提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备纤毛异常相关疾病药物中的用途制造技术

本发明专利技术提出了提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备药物中的用途，所述药物用于治疗或者预防纤毛异常相关疾病。发明专利技术人发现通过提高细胞内鞘脂类物质含量可以促进纤毛的形成和再生，从而有助于治疗或者预防纤毛异常相关疾病。疾病。

【技术实现步骤摘要】
提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备纤毛异常相关疾病药物中的用途


[0001]本专利技术涉及生物医药领域。具体地，本专利技术涉及提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备纤毛异常相关疾病药物中的用途。

技术介绍

[0002]纤毛由来自胞体的双微管轴丝和外包围的特化膜组成。轴丝突出于细胞质膜外，长度约5～10微米，直径约300纳米。纤毛在从衣藻到哺乳动物等多种生物中进化上高度保守，为细胞运动提供动力(通常被称为鞭毛)，并感知环境信号。纤毛的形成异常或功能缺陷可导致至少35种疾病，统称为纤毛病，包括原发性纤毛运动障碍和内脏转位等。在COVID
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19大流行这一富有挑战性的时期，纤毛再生受到了额外的关注。嗅觉纤毛功能障碍导致的短暂嗅觉丧失成为SARS
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CoV
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2疾病的常见症状。通过透射电子显微镜(transmission electron microscopy，TEM)观察早期冠状病毒感染的病人鼻粘膜的超微结构发现嗅觉纤毛丧失，而在恢复患者中能观察到中、短纤毛，提示纤毛再生可能与嗅觉恢复有关。
[0003]与其他再生过程一样，纤毛再生需要在纤毛形成过程中构建细胞器的信号通路和蛋白质机制。目前已经确定了超过1,000个纤毛相关蛋白，它们组装纤毛并执行纤毛运动和信号传导。在衣藻中也有研究表明细胞质中新蛋白的合成对鞭毛再生至关重要，然而目前对非纤毛蛋白如何在纤毛外促进纤毛的形成或再生知之甚少。除衣藻外，其他已建立的纤毛模型包括秀丽隐杆线虫、小鼠内髓收集管(IMCD3)上皮细胞、斑马鱼侧线神经丘和嗅觉基板。过去的研究致力于了解膜脂如何调节纤毛信号。然而，膜脂如何与纤毛蛋白相互作用来调控纤毛形成并维持纤毛的杆状形态仍然未知。
[0004]由于蛋白的合成在细胞质中进行，纤毛的形成需要纤毛内转运(intraflagellar transport,IFT)将纤毛蛋白选择性地输入并转运到纤毛尖端，IFT是一种基于微管(microtubule，MT)的转运事件。微管驱动蛋白2(kinesin
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2)驱动IFT蛋白的正向运动，将纤毛前体蛋白运送到纤毛远端来延长纤毛；细胞质动力蛋白2(dynein
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2)介导IFT蛋白的反向运输，回收正向IFT蛋白和纤毛周转产物。IFT颗粒在纤毛膜和轴丝之间移动，但它们与纤毛膜的关系尚不清楚。
[0005]早期的转录研究揭示了纤毛形成过程的转录模式，但无法确定哪些mRNA被翻译成蛋白质。曾经在衣藻中实施核糖体测序(Ribo
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seq)研究，然而，这些研究使用的是纤毛完整的细胞，而不是纤毛正在再生的细胞。因此，尚不清楚新生蛋白是如何被翻译来重组装纤毛。
[0006]因此，目前关于纤毛的形成和再生仍有待深入研究。

技术实现思路

[0007]本专利技术是基于专利技术人的下列发现而完成的：
[0008]专利技术人利用核糖体图谱分析技术在衣藻纤毛再生过程中进行了全面的翻译组分
析，发现鞭毛基因经历了早期转录激活和晚期翻译抑制。进而，专利技术人从显示早期转录激活和晚期翻译抑制模式的基因中筛选调控纤毛形成的新因子，最终鉴定到鞘脂代谢酶，包括丝氨酸棕榈酰转移酶(SPT)。专利技术人经深入研究发现，鞘脂类神经酰胺参与了调控过程，神经酰胺缺失将增加膜
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轴突的距离，并产生膨胀的纤毛。另外，专利技术人发现神经酰胺与沿轴突微管运输的IFT蛋白相互作用，神经酰胺
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IFT颗粒
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IFT马达
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微管的相互作用连接纤毛膜与轴突微管形成杆状纤毛。有鉴于此，提高细胞内鞘脂类物质含量，尤其是神经酰胺含量将为纤毛异常相关疾病的预防和治疗带来希望。
[0009]为此，在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备药物中的用途。根据本专利技术的实施例，所述药物用于治疗或者预防纤毛异常相关疾病。
[0010]在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种用于筛选药物的细胞模型。根据本专利技术的实施例，所述药物用于治疗或者预防纤毛异常相关疾病，所述细胞模型的细胞内鞘脂类物质含量被下调。
[0011]在本专利技术的又一方面，本专利技术提出了一种筛选药物的方法。根据本专利技术的实施例，所述方法包括：使候选试剂与前面所述的细胞模型或者含有所述细胞模型的动物接触；选择上调所述细胞模型或者所述动物的鞘脂类物质含量的候选试剂作为用于治疗或者预防纤毛病的药物。
[0012]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0013]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0014]图1显示了再生过程中鞭毛基因的转录和翻译。(A)衣藻鞭毛的结构。(B)莱茵衣藻种群鞭毛再生动力学。(C)实验方法示意图概述。在(B)中用于定量的样品与核糖体图谱分析的样品相同。(D)Venn图显示了纤毛基因(来自衣藻鞭毛蛋白组学http://chlamyfp.org)与翻译组测序检测到的基因之间的交集。(E)左:核密度估计(kernel density estimate，KDE)图显示鞭毛再生后15、30、60和90分钟时mRNA和RPFs差异倍数的log2值的分布。右:散点图显示鞭毛再生后15和90分钟时RPFs(ribosome
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protected fragments,核糖体保护片段，y轴)和mRNA(x轴)差异倍数的log2值。纤毛基因呈深灰色；其他基因是浅灰色的。每组平均值用直线表示。(F)纤毛基因(实心条)和检测到的非纤毛基因(空心条)在鞭毛再生后15、30、60和90分钟时RNA
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Seq(左)、Ribo
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Seq(中)和翻译效率(右)的差异倍数的log2值。
[0015]图2显示了纤毛基因簇和新型纤毛调控因子。(A)在鞭毛再生后15、30、60和90分钟，纤毛基因mRNA和RPFs的倍数变化。列是基因，行是时间点。将每一列的总信号归一化以允许模式的比较。(B)不同种类纤毛基因的饼图。61.2％的基因在15和30分钟转录激活但在60和90分钟翻译抑制(基因簇I)。17.5％的基因持续性翻译抑制(基因簇II)。21.3％的基因持续性转录抑制但翻译激活(基因簇III)。(C)三个纤毛基因簇的RNA
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Seq、Ribo
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Seq和转录效率(TE)平均差异倍数的log2值随时间变化的折线图。(D)直方图显示了不同种类的纤毛基因在三个纤毛基因簇的频率分布。每类纤毛基因在三个基因簇的频率之和为1，每个图中不同种类的纤毛基因的排列顺序(自左到右)一致。(E)与纤毛基因簇I调控模式相似的基因
的RNA
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Seq、Ribo
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Seq和转录效率(TE)的平均差异倍数的log2值。(F)维恩图显示了(E)中基因的线虫(C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高细胞内鞘脂类物质含量的试剂在制备药物中的用途，其特征在于，所述药物用于治疗或者预防纤毛异常相关疾病。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述鞘脂类物质包括神经酰胺。3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述试剂适于上调鞘脂代谢酶活性。4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于，所述鞘脂代谢酶选自丝氨酸棕榈酰转移酶。5.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述试剂适于向所述细胞内引入所述鞘脂类物质。6.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述试剂包括含有神经酰胺或其功能类似物的制剂。7.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述纤毛异常相关疾病与纤毛膨胀、纤毛短、丝氨酸棕榈酰转移酶异常和/或纤毛膜和轴丝之间的物理连接异常有关。8.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述纤毛异常相关疾病包括嗅觉异常、遗传性感觉神经病变I型、综合征、窒息性胸廓发育不良、Bardet
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Biedl综合征、埃利斯
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凡
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克里夫德综合征、乔伯特综合征、McKusick
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Kaufman综合...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书一五页附图七页，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：