治疗性分子与产生和/或选择所述治疗性分子的方法技术

本发明专利技术总体涉及可用于诱导例如但不限于癌细胞这样的特定细胞凋亡的治疗性分子，以及产生和／或选择治疗性分子的方法。本发明专利技术还提供诱导例如癌细胞这样的细胞发生凋亡的方法以及可用于此的药物组合物。本发明专利技术还提供通过选择性抑制促生存蛋白质来产生或选择能够诱导特定细胞凋亡的治疗剂的方法。本发明专利技术还提供基于结构结合特征进行治疗性分子设计的计算方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
专利
本专利技术总体涉及可用于诱导例如但不限于癌细胞这样的特定细胞凋亡的治疗性分子，以及产生和/或选择治疗性分子的方法。本专利技术还提供诱导例如癌细胞这样的细胞发生凋亡的方法以及可用于此的药物组合物。本专利技术还提供通过选择性抑制促生存(pro-survival)蛋白质来产生或选择能够诱导特定细胞凋亡的治疗剂的方法。本专利技术还提供基于结构结合特征设计治疗性分子的计算机方法。现有技术描述本说明书中的任何现有技术参考文献均不是，也不应被视作，对该现有技术构成了任何国家的公知常识的承认或任何形式的暗示。本文中所引用参考文献的著录项目列于本说明书末尾。癌症是发展中国家的第二大死亡原因。除了使患者及其家属遭受痛苦之外，癌症也是在治疗上最为昂贵的疾病之一(Zhang，Nat RevDrug Discov 1101-102，2002)。因此，尽管已经付出了人类生命的代价，如果同时考虑治疗费用以及由于使经济生产力降低而造成的损失，到2010年对社会的年度经济负担预计约为20～50亿美元。程序性细胞死亡(凋亡)的扰乱是包括癌症在内的许多重要疾病发展过程中的一个中心步骤。Bcl-2蛋白家族是一个凋亡关键调控因子家族。研究表明，人滤泡淋巴细胞瘤中发生的Bcl-2过表达会抑制凋亡并促使肿瘤形成(Vaux等人，Nature 335440-442，1988；Strasser等人，Nature 348331-333，1990)。在高达90％的乳腺癌、结肠癌和前列腺癌中也注意到了Bcl-2过表达(Zhang，2002，出处同前)，这些癌症代表了一些最为普通的癌症。Bcl-2的促生存家族成员也在许多肿瘤中过表达。毫无疑问，凋亡受损目前已被视为大多数恶性肿瘤发生过程中的中心步骤(Cory等人，Nat Rev Cancer 2647-656，2002)。凋亡受损也是细胞毒性癌症疗法效力的一个主要障碍(Cory等人，2002，出处同前；Johnstone等人，Cell 108153-164，2002)。大多数细胞毒性试剂，包括许多化疗药物和放射，通过比如肿瘤抑制因子p53来间接启动凋亡(Cory等人，2002，出处同前)。然而，在多数肿瘤中p53途径是失活的，阻止了该信号引发凋亡。因此，p53功能的丧失或者Bcl-2的过表达均能激发化学抗性，这是治疗失败的一个常见原因。Bcl-2蛋白家族中促进细胞存活的那些成员，包括哺乳动物Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-w、Mcl-1和A1，含有三或四个具有序列相似性的BH(Bcl-2homology，Bcl-2同源物)区，并发挥功能直至被它们的BH3-only家族成员中和。这些促凋亡拮抗剂，包括哺乳动物Bim、Puma、Bmf、Bad、Bik、Hrk、Bid和Noxa，彼此间以及与更大的家族之间仅通过短BH3结构域相关(Huang和Strasser，Cell 103839-842，2000)。相反，Bax和Bak，促凋亡家族成员的一个亚组，却与Bcl-2共有三个BH结构域，且可能在细胞内膜透化中具有关键的下游作用(Wei等人，Science 292727-730，2001)。BH3-only蛋白质控制细胞稳定，损伤信号启动它们与促生存类Bcl-2蛋白质的结合，由此引发细胞死亡(Cory等人，Oncogene 228590-8607，2003；Huang和Strasser，2000，出处同前)。它们的由转录信号(例如Bim、Puma、Noxa)或多种不同的翻译后机制(例如Bim、Bmf、Bad、Bid)所诱导的差异活化，赋予了它们某些信号特异性(Putha lakath等人，Cell Death Differ 9505-512，2002)。然而通常认为，各种不同的BH3-only一旦被激活则通过靶向所有的促生存类Bcl-2蛋白质来发挥类似的功能(Adams等人，Genes Dev 172481-2495，2003；Cory等人，Oncogene 228590-8607，2003；Huang和Strasser，2000，出处同前)。然而，它们的相互作用未得到系统的特征描述，少量的定量研究也限于Bcl-xL或Bcl-2(Letai等人，Cancer Cell 2183-192，2002；Petros等人，2000，出处同前；Sattler等人，1997，出处同前)。确定多样变化的BH3-only蛋白质与促生存家族成员是否选择性地或混杂地相互作用，对于澄清细胞死亡是如何引发的是非常重要的(Adams，2003，出处同前；Cory等人，2003，出处同前；Danial和Korsmeyer，Cell 116205-219，2004)且对于目前开发模拟BH3-only蛋白质起作用的化合物作为新抗癌剂的努力是非常相关的。根据降低毒性和更好的靶向治疗这一要求，显然需要鉴定能够与类Bcl-2蛋白质相互作用并抑制其促生存功能的分子。专利技术概述在本说明书中，除非另有要求，词语“包括”及其变体如“包含”或“含有”应理解为意指包含所述整数或步骤或所述的多个整数或步骤的组，但却不排除任何其它整数或步骤或所述多个其它的整数或步骤的组。本文中所使用的缩略语如表1所定义。本专利技术提供促生存分子的小分子拮抗剂，尤其是促生存分子或其它相关促生存分子的Bcl-2家族中的一个或多个成员的小分子拮抗剂。拮抗剂的产生和/或选择以Bcl-2家族蛋白质(BH3-only蛋白质)的天然拮抗剂的模拟物和/或具有仅被小范围BH3-only蛋白质抑制的Bcl-2分子之间的结构相似性的模拟物为基础。结构研究揭示，由促凋亡蛋白质BH3结构域形成的两性α-螺旋的疏水表面插入到由促生存蛋白质的BH1、BH2和BH3结构域形成的疏水沟中，并抑制它们的促生存功能。促凋亡蛋白质中的α-螺旋在其螺旋外部含有名称为H1、H2、H3和H4的疏水区。氨基酸序列形成七个重复。H1至H4外表面与Bcl-2蛋白质上的口袋(沟)相互作用。根据本专利技术，BH3-only蛋白质可以依据与之相互作用的Bcl-2靶分子谱在功能上相区分。根据本专利技术将这些组分作混杂型和限制型。通过鉴定混杂型和限制型BH3-only蛋白质(尤其是围绕BH3结构域的α-螺旋与Bcl-2蛋白质疏水沟间的相互作用)的氨基酸电荷、大小、构象、溶解度、极性、疏水性、亲水性以及氨基酸对三级结构差异的贡献，可以产生或选择出模拟这些组中的一个组或其它组的模拟物。Bcl-2蛋白质还带有促进BH3-only蛋白质的混杂型或限制型活性的结构特征。例如，可以对促凋亡分子上的七联体重复中的氨基酸进行修饰，以减弱该氨基酸或在三级结构上与之最接近的氨基酸适配插入Bcl-2蛋白质上由三级结构形成的口袋中的能力。限制型BH3-only蛋白质由此提供具有赋予其选择性拮抗特定Bcl-2蛋白质能力的构象的支架(scaffold)。根据本专利技术，该支架可用作设计模拟物或模仿包括混杂型BH3-only蛋白质在内的化合物的模板，从而产生具有限制型结合谱型的拮抗剂。相应地，在本专利技术的一种实施方案中，制备了能够在所选定的例如但不限于癌细胞这样的细胞类型中诱导凋亡的限制型BH3-only蛋白质的模拟物。在本专利技术的另一种实施方案中，混杂型和限制型BH3-only蛋白质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生促生存Ｂｃ１－２家族的拮抗剂的方法，所述方法包括：选择带有定义由ＢＨ３结构域形成的两性α－螺旋之残基位置的支架ＢＨ３－ｏｎｌｙ蛋白质结构；选择一或多个与ＢＨ３－ｏｎｌｙ蛋白质的混杂型结合表型相关的残基位置；将赋予其混杂型表型的氨基酸残基替换为赋予其与Ｂｃ１－２蛋白质的限制型结合模式的氨基酸或其化学类似物；和分析各次替换后的相互作用其诱导更为限制的Ｂｃ１－２蛋白质结合谱的能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：DCS黄，PM科尔曼，CL戴，JM亚当斯，L陈，SN威利斯，A魏，BJ史密斯，MG海因兹，
申请(专利权)人：沃尔特及伊莱萨霍尔医学研究院，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]