控制心肌纤维化和重塑的方法和组合物技术

本发明专利技术提供了通过调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达来控制受试者的心肌纤维化和心脏重塑的方法和组合物。

Methods and compositions for controlling myocardial fibrosis and remodeling

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制心肌纤维化和重塑的方法和组合物
本专利技术提供了通过调节与心肌特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达来控制受试者的心肌纤维化和心脏重塑的方法和组合物。
技术介绍
冠状动脉疾病引起的急性心肌梗塞(MI)通常会导致适应不良的心肌重塑和心力衰竭(HF)(1,2)。HF给工业化国家带来了巨大的经济和临床负担，仅在美国，HF就造成了每年超过40万人死亡和超过200亿美元的医疗费用(3)。最初的翻译研究集中在将心脏的收缩细胞，即心肌细胞(CM)，作为旨在恢复心肌功能的治疗方法的目标。尽管人们普遍认为急性和慢性损伤会触发组织重塑，这总是导致并最终造成心肌纤维化的发展(1)。梗塞后心肌的破坏可通过细胞外基质的过量产生和富含胶原蛋白的纤维化瘢痕的形成来弥补。瘢痕形成、组织重塑和进行性间质纤维化导致功能严重丧失，最终导致HF(1,2)。此外，交联酶和翻译后修饰可以改变胶原原纤维。这对基质合成和降解具有重要意义，最终决定了舒张功能障碍的发生(4)。尽管具有这种临床重要性，但很少有治疗方法可用于预防HF的发展。抗纤维化药物包括肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)的阻滞剂和盐皮质激素受体拮抗剂，但对绝大多数的纤维化疾病无效(5)。当前的药物通常会减慢疾病的进展，而不是预防或逆转疾病，如果心脏成纤维细胞(CF)是主要的细胞靶标，则可以实现预防或逆转疾病(6)。因此，迫切需要开发其他治疗策略，例如，以将成纤维细胞分化为肌成纤维细胞或改变胶原蛋白交联为目标。为实现这一目标，需要对CF基因程序及其相关的细胞过程进行更深入的表征，以鉴定特定的调节分子和靶标(7,8)。CF活化和分化为肌成纤维细胞会引发患病心脏的病理过程。肌成纤维细胞合成并分泌可溶性前胶原蛋白I和III，它们由金属蛋白酶处理，由赖氨酰氧化酶和羟化酶交联，并组装成致密纤维。肌成纤维细胞抗凋亡和分泌大量促纤维化(pro-fibrotic)信号分子的能力有助于HF的整体病理(1,6)。像所有分化细胞一样，CF身份由特定的基因调节网络(GRN)决定(7)。这些GRN由核心转录因子(TF)控制，核心转录因子(TF)是在DNA的顺式调节序列上以组合方式相互作用以调节指示细胞身份和行为的下游程序的蛋白(9,10)。增强子是可被TF结合的DNA区域，代表基因组内的关键信息加工单元，并整合发育、时间、空间和环境线索(11)。此外，增强子可以会组装在一起，从而产生名为超级增强子(SE)的大型增强子簇(10,12,13)。这些SE具有重要的调节特性，包括精准的细胞/组织特异性，并且对于维持细胞身份至关重要。有趣的是，这些元件富含单核苷酸多态性(SNP)，这些多态性与特异性针对含有它们的组织的常见的特性和疾病有关(12)。认识到哺乳动物基因组主要是非蛋白编码的(15)，以蛋白为中心的GRN调节的经典观点似乎为时过早。RNA测序方法已经表明，大多数非编码基因组都被积极地转录，从而产生了数千个小而长的调节性非编码RNA(ncRNA)(15)。尽管microRNA在压力和年龄引起的心肌纤维化发展中的作用已被充分证明(16-18)，但是在心脏重塑过程中，仍然需要对更丰富且更多样化的长ncRNA(lncRNA)基团进行全面表征。尽管对CM肥大和功能的影响越来越大(19-22)，但仍需要证明lncRNA参与调节心肌纤维化(23)。LncRNA能够通过不同阵列的转录和转录后机制来调节GRN活性(24)。活性增强子被转录为非编码RNA，而SE往往比典型增强子产生更多的RNA(25-27)。与增强子相关的lncRNA对于捕获DNA上的转录因子蛋白、修饰局部染色质环境以及组织细胞核三维拓扑结构以确保正确激活靶标基因程序非常重要(27、28)。专利技术人最近在MI小鼠模型中表征了长的非编码转录组，并鉴定了数百种新的富集于心脏的lncRNA(29)。有趣的是，这些转录物中的绝大多数与活性的心脏特异性增强子、尤其是在MI后动态调节的那些有关(29、30)。这些转录物中的某些在人类中是保守的，并且在包括主动脉瓣狭窄(AOS)和扩张型心肌病(DCM)的心脏病中表现出差异表达(29)。专利技术人将Wisper(WIsp2SuPer-Enhancer相关的RNA)确定为富集于CF的lncRNA，其调节心肌纤维化。至关重要的是，WISPER在人类体内是保守的，其在人类心脏中的表达与胶原蛋白含量和心肌纤维化的严重程度有关。调节这种lncRNA的表达突出了与CF特异性SE相关的lncRNA作为改善心肌纤维化并最终改善HF的治疗靶标的潜力。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于治疗和/或预防有此需要的受试者的心脏病的方法，该方法包括调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达。还提供了一种基因递送载体，其包含i)核酸内切酶，和ii)至少一个单链向导RNA(sgRNA)或者说crRNA和tracrRNA，靶向与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列或靶向编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列。还提供了一种治疗和/或预防有此需要的受试者的心脏病的方法，所述方法包括：i)通过使离体(exvivo)细胞与本专利技术的基因递送载体接触来靶向所述细胞中与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列，其中，所述至少一个单链向导RNA(sgRNA)或者说crRNA和tracrRNA将核酸内切酶引导至所述调节序列并与其杂交，从而调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达，以及(ii)将所述细胞引入到所述受试者中，从而治疗和/或预防所述心脏病。还提供了一种治疗和/或预防有此需要的受试者的心脏病的方法，所述方法包括：(i)通过使离体细胞与本专利技术的基因递送载体接触来靶向所述细胞中编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列，其中，所述至少一个单链向导RNA(sgRNA)或者说crRNA和tracrRNA将核酸内切酶引导至所述基因组DNA序列并与其杂交，从而调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达，以及(ii)将所述细胞引入到受试者中，从而治疗和/或预防所述心脏病。还提供了一种包含本专利技术的基因递送载体的组合物。还提供了一种药物组合物，其包含：i)本专利技术的基因递送载体，或ii)本文所述的细胞或细胞群，或iii)本专利技术的编码miRNA、siRNA、piRNA、hnRNA、snRNA、esiRNA、shRNA、或反义寡核苷酸的核酸，以及任选的一种或多种药学上可接受的赋形剂或载体。还提供了一种治疗和/或预防心脏病的方法，包括将本专利技术的药物组合物施用至有此需要的受试者。还提供了一种单链向导RNA(sgRNA)或者说crRNA和tracrRNA，靶向与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的调节序列或靶向编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列。还提供了细胞或细胞群，其包含：编码i)本专利技术的sg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于治疗和/或预防有此需要的受试者的心脏病的方法，包括调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170619 EP 17176725.41.一种用于治疗和/或预防有此需要的受试者的心脏病的方法，包括调节与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA选自包括Wisper、Sparc、Col15A1、Cyr61、Smad7及其一种或多种的组合的组。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的所述一种或多种lncRNA的表达被下调或上调。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过阻遏或激活所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的转录来调节所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的所述一种或多种lncRNA的表达。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过使用基因编辑系统下调或上调所述一种或多种lncRNA的表达。


6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述基因编辑系统选自包括基于CRISPR的功能获得/功能丧失系统、归巢核酸内切酶、锌指核酸酶(ZFN)和基于转录激活子样效应物核酸酶(TALEN)的组。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基于CRISPR的功能获得/功能丧失系统包括：i)至少一种sgRNA或者说crRNA和tracrRNA，靶向与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列或靶向编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列，以及ii)核酸内切酶。


8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述核酸内切酶是Cas9核酸内切酶。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述Cas9核酸内切酶是经修饰的Cas9核酸内切酶。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述Cas9核酸内切酶是无酶学活性的Cas9。


11.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所述Cas9核酸内切酶被一种或多种转录阻遏物或一种或多种转录激活子标记。


12.根据权利要求8至10中任一项所述的方法，其中，所述Cas9核酸内切酶被由一种或多种抗体激活子/阻遏物效应物识别的一个或多个表位标记。


13.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述一种或多种lncRNA的表达被靶向与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列或被靶向编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列的miRNA、siRNA、piRNA、hnRNA、snRNA、esiRNA、shRNA或反义寡核苷酸下调或上调。


14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列是顺式作用或反式作用调节序列。


15.根据权利要求7至14中任一项所述的方法，其中，所述调节序列是启动子或增强子区域。


16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述调节序列是选自包括以下的组的启动子或增强子序列：近端Wisper增强子(SEQIDNo.1)、近端Wisper启动子(SEQIDNo.2)、Wisper超级增强子(SEQIDNo.3)、Wisper下游顺式序列(SEQIDNo.4)、Smad7顺式调节序列(SEQIDNo.5)、Cyr61顺式调节序列(SEQIDNo.6)、Col15A1顺式调节序列(SEQIDNo.7)、Sparc顺式调节序列(SEQIDNo.8)及其一种或多种的组合。


17.根据权利要求2至15中任一项所述的方法，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA是Wisper。


18.根据权利要求2至15和17中任一项所述的方法，其中，所述至少一个sgRNA靶向Wisper的调节序列。


19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述Wisper的调节序列是顺式作用或反式作用调节序列。


20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述Wisper顺式作用或反式作用调节序列选自包括以下的组：近端Wisper增强子(SEQIDNo.1)、近端Wisper启动子(SEQIDNo.2)、Wisper超级增强子(SEQIDNo.3)、Wisper下游顺式序列(SEQIDNo.4)及其一种或多种的组合。


21.根据权利要求2至20中任一项所述的方法，其中，Wisper的表达被下调。


22.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA的表达通过使miRNA、siRNA、piRNA、hnRNA、snRNA、esiRNA、shRNA、或反义寡核苷酸与所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA杂交来调节。


23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述反义寡核苷酸是靶向Wisper的选自包括SEQIDNo12、SEQIDNo14及其组合的组的经修饰的反义寡核苷酸(GapmeR)。


24.一种基因递送载体，包含：
i)核酸内切酶，和
ii)至少一个单链向导RNA(sgRNA)或者说crRNA和tracrRNA，靶向与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列或靶向编码与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的基因组DNA序列。


25.根据权利要求24所述的基因递送载体，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的一种或多种lncRNA选自包括Wisper、Sparc、Col15A1、Cyr61、Smad7及其一种或多种的组合的组。


26.根据权利要求24或25所述的基因递送载体，其中，所述核酸内切酶是Cas9核酸内切酶。


27.根据权利要求26所述的基因递送载体，其中，所述Cas9核酸内切酶是经修饰的Cas9核酸内切酶。


28.根据权利要求27所述的基因递送载体，其中，所述Cas9核酸内切酶是无酶学活性的Cas9。


29.根据权利要求26至28中任一项所述的基因递送载体，其中，所述Cas9核酸内切酶被一种或多种转录阻遏物或一种或多种转录激活子标记。


30.根据权利要求26至28中任一项所述的基因递送载体，其中，所述Cas9核酸内切酶被由一种或多种抗体激活子/阻遏物效应物识别的一个或多个表位标记。


31.根据权利要求24至30中任一项所述的基因递送载体，其中，所述与心脏特异性超级增强子(SE)相关的lncRNA的调节序列是顺式作用或反式作用调节序列。


32.根据权利要求24至31中任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·奥扎因，T·佩德拉齐尼，
申请(专利权)人：洛桑大学，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH