能性节段或变体或Pdx-1活性的活化剂以靶向参与β细胞形成的基因。在某些方面，还可使用保持Pdx-1转录激活能力的Pdx-1变体。还研究了从Pdx-1基因(参见GenBankaccessionNG_008183)转录的其它Pdx-1核酸的用途。在某些方面，施用编码目的蛋白的核酸。在其它方面，将每一种蛋白或抑制剂包含在单一的和单独的表达盒或表达载体中。在其它方面，在单个表达盒或表达载体中编码两种或更多种蛋白。在某些方面，将β细胞诱导剂直接施用至胰腺。在某些方面，通过胰管施用β细胞诱导组合物。在其它方面，口服地或血管内地施用β细胞诱导剂。在其它方面，将β细胞诱导剂体外地施用至细胞。在某一方面，在体外治疗的细胞是对于正在治疗的受试者是异源的或自体的细胞。在一个方面，从患者分离自体细胞，施用诱导剂，并随后将经体外治疗的细胞植入患者。在其它方面，获得异源细胞，施用诱导剂，并随后将经体外治疗的细胞植入患者。在某些方面，器官、组织或细胞靶是可被诱导以感受葡萄糖水平和分泌胰岛素的器官、组织或细胞。在某些方面，靶细胞或组织显示诱导Glut2和/或葡糖激酶的表达、胰岛素原的表达和切割胰岛素原的蛋白转化酶的表达的能力或被工程化用于所述蛋白的表达的能力。在人体中存在具有至少两个β细胞特征的细胞。肠K细胞是这样的细胞的一个实例。肠K细胞表达Glut2、葡糖激酶和蛋白转化酶，因此胰岛素表达的诱导是需要的。在另一个实例中，肝细胞也表达Glut2和葡糖激酶。某些实施方案涉及从胚胎后胰腺细胞体内地诱导β细胞形成的方法。在某些方面，方法包括给胰腺体内地提供下列试剂的组合：(i)增加葡糖激酶(GK)水平或活性的第一试剂，(ii)增加酪氨酸受体激酶活性的第二试剂，和(iii)增加Pdx-1介导的转录的第三试剂。在某些方面，第一试剂是编码葡糖激酶的核酸。编码葡糖激酶的核酸可被掺入病毒载体中。在某些方面，病毒载体是慢病毒载体或其它的核酸递送载体或颗粒。核酸可在编码序列的3’包含转录后调节元件，例如土拨鼠肝炎病毒的转录后调节元件(WPRE)。在某些实施方案中，可将包含蛋白转导结构域的多肽施用至细胞或受试者。在某一方面，将葡糖激酶提供为包含蛋白转导结构域的重组蛋白融合体。蛋白转导结构域(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于体外或体内地诱导细胞的β细胞形成的方法，其包括给哺乳动物细胞提供下列试剂的组合：(i)增加葡糖激酶(GK)水平的第一试剂，(ii)增加酪氨酸受体激酶活性和/或酪氨酸激酶相关受体活性的第二试剂，和(iii)增加Pdx‑1介导的转录的第三试剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 US 61/678,0771.下列试剂的组合在制备用于从胰腺细胞体内地诱导β细胞形成的药剂中的用途：(i)第一试剂，其是编码葡糖激酶的核酸，或是选自R1440、RO0281675、RO4389620(吡格列丁)、LY2121260、PSN-GK1或GKA-50的葡糖激酶的小分子活化剂，(ii)第二试剂，其增加酪氨酸受体激酶活性和/或酪氨酸激酶相关受体活性并且是蛋白酪氨酸磷酸酶1B的shRNA抑制剂或PTP1B反义DNA，和(iii)第三试剂，其为编码Pdx-1的核酸。2.权利要求1的用途，其中所述编码葡糖激酶的核酸进一步包含在病毒载体中。3.权利要求2的用途，其中所述病毒载体是慢病毒载体。4.权利要求2的用途，其还包括在编码序列3’的土拨鼠肝炎病毒转录后调节元件(WPRE)。5.权利要求1的用途，其中所述第二试剂是蛋白酪氨酸磷酸酶1B的抑制剂。6.权利要求1的用途，其中所述蛋白酪氨酸磷酸酶1B抑制剂是WyethResearchInc.的32D；反义ISIS-PTP1BRX；AbbottLaboratories,Inc.的IsoxazoleTM；AbbottLaboratories,Inc.的被设计用于下调PTP1B的表达的反义寡核苷酸；MerckFrosstCent...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·多伦，R·A·德弗龙索，
申请(专利权)人：得克萨斯大学体系董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US