【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经修饰的配体门控的离子通道及使用方法对相关申请的交叉引用本申请要求于2017年11月10日提交的美国专利申请序列号62/584,428的权益，并要求2018年9月11日提交的美国专利申请序列号62/729,716的权益。认为在先申请的公开内容是本申请的公开内容的部分(并通过引用并入本申请的公开内容)。专利技术背景1.
本文件涉及用于调控配体门控离子通道(LGIC)活性的材料和方法。例如，本文件提供了经修饰的LGIC，其包含至少一个LGIC亚基，所述LGIC亚基具有经修饰的配体结合域(LBD)和/或经修饰的离子孔域(IPD)。还提供了外源LGIC配体，其可以结合并激活经修饰的LGIC。在一些情况下，经修饰的LGIC和外源配体可以用于治疗患有通道病(channelopathy)的哺乳动物(例如，神经通道病或肌肉通道病)。在一些情况下，经修饰的LGIC和外源LGIC配体可以用于调控(例如，激活或抑制)穿过哺乳动物细胞膜的离子转运。在一些情况下，经修饰的LGIC和外源LGIC配体可以用于调控(例如，增加或降低)哺乳动物中细胞的兴奋性。2.背景资料离子通道介导细胞中的离子通量，这极大地影响它们的生物学功能。这点的一个突出的实例是神经元，其中离子通道控制神经元之内和/或之间的电信号传导，以影响生理学、感觉、行为、情绪和认知。不同的LGIC具有不同的配体结合特性以及特定的离子电导特性(Hille2001IonChannelsofExcitableMembranes.pp.814.Sund...
【技术保护点】
1.经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：/n包含氨基酸修饰的配体结合域(LBD)，和/n离子孔域(IPD)。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171110 US 62/584,428;20180911 US 62/729,7161.经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：
包含氨基酸修饰的配体结合域(LBD)，和
离子孔域(IPD)。
2.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述经修饰的LGIC是包含来自第一LGIC的LBD和来自第二LGIC的IPD的嵌合LGIC。
3.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述LBD是α7烟碱乙酰胆碱受体(α7-nAChR)LBD。
4.权利要求3的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸修饰包含在选自下组的一个或多个氨基酸残基处的氨基酸取代：所述α7-nAChRLBD的残基77、79、115、131、139、141、175、210、216、217和219。
5.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基77处，并且其中所述氨基酸取代选自下组：W77F和W77Y。
6.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基79位处，并且其中所述氨基酸取代选自下组：Q79A、Q79G和Q79S。
7.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基115处，并且其中所述氨基酸取代是Y115F取代。
8.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基131处，并且其中所述氨基酸取代选自下组：L131A、L131G、L131M和L131N。
9.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基139处，并且其中所述氨基酸取代选自下组：Q139G和Q139L。
10.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基175处，并且其中所述氨基酸取代选自下组：G175A、G175F、G175H、G175K、G175M、G175R、G175S和G175V。
11.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基210处，并且其中所述氨基酸取代是Y210F取代。
12.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基216处，并且其中所述氨基酸取代是P216I取代。
13.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基217处，并且其中所述氨基酸取代是Y217F取代。
14.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述氨基酸取代位于所述α7-nAChRLBD的残基219处，并且其中所述氨基酸取代是D219A取代。
15.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含L131G氨基酸取代、Q139L氨基酸取代和Y217F氨基酸取代。
16.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含L131M氨基酸取代和Y115F氨基酸取代。
17.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含W77F氨基酸取代、Q79G氨基酸取代和G175K氨基酸取代。
18.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含Q79G氨基酸取代、Y115F氨基酸取代和G175K氨基酸取代。
19.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含Y115F氨基酸取代和G175K氨基酸取代。
20.权利要求4的经修饰的LGIC，其中所述α7-nAChRLBD包含Q79G氨基酸取代和216I氨基酸取代。
21.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述IPD是来自选自下组的受体的IPD：血清素3受体(5HT3)IPD、甘氨酸受体(GlyR)IPD、γ-氨基丁酸(GABA)受体IPD和α7烟碱乙酰胆碱受体(α7-nAChR)IPD。
22.权利要求21的经修饰的LGIC，其中所述IPD包含残基298处的氨基酸取代。
23.权利要求22的经修饰的LGIC，其中所述IPD是GlyRIPD，并且其中所述氨基酸取代是A298G取代。
24.权利要求22的经修饰的LGIC，其中所述IPD是GABAIPD，并且其中所述氨基酸取代是W298A取代。
25.权利要求1的经修饰的LGIC，其中外源LGIC配体激活所述经修饰的LGIC，并且其中所述外源LGIC配体是选自下组的合成的外源LGIC配体：喹核碱、莨菪烷、9-氮杂二环[3.3.1]壬烷、6,7,8,9-四氢-6,10-亚甲基-6H-吡嗪并(2,3-h)苯丙氮卓和1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬烷。
26.权利要求25的经修饰的LGIC，其中所述合成的外源LGIC配体是莨菪烷，并且其中所述莨菪烷选自下组：托烷司琼、假托烷司琼、去甲托烷司琼、化合物723、化合物725、化合物737和化合物745。
27.权利要求25的经修饰的LGIC，其中所述合成的外源LGIC配体是喹核碱，其中所述喹核碱选自下组：PNU-282987、PHA-543613、化合物0456、化合物0434、化合物0436、化合物0354、化合物0353、化合物0295、化合物0296、化合物0536、化合物0676和化合物702。
28.权利要求25的经修饰的LGIC，其中所述合成的外源LGIC配体是9-氮杂二环[3.3.1]壬烷，并且其中所述9-氮杂二环[3.3.1]壬烷是化合物536。
29.权利要求25的经修饰的LGIC，其中所述合成的外源LGIC配体是6,7,8,9-四氢-6,10-亚甲基-6H-吡嗪并(2,3-h)苯丙氮卓，并且其中所述6,7,8,9-四氢-6,10-亚甲基-6H-吡嗪并(2,3-h)苯丙氮卓选自下组：伐伦克林、化合物765和化合物770。
30.权利要求25的经修饰的LGIC，其中所述合成的外源LGIC配体是1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬烷，并且其中所述1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬烷选自下组：3-(1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬-4-基)二苯并[b,d]噻吩5,5-二氧化物、化合物773和化合物774。
31.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述LBD是α7-nAChRLBD，并且其中所述α7-nAChRLBD进一步包含至少一个经修饰的氨基酸，其赋予相对于对未修饰的LGIC的结合，对另一个具有所述至少一个经修饰的氨基酸的α7-nAChRLBD的选择性结合。
32.权利要求31的经修饰的LGIC，其中所述未修饰的LGIC是内源LGIC。
33.权利要求32的经修饰的LGIC，其中所述内源LGIC是内源α7-nAChR。
34.权利要求31的经修饰的LGIC，其中所述赋予选择性结合的至少一个经修饰的氨基酸包括所述α7-nAChRLBD的残基27和/或残基41处的氨基酸残基处的氨基酸取代。
35.权利要求34的经修饰的LGIC，其中所述至少一个经修饰的氨基酸包含R27D取代和/或E41R取代。
36.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述IPD是鼠5HT3IPD，并且其中所述鼠5HT3IPD还包含至少一个经修饰的氨基酸，其对所述经修饰的LGIC赋予增加的离子电导。
37.权利要求36的经修饰的LGIC，其中所述鼠5HT3IPD中对所述经修饰的LGIC赋予增加的离子电导的至少一个经修饰的氨基酸包括在所述鼠5HT3IPD的残基425、429和/或433处的氨基酸残基处的氨基酸取代。
38.权利要求37的经修饰的LGIC，其中所述至少一个经修饰的氨基酸包含R425Q取代、R429D取代和/或R433A取代。
39.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述IPD是人5HT3IPD，并且其中所述人5HT3IPD还包含至少一个经修饰的氨基酸，其对所述经修饰的LGIC赋予增加的离子电导。
40.权利要求39的经修饰的LGIC，其中所述人5HT3IPD中对所述经修饰的LGIC赋予增加的离子电导的至少一个经修饰的氨基酸包括所述人5HT3IPD的残基420、424和/或428处的氨基酸残基处的氨基酸取代。
41.权利要求40的经修饰的LGIC，其中所述至少一个经修饰的氨基酸包含R420Q取代、R424D取代和/或R428A取代。
42.权利要求1的经修饰的LGIC，其中所述LBD与内源LGIC配体具有降低的结合。
43.权利要求42的经修饰的LGIC，其中所述内源LGIC配体是乙酰胆碱(ACh)。
44.权利要求43的经修饰的LGIC，其中所述经修饰的LGIC对ACh具有大于20μM的EC50。
45.配体，其对经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)具有增加的效力，其中所述配体包含式I：
其中X1、X2和X3各自独立地为CH、CH2、O、NH或NMe；
其中每个n独立地为0或1；
其中Y＝O或S；
其中A＝芳香族取代基；且
其中R＝H或吡啶基亚甲基。
46.权利要求45的配体，其中所述芳香族取代基选自下组：1H-吲哚、4-(三氟甲基)苯、2,5-二甲氧基苯、4-氯苯胺、苯胺、5-(三氟甲基)吡啶-2-基、6-(三氟甲基)烟碱和4-氯-苯。
47.权利要求45的配体，其中所述配体是具有式II的喹核碱：
其中X3＝O、NH或CH2；
其中Y＝O或S；
其中A＝芳香族取代基；且
其中R＝H或吡啶基亚甲基。
48.权利要求47的配体，其中所述芳香族取代基选自下组：1H-吲哚、4-(三氟甲基)苯、4-氯苯、2,5-二甲氧基苯、4-(三氟甲基)苯、4-氯苯胺、苯胺、5-(三氟甲基)吡啶-2-基、6-(三氟甲基)烟碱、3-氯-4-氟苯和1H-吲哚。
49.权利要求47的配体，其中所述喹核碱选自下组：PNU-282987、PHA-543613、化合物0456、化合物0434、化合物0436、化合物0354、化合物0353、化合物0295、化合物0296、化合物0536、化合物0676和化合物702。
50.权利要求45的配体，其中所述配体是具有式III的莨菪烷：
其中X2＝NH或NMe；
其中X3＝O、NH或CH2；
其中Y＝O或S；且
其中A＝芳香族取代基。
51.权利要求50的配体，其中所述芳香族取代基选自下组：1H-吲哚、1H-吲唑、7-甲氧基-1H-吲哚、7-甲基-1H-吲哚和5-氯-1H-吲哚。
52.权利要求50的配体，其中所述莨菪烷选自下组：托烷司琼、假托烷司琼、去甲托烷司琼、化合物723、化合物725、化合物737和化合物745。
53.权利要求45的配体，其中所述配体是具有式IV的9-氮杂二环[3.3.1]壬烷：
其中X2＝NH或NMe；
其中X3＝O、NH或CH；
其中Y＝O或S；和
其中A＝芳香族取代基。
54.权利要求53的配体，其中所述芳香族取代基选自下组：4-氯-苯、1H-吲哚、1H-吲唑、7-甲氧基-1H-吲唑。
55.权利要求54的配体，其中所述9-氮杂二环[3.3.1]壬烷选自下组：化合物0536、化合物0749、化合物0751、化合物0760和化合物0763。
56.配体，其对经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)具有增加的效力，其中所述配体包含式V：
其中R1＝H、苯基、2-甲苯酰基；3-吡啶基；4-吡啶基；三氟甲基；甲氧基；乙氧基；丙氧基、异丙氧基；N,N-二甲基氨基；N,N-二乙基氨基；咪唑、吡咯、吡唑、三唑、或异口恶唑-3-胺；且
其中R2＝H、甲基或苯基。
57.权利要求56的配体，其中6,7,8,9-四氢-6,10-亚甲基-6H-吡嗪并(2,3-h)苯丙氮卓选自下组：化合物0765、化合物0770、化合物0780、化合物0782、化合物0785、化合物0788、化合物0782、化合物0789、化合物0791、化合物0793、化合物0794、化合物0795、化合物0798、化合物0799、化合物0800、化合物0801、化合物0802、化合物0803、化合物0804、化合物0805、化合物0807、化合物0808、化合物0812、化合物0813、化合物815、化合物816、和化合物817。
58.配体，其对经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)具有增加的效力，其中所述配体包含式VII：
其中R＝H、F或NO2。
59.权利要求58的配体，其中1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬烷选自下组：3-(1,4-二氮杂二环[3.2.2]壬-4-基)二苯并[b,d]噻吩5,5-二氧化物、化合物0773和化合物0774。
60.治疗哺乳动物中的通道病的方法，所述方法包括：
对所述哺乳动物中的细胞施用经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其中外源LGIC配体选择性结合所述经修饰的LGIC，所述经修饰的LGIC包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：
配体结合域，其包含至少一个经修饰的氨基酸，和
离子孔域；和
对所述哺乳动物施用所述外源配体。
61.权利要求60的方法，其中所述通道病选自下组：巴特综合征、Brugada综合征、儿茶酚胺依赖性室性心动过速(CPVT)、先天性高胰岛素血症、囊性纤维化、Dravet综合征、发作性共济失调、红斑性肢痛病、全身型癫痫(例如伴有热性癫痫发作)、家族性偏瘫性偏头痛、纤维肌痛、高钾性周期性麻痹、低钾性周期性麻痹、兰伯特肌无力综合征、QT延长综合征(如罗马诺-沃德综合征)、短QT综合征、恶性高热、粘脂贮积症IV型、重症肌无力、先天性肌强直、视神经脊髓炎、神经性肌强直、非综合征性耳聋、先天性副肌强直、色素性视网膜炎、蒂莫西综合征(timothysyndrome)、耳鸣、癫痫发作(seizure)、三叉神经痛和多发性硬化。
62.调控跨哺乳动物细胞的细胞膜的离子转运的方法，所述方法包括：
对所述细胞施用经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其中外源LGIC配体选择性结合所述经修饰的LGIC，所述经修饰的LGIC包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：
配体结合域，其包含至少一个经修饰的氨基酸，和
离子孔域；和
对所述哺乳动物施用所述外源配体。
63.权利要求62的方法，其中所述调控包括激活离子转运。
64.权利要求62的方法，其中所述调控包括抑制离子转运。
65.权利要求62的方法，其中所述细胞选自下组：神经元、神经胶质细胞、肌细胞、干细胞、内分泌细胞和免疫细胞。
66.权利要求62的方法，其中对所述细胞施用所述经修饰的LGIC包括体内施用。
67.权利要求62的方法，其中对所述细胞施用所述经修饰的LGIC包括离体施用。
68.调控哺乳动物中的细胞兴奋性的方法，所述方法包括：
对所述细胞施用经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其中外源LGIC配体选择性结合所述经修饰的LGIC，所述经修饰的LGIC包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：
配体结合域，其包含至少一个经修饰的氨基酸，和
离子孔域；和
对所述哺乳动物施用所述外源配体。
69.权利要求68的方法，其中所述调控包括增加所述细胞的兴奋性。
70.权利要求68的方法，其中所述调控包括降低所述细胞的兴奋性。
71.权利要求68的方法，其中所述细胞是可兴奋细胞。
72.权利要求68的方法，其中所述细胞选自下组：神经元、神经胶质细胞、肌细胞、干细胞、内分泌细胞和免疫细胞。
73.权利要求68的方法，其中对所述细胞施用所述经修饰的LGIC包括体内施用。
74.权利要求68的方法，其中对所述细胞施用所述经修饰的LGIC包括离体施用。
75.调控哺乳动物中的细胞活性的方法，所述方法包括：
对所述细胞施用经修饰的配体门控的离子通道(LGIC)，其中外源LGIC配体选择性结合所述经修饰的LGIC，所述经修饰的LGIC包含至少一个经修饰的LGIC亚基，所述经修饰的LGIC亚基包含：
配体结合域，其包含至少一个经修饰的氨基酸，和
离子孔域；和
对所述哺乳动物施用所述外源配体。
76.权利要求75的方法，其中所述调控包括增加所述细胞的活性。
77.权利要求75的方法，其中所述调控包括降低所述细胞的活性。
78.权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：S斯坦森，C马格努斯，P李，
申请(专利权)人：霍华休斯医学研究院，
类型：发明
国别省市：美国;US
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