作为上皮层疗法的聚合物的组织催化生长制造技术

本公开提供了能够使聚合物在受试者之上或之内原位生长的组合物、方法和试剂盒。在一些方面，单体多巴胺在体内聚合，以在组织上形成聚合物。在额外的方面，组合物、方法和试剂盒可用于治疗或预防疾病或障碍。可用于治疗或预防疾病或障碍。可用于治疗或预防疾病或障碍。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】作为上皮层疗法的聚合物的组织催化生长
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119(e)要求于2019年12月13日提交的美国临时专利申请U.S.S.N.62/947,582、2020年7月10日提交的美国临时专利申请U.S.S.N.63/050,206和2020年7月10日提交的美国临时专利申请U.S.S.N.63/050,216的优先权，每篇的内容均以引用方式全文并入本文。
[0003]政府支持
[0004]本专利技术是根据美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)授予的批准号R01 EB000244在政府的支持下完成的。政府具有本专利技术的某些权利。

技术介绍

[0005]小肠是具有多种生理功能的多功能器官。覆盖胃肠道的上皮是多功能组织，作为用于选择性转运(例如吸收)的通透屏障和抵抗各种病原体的防护性盔甲发挥着重要作用。具体地讲，胃肠道的上皮组织(尤其是小肠上皮)不仅是抵抗物理磨损、化学应力和病原体的防护屏，而且也是用于信号感测、分子转运和免疫协调的动态衬层。小肠黏膜的选择性干预与疾病治疗和健康管理有关。与此同时，为了应对特异性且有效地恢复或增强小肠上皮功能的挑战，已经开发出各种各样的精心设计的生物技术。利用精巧设计的组织粘合剂(例如，pH依赖性聚合物、金属络合物和靶向纳米粒子)或系统工程化组织替代物(例如，上皮移植物、自体细胞层和塑料上皮套)的这些特定技术是有利于上皮功能障碍恢复和全身性疾病治疗的有效工具1‑7。尽管在研究实验室取得了这些进展，但这些技术在医学实验室和保健诊所中的广泛采用却受到限制，因此阻碍了它们的影响8‑
10
。这种有限的实施是如下多个因素的结果：侵入性移植、潜在免疫原性、毒性，以及当前组织靶向策略的不精确性、不稳定性和不便性，限制了选择性小肠通路。
[0006]类似地，在小肠中干预消化障碍和全身性疾病治疗的能力激起了科学家开发出各种靶向药物的兴趣
31,32
。然而，小肠特异性靶向的挑战阻碍了广泛采用
9,10
。需要外科移植的可供选择的技术(如肠套)受限于具有复杂程序、低生物相容性、炎症风险和高成本的疗法。因此，通过先进的生物技术发展上皮层的功能，同时维持组织的生理特性仍然是一项挑战。

技术实现思路

[0007]本文公开了用于在受试者中原位形成聚合物的组合物、方法和试剂盒。本公开使得聚合物能够在上皮组织的表面上生长，从而提供具有可调功能的短暂性包被层。聚合物包被依赖于由内源性细胞酶(过氧化氢酶)催化的多巴胺聚合、通过化学交联生成的强组织粘附，以及任选地通过易偶联(facile conjugation)而引入的功能剂。例如，胃肠上皮中的上皮组织中的过氧化氢酶催化小肠黏膜上的聚多巴胺生长。此外，沿着组织(如胃肠道)的过氧化氢酶表达水平允许有效且特异性地形成聚合物包被。
[0008]所公开的组合物、方法和试剂盒可用于例如通过在肠中固定半乳糖苷酶来增强乳糖消化，导致乳糖消化的提高；通过阻碍葡萄糖吸收来调控营养物摄取；以及通过延长活性
药物成分在特定解剖位置中的停留时间来控制药物递送。
[0009]在一个方面，本文提供了一种在受试者中原位形成聚合物的方法，该方法包括向受试者施用包含单体和氧源的组合物，其中单体和氧源接触受试者内源性的催化剂并且催化剂使单体聚合，其中单体是多巴胺或其盐，氧源是过氧化氢或脲过氧化氢，并且内源性催化剂选自过氧化氢酶或过氧化物酶。
[0010]在一个方面，本公开提供了一种组合物，该组合物包含多巴胺、氧源，以及任选的缓冲剂。在一些方面，该组合物还包含消化酶、营养物阻断剂、营养制剂、辐射防护剂、活性药物成分、诊断剂、或它们的组合。
[0011]在另一方面，本公开提供了一种治疗疾病或障碍的方法，该方法包括向有此需要的受试者施用有效量的如本文所述的组合物。
[0012]在一个方面，本公开提供了一种预防疾病或障碍的方法，该方法包括向有此需要的受试者施用有效量的如本文所述的组合物。
[0013]在另一方面，本公开还提供了试剂盒，该试剂盒包含如本文所述的组合物和用于施用该组合物的说明书。
[0014]本公开的特定实施方案的细节在如下特定实施方案的具体实施方式(Detailed Description of Certain Embodiments)中有所阐述。根据定义、实施例和权利要求书，本公开的其他特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
[0015]图1A
‑
1H.小肠上皮上的内源性酶催化的聚多巴胺生长.图1A显示了本公开技术的组织加速聚合的示意图。口服单体溶液中的多巴胺单体在过氧化氢(H2O2)存在下在内源性过氧化氢酶催化下快速氧化，并在小肠上皮上形成聚多巴胺包被。由于过氧化氢酶沿消化道的分布不均匀，实现了这种特异性的小肠包被和靶向。图1B显示了在低氧环境中过氧化氢酶加速的聚多巴胺聚合的示意图。在如水平箭头上方所描绘的极度缺氧环境中，多巴胺(无色)氧化(使用氧作为氧化剂)和聚多巴胺(深棕色)形成受到抑制，并甚至在H2O2存在下是几乎淬灭的。相比之下，过氧化氢酶可促进氧释放(使用H2O2作为氧源)，并使聚多巴胺聚合加速例如大约400倍。因此，如水平箭头下方所显示，无色多巴胺在过氧化氢和过氧化氢酶的存在下快速聚合成聚多巴胺。TAPPE＝外部上皮上的组织加速聚合。图1C显示了在图1B所显示的条件下不同时间点的聚多巴胺聚合的视觉观察。图1D显示了图1C中所显示的样品在700nm测量的消光。在过氧化氢酶催化下20秒内产生的光学消光(Optical extinction)与在其他条件下2小时内产生的消光相同。图1E描绘了显示在如本文所公开应用离体包被处理后猪小肠的黏膜和浆膜侧上的聚多巴胺包被的图像，其中比例尺指示2cm。图1F显示了原位离体聚合动力学的定量评价。聚多巴胺信号在12分钟内达到完成。数据以三个猪组织样本的平均值
±
SD报道。图1G描绘了显示在组织加速聚合包被之前和之后胃肠道的不同部分中的猪组织样本的图像。在聚多巴胺包被的组织的三个随机部位处收集样本(直径6mm)。图1H显示了图1G中所显示的样本的聚多巴胺信号强度的定量测量。小肠与其他组织之间的强度差异是统计上显著的。****P＜0.05，单因素方差分析(ANOVA)和事后Bonferroni。数据以三个不同组织样本的平均值
±
SD报道。
[0016]图2A
‑
2H.组织加速聚合的生物学机制.图2A显示了组织催化能力与聚多巴胺聚合
之间的关系的评价。将猪组织裂解物单独地添加到组织加速聚合溶液中，并在700nm测量每种溶液的消光。当比较小肠上皮与其他组织和对照(无裂解物)时，聚多巴胺溶液的视觉评估(上图)和定量测量(下图)均显示出催化能力差异。*P＜0.05，单因素方差分析和事后Bonferroni。数据以三次平行测定的平均值
±<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种在受试者中原位形成聚合物的方法，所述方法包括向受试者施用包含单体和氧源的组合物，其中所述单体和所述氧源接触所述受试者内源性的催化剂并且所述催化剂使所述单体聚合，其中所述单体是多巴胺或其盐，所述氧源是过氧化氢或脲过氧化氢，并且内源性催化剂选自过氧化氢酶或过氧化物酶。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述过氧化物酶是嗜酸粒细胞过氧化物酶、乳过氧化物酶、或髓过氧化物酶。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述内源性催化剂是过氧化氢酶。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述过氧化氢酶是细菌过氧化氢酶。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述内源性催化剂位于所述受试者的胃肠(GI)道中。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述内源性催化剂位于所述受试者的上GI道中。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述内源性催化剂位于所述受试者的胃中。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物还包含酶、营养物阻断剂、营养制剂、辐射防护剂、活性药物成分、诊断剂、或它们的组合。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述组合物口服施用。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体和所述氧源中的至少一者在所述受试者的胃中是稳定的。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体和所述氧源中的至少一者在所述受试者的胃中稳定至少30分钟。12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体和所述氧源中的至少一者在所述受试者的胃中稳定至少60分钟。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述单体和所述氧源中的至少一者是稳定的，因为其在所述受试者的胃中不分解。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约0.001至约1000mg/mL的多巴胺。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约0.01至约100mg/mL的多巴胺。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约0.01至约50mg/mL的多巴胺。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约1至约20mg/mL的多巴胺。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约10mg/mL的多巴胺。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约0.01至约100mM的所述氧源。20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约0.1至约50mM的所述氧源。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约1至约30mM的所述氧源。22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物包含约20mM的所述氧源。23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物具有约7至约10的pH。24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物具有约7至约9的pH。25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物具有约8.5的pH。26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物具有约7.4的pH。27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物为液体或固体剂型。28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物为溶液、凝胶、片剂、或胶囊的形式。29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物在与所述受试者的上皮接触时形成。30.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物粘附于所述受试者的组织。31.根据权利要求30所述的方法，其中所述组织为上皮。32.根据权利要求31所述的方法，其中所述上皮为肠上皮。33.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物与暴露在所述受试者的上皮的腔表面上的胺部分结合。34.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物在少于约20分钟内形成。35.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物不在所述受试者的小肠之外的胃肠道上皮上形成。36.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物在所述受试者的十二指肠、空肠、回肠、结肠、食道、或胃中的一者或多者的上皮上形成。37.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物在所述受试者的十二指肠的上皮上形成。38.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物基本上不在所述受试者的食道或胃中的一者或多者的上皮上形成。39.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中与所述受试者的十二指肠和空肠相比，在所述受试者的回肠和结肠上形成的聚合物较少。40.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基本上没有聚合物在所述受试者的胃和食道上形成。41.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物不在所述受试者的胃和食道上形成。42.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物在体内形成临时屏障。43.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在6小时后，约20％至约70％的短暂性屏障仍然存在。44.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在约24小时后，所述聚合物从所述受试者中清除。45.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物和组合物还包含酶。
46.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述酶是消化酶。47.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述消化酶是乳糖酶、肽酶、蔗糖酶、麦芽糖酶、淀粉酶、脂肪酶、或蛋白酶。48.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是提高所述受试者的消化效率的方法。49.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是增强所述受试者对乳糖的消化的方法。50.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是在所述受试者中治疗乳糖不耐受的方法。51.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述消化酶是β
‑
半乳醣苷酶。52.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中β
‑
半乳醣苷酶使所述受试者对乳糖的消化效率提高约20倍。53.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物屏障不抑制所述受试者的上皮的固有消化酶活性。54.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述聚合物和组合物还包含营养物阻断剂。55.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是在所述受试者中阻止营养吸收的方法。56.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是调节或调控所述受试者的葡萄糖吸收的方法。57.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是调节或调控所述受试者的糖吸收的方法。58.根据权利要求57所述的方法，其中所述糖选自葡萄糖、乳糖、果糖、麦芽糖、右旋糖、半乳糖、蔗糖和异麦芽糖。59.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法阻止吸收少于约24小时。60.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法阻止吸收少于约6小时。61.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是在所述受试者中治疗肥胖症的方法。62.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是在所述受试者中治疗高胰岛素血症的方法。63.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是在所述受试者中治疗糖尿病的方法。64.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖尿病是2型糖尿病。65.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物还包含交联剂。66.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述交联剂包含纳米粒子。67.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述交联剂包含聚多巴胺。68.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述交联剂是营养物阻断剂。69.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述交联剂提高所述聚合物的营养物阻断能力。
70.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述吸收通过调整聚合物的交联密度进行调节。71.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法使所述受试者的葡萄糖吸收在施用所述组合物后3小时的时段内下降至少约50％、至少约60％、或至少约70％。72.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法使所述受试者的葡萄糖吸收在施用所述组合物后2小时的时段内下降至少约50％、至少约60％、或至少约70％。73.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法使所述受试者的葡萄糖吸收在施用所述组合物后1小时的时段内下降至少约50％、至少约60％、或至少约70％。74.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述组合物还包含活性药物成分。75.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述活性药物成分保留或包封在所述聚合物中。76.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，使活性药物成分在所述受试者中聚合部位处的停留时间延长的方法。77.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，提供活性药物成分的持续释放的方法。78.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，使活性药物成分的给药频率减少的方法。79.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，使所述活性药物成分的半衰期增加的方法。80.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，使所述活性药物成分的AUC增加的方法。81.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述方法是与在不存在所述聚合物时施用所述活性药物成分相比，调节所述活性药物成分的C
max

【专利技术属性】
技术研发人员：RS兰格，CG特拉弗索，J李，T王，Y史，AR基尔坦，
申请(专利权)人：布里格姆妇女医院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：