用异双功能性化合物进行的可调节的内源性蛋白质降解制造技术

技术编号:22946786 阅读:70 留言:0更新日期:2019-12-27 17:35
本发明专利技术提供了一种以避免与CRISPR内源性蛋白质敲除或敲入策略和提供单核苷酸校正或改变的策略相关的问题的方式调节体内基因表达的方法。本发明专利技术包含将编码异双功能性化合物靶向蛋白(dTAG)的核苷酸与编码感兴趣的内源性表达蛋白的基因的核苷酸序列框内插入基因组中,该基因在表达时产生内源性蛋白质‑dTAG杂合蛋白。这允许使用异双功能性化合物的该dTAG和该融合的内源性蛋白质的靶向蛋白降解。

Regulated endogenous protein degradation by heterobifunctional compounds

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用异双功能性化合物进行的可调节的内源性蛋白质降解相关申请案本申请主张2017年2月8日提交的临时美国专利申请案第62/456,654号和2017年2月9日提交的临时美国专利申请案第62/457,127号的权益。这些申请案的全部内容通过引用并入本文以进行所有目的。引用方式而并入名称为“16010-025WO1_sequencelisting_ST25.txt”的文本文件的内容是在2018年1月26日创建,大小为287千字节,通过引用方式整体并入本文。
本专利技术描述了使用靶向蛋白降解调节内源性表达蛋白质的方法、化合物和组合物。
技术介绍
已经开发了许多工具来操纵基因表达以询问感兴趣的基因或蛋白质的功能。例如,诸如RNA干扰和反义脱氧寡核苷酸的技术通常用于破坏RNA和DNA水平的蛋白质表达。同源重组或功能丧失突变可以使用锌指核酸酶、转录激活因子样效应核酸酶(TALEN)或聚集调节间隙短回文重复(CRISPR)-Cas9进行位点特异性双股断裂(Cheng,J.K.andAlper,H.S.,“Thegenomeeditingtoolbox:aspectrumofapproachesfortargetedmodification”Curr.Opin.Biotechnol.,30C,(2014):87-94;和Grahametal.,GenBiol,(2015):16:260)。CRISPR-Cas9系统已用于通过将特定突变并入感兴趣的基因来调节内源性基因表达(参见,例如,Loetal.,Genetics,2013;195(2):331-348;Yuetal.,BiologyOpen,2014;3:271-280;Parketal.,PLOSOne,2013;9(4):e95101;Lackneretal.,NatureCommunications,2015;17(6):1-7;美国专利第8,771,945和9,228,208号;WO2014/204729;以及美国专利申请案2014/0273235)。例如,CRISPR-Cas9系统用于在携带人肝细胞的嵌合肝脏-人源化小鼠中突变人类PCSK9基因(Wang,X.,etal."CRISPR-Cas9TargetingofPCSK9inHumanHepatocytesInVivo."Arteriosclerosis,Thrombosis,andVascularBiology,(2016))。PCSK9成功突变,并且已提出CRISPR-Cas9系统可用作体内治疗人类疾病的方法。然而,永久性基因组修饰的长期影响尚不清楚,并且存在关于基因组编辑的不完全精确性,及病毒传递的CRISPR-Cas9的连续活性以及成人可能存在的生物补偿机制对直接校正的影响(Kormannetal.,“ExpressionoftherapeuticproteinsafterdeliveryofchemicallymodifiedmRNAinmice”Nat.Biotechnol.,29,(2011):154-157;Choetal.,“Analysisofoff-targeteffectsofCRISPR/Cas-derivedRNA-guidedendonucleasesandnickases.”GenomeRes.,24,(2014):132-141)。此外,在表达的蛋白质(即使不完美)对细胞功能必不可少的情况下,CRISPR敲除策略可能是不合需要的。已经努力使用诱导型降解系统在体外调节基因表达。例如,植物中的植物生长素诱导降解(AID)系统已经能够控制酵母和培养的脊椎动物细胞中的蛋白质消耗。该系统依赖于植物特异性F盒蛋白TIR1的表达,其调节响应于植物激素生长素的植物生长和形态发生的多个方面。TIR1是Skp1-Cullin-F-boxE3泛素连接酶复合物的底物识别组分,其仅在生长素存在下识别底物,并靶向它们以被蛋白酶体降解。该系统已经被操作并显示出能够在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditiselegans)以及人HCT116细胞中产生条件性生长素依赖性蛋白质消耗(参见,例如,Zhangetal.,Development,2015;142:4374-4384andNatsumeetal.,CellReports,2016;15:210-218)。然而,由于生长素的毒性,这种方法作为体内调节系统是不切实际的。可逆控制基因表达的另一种方法是使用配体依赖性去稳定结构域和Shield-1配体,其允许以剂量依赖性方式对标记的感兴趣的蛋白质进行可逆的稳定化和去稳定化(参见,例如,Rakhitetal.,Chemistry&Biology,2014;21:1238-1252)。将去稳定结构域与感兴趣的基因融合导致表达融合蛋白,其被蛋白酶体降解。Shield-1特异性结合去稳定化结构域并使蛋白质降解失活。然而,由于需要在细胞质中存在Sield-1以避免降解,该系统作为体内调节策略也不可行。这种方法需要持续给药Shield-1以维持蛋白质稳定性。因此,仍然存在对改进的系统的未满足的需求,该改进的系统允许在体内可逆地控制内源性基因表达,同时在患有诸如蛋白病的病症的受试者中提供改善的治疗方式。因此,本专利技术的一个目的是提供方法、化合物和组合物,以避免与CRISPR内源性蛋白质敲除或敲入策略相关的问题的方式调节体内基因表达。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以避免与CRISPR内源性蛋白质敲除或敲入策略和提供单一核苷酸校正或改变的策略相关的问题的方式调节体内基因表达的方法。本专利技术包括将编码异双功能性化合物靶向蛋白(dTAG)的核苷酸与编码感兴趣的内源性表达蛋白的基因的核苷酸序列同框插入基因组中,该基因在表达时产生内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白。这允许以受控的可调节方式使用异双功能性化合物来靶向蛋白降解dTAG和融合的内源性蛋白质。如本文所考虑的异双功能性化合物是在体内通过泛素连接酶结合部分与泛素连接酶结合并且还通过其dTAG靶向配体与dTAG结合的化合物,如下文更详细地定义。异双功能性化合物能够经由募集E3泛素连接酶和随后的泛素化来诱导蛋白酶体介导的融合内源性蛋白质的降解。这些类似药物的分子提供了对蛋白质水平的可逆、剂量反应、可调节、暂时控制的可能性。与将不可逆变化并入感兴趣的基因中的CRISPR-Cas9基因组编辑相比,使用异双功能性化合物以dTAG靶向内源性表达的蛋白质允许可逆地控制感兴趣的内源性表达的蛋白质。因此,异双功能性化合物可用作蛋白质表达的变阻器(rheostat),提供在滴定异双功能性化合物时开启和关闭内源性蛋白质表达的能力。此外,通过基因组和稳定地将编码dTAG的核酸序列整合到内源性蛋白质的基因的5'或3'中,可以避免与CRISPR-Cas9相关的副作用,例如与永久编辑基因相关的负面下游后果。本专利技术提供了通过将基因组工程与小分子活化/降解调节相结合来控制介导疾病的内源性蛋白质降解的机制。本文所述的方法和组合物特别适用于靶向与本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种转化细胞,包括:/n基因组整合的核酸序列,其编码能够被异双功能性化合物结合的异双功能性化合物靶向蛋白;/n其中该dTAG包括衍生自EGFR、BCR-ABL、ALK、JAK2、BRAF、Src、LRRK2、PDGFRα或RET的氨基酸序列;/n其中该编码dTAG的核酸序列与编码内源性蛋白质的基因的核酸序列以5'或3'方向基因组框内整合;/n其中该编码内源性蛋白质的基因的表达产生内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白;/n其中该异双功能性化合物能够a)通过该dTAG结合该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白和b)以使该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白接近泛素连接酶的方式结合该泛素连接酶;/n其中该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白经泛素化,然后被蛋白酶体降解。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170208 US 62/456,654;20170209 US 62/457,1271.一种转化细胞,包括:
基因组整合的核酸序列,其编码能够被异双功能性化合物结合的异双功能性化合物靶向蛋白;
其中该dTAG包括衍生自EGFR、BCR-ABL、ALK、JAK2、BRAF、Src、LRRK2、PDGFRα或RET的氨基酸序列;
其中该编码dTAG的核酸序列与编码内源性蛋白质的基因的核酸序列以5'或3'方向基因组框内整合;
其中该编码内源性蛋白质的基因的表达产生内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白;
其中该异双功能性化合物能够a)通过该dTAG结合该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白和b)以使该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白接近泛素连接酶的方式结合该泛素连接酶;
其中该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白经泛素化,然后被蛋白酶体降解。


2.如权利要求1所述的转化细胞,其中该细胞是人类细胞。


3.如权利要求2所述的转化细胞,其中该人类细胞是肝细胞。


4.如权利要求1至3中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白包括来自非内源性蛋白质的氨基酸序列。


5.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白包含选自SEQ.ID.NO.:53至63的氨基酸序列。


6.如权利要求1至4中任一项所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自EGFR的氨基酸序列。


7.如权利要求6所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:53的氨基酸序列。


8.如权利要求6所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:54的氨基酸序列。


9.如权利要求6所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:55的氨基酸序列。


10.如权利要求6所述的转化细胞,其中异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:56的氨基酸序列。


11.如权利要求1至4中任一者所述的的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自BCR-ABL的氨基酸序列。


12.如权利要求11所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:57的氨基酸序列。


13.如权利要求11所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:58的氨基酸序列。


14.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自ALK的氨基酸序列。


15.如权利要求14所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:59的氨基酸序列。


16.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自JAK2的氨基酸序列。


17.如权利要求16所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:60的氨基酸序列。


18.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自BRAF的氨基酸序列。


19.如权利要求18所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:61的氨基酸序列。


20.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自Src的氨基酸序列。


21.如权利要求20所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:62的氨基酸序列。


22.如权利要求20所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:63的氨基酸序列。


23.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自LKKR2的氨基酸序列。


24.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自PDGFRα的氨基酸序列。


25.如权利要求1至4中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自RET的氨基酸序列。


26.如权利要求1至25中任一者所述的转化细胞,其中该编码异双功能性化合物靶向蛋白的核酸序列框内插入编码与疾病相关的内源性蛋白质的基因,该疾病是功能获得性突变的结果、扩增或增加的表达、单基因疾病、蛋白病或其组合。


27.如权利要求1至26中任一者所述的转化细胞,还包括编码CRISPRRNA引导的内切核酸酶的核酸序列。


28.如权利要求27所述的转化细胞,其中该CRISPRRNA引导的内切核酸酶选自Cas1、CasIB、Cas2、Cas3、Cas4、Cas5、Cas6、Cas7、Cas8、Cas9、Cas10、Csy1、Csy2、Csy3、Cse1、Cse2、Csc1、Csc2、Csa5、Csn2、Csm2、Csm3、Csm4、Csm5、Csm6、Cmr1、Cmr3、Cmr4、Cmr5、Cmr6、Csb1、Csb2、Csb3、Csx17、Csx14、Csx10、Csx16、CsaX、Csx3、Csx1、Csx15、Csf1、Csf2、Csf3、Csf4和Cpf1。


29.如权利要求28所述的转化细胞,其中该核酸编码包含SEQ.ID.NO.:52的氨基酸序列的Cas9内切核酸酶。


30.如权利要求1至29中任一者所述的转化细胞,其中该异双功能性化合物靶向蛋白基本上不干扰内源性表达蛋白质的功能。


31.一种调节受试者中基因表达的方法,包括:
向该受试者给药有效量的异双功能性化合物;
其中该受试者具有一个或多个转化细胞,该转化细胞已经用编码异双功能性化合物靶向蛋白(dTAG)的核酸序列转化;
其中该dTAG包括衍生自EGFR、BCR-ABL、ALK、JAK2、BRAF、Src、LRRK2、PDGFRα或RET的氨基酸序列;
其中该编码dTAG的核酸序列与与疾病相关的内源性蛋白质的核酸序列以5'或3'方向基因组框内整合;
其中该编码dTAG的核酸序列插入基因组序列中,造成在表达时产生内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白;
其中该异双功能性化合物能够a)通过该dTAG结合该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白和b)以使该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白接近泛素连接酶的方式结合该泛素连接酶,其中该内源性蛋白质-dTAG杂合蛋白经泛素化,然后被蛋白酶体降解。


32.如权利要求31所述的方法,其中该细胞是人类细胞。


33.如权利要求32所述的方法,其中该人类细胞是肝细胞。


34.如权利要求31至33中任一项所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白包括来自非内源性蛋白质的氨基酸序列。


35.如权利要求31至34中任一者所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白包括选自SEQ.ID.NO.:53至63的氨基酸序列。


36.如权利要求31至34中任一者所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自EGFR的氨基酸序列。


37.如权利要求36所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:53的氨基酸序列。


38.如如权利要求36所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:54的氨基酸序列。


39.如权利要求36所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:55的氨基酸序列。


40.如权利要求36所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:56的氨基酸序列。


41.如权利要求31-34中任一者所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自BCR-ABL的氨基酸序列。


42.如权利要求41所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:57的氨基酸序列。


43.如权利要求41所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是SEQ.ID.NO.:58的氨基酸序列。


44.如权利要求31至34中任一者所述的方法,其中该异双功能性化合物靶向蛋白是衍生自ALK的氨基酸序列。


45.如权利要求44所述的方法,其中该异双功...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·巴克利G·温特A·J·菲利普斯T·P·赫弗南J·布拉德纳J·罗伯茨B·纳贝特
申请(专利权)人:达纳法伯癌症研究所有限公司
类型:发明
国别省市:美国;US

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1