给药人il－18治疗创伤的方法

专利名称：给药人il－18治疗创伤的方法
技术领域：
本发明一般涉及人IL-18在治疗创伤中的应用，所述人IL-18被认为是干扰素-γ-诱导因子(IGIF)。
背景技术：
本研究的起因是由于将分泌性蛋白质治疗靶向用于其发挥功能的部位(体液或细胞膜)会相对减轻痛苦。分泌性蛋白质以及跨膜蛋白质的胞外区域可以直接被给药至体液，或者能通过自然途径到达体液或膜。将蛋白质分泌至细胞外空间的自然途径是通过真核生物中的内质网以及原核生物中的内膜(Palade，Science，189，347(1975)；Milstein等，Nature New Biol.，239，117(1972)；Blobel等，J.Cell Biol.，67，835(1975))。另一方面，还不清楚蛋白质从细胞外部导入至细胞液的自然途径(除了胞饮，蛇毒素侵入至细胞的机制)。因此细胞靶向蛋白治疗法在本技术领域是非常困难的。
IL-18是最近发现的新的细胞因子。活性人IL-18含有157个氨基酸残基。其具有有效的生物活性，包括诱导T细胞和脾细胞生成干扰素γ-，增强NK细胞的杀伤活性以及促进幼稚CD4+T细胞分化成Th1细胞。另外，人IL-18增加GM-CSF的生成并减小IL-10的生成。IL-18已显示出较IL-12更强的干扰素γ诱导作用，以及具有不同的受体并且利用特殊的信号转导通路。
CD4+T细胞是所用免疫应答的重要调控因素。它被分为两个亚型，即Th1和Th2。根据其能分泌的不同细胞因子来确定各个亚型。有趣的是，对分化最有效的诱导剂是细胞因子本身。从幼稚前体至Th2细胞的发育受到IL-4的诱导。IL-12早于IL-18被发现，被认为是重要的Th1诱导细胞因子。IL-18也是一种Th1诱导细胞因子，并且在刺激干扰素γ生成方面比IL-12更有效。
Th1细胞分泌IL-2、干扰素γ以及TNF-β。干扰素γ是Th1细胞因子的特征，它直接作用于巨噬细胞增强其杀微生物作用(microbiocidal)和吞噬活性。结果，激活的巨噬细胞可以有效地破坏细胞内的病原体以及肿瘤细胞。Th2细胞产生IL-4、IL-5、IL-6、IL-10以及IL-13，它们通过协助B细胞发育成产生抗体的细胞而发挥作用。综合考虑，Th1细胞是形成细胞介导的免疫的主要原因，而Th2细胞是体液免疫的原因。
创伤修复涉及包括多个细胞类型、细胞外基质成分以及多种介质包括生长因子和细胞因子的的高度的有机相互作用。创伤修复可以由外伤、微生物或化学物质而启动，这些引起组织损伤。虽然组织的完整性的修复是先天的宿主免疫应答，但是当创伤修复过程受到破坏时有多种情况。一些生长因子已经用于或尝试用于经放射或化学治疗但效果有限的癌症患者来预防粘膜炎。Peterson Adv.Stud.Med.，4(4B)S299-S310，(2005)。在四项涉及接受治疗的癌症患者的研究的2项以上中，粒细胞集落刺激因子(优保津)对粘膜炎的发病率以及严重度有中等的效果。虽然结果不一致，但是粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(沙格司亭)减轻由化学治疗和放射诱导的粘膜炎的严重度。对于粒细胞集落刺激因子和粒细胞巨噬细胞集落刺激因子均仅证明了其对预防口腔粘膜炎的效果。研究显示，角化细胞生长因子(Palifermin)非常有可能预防粘膜炎，它可以减少口腔粘膜炎的发病率并可以缩短口腔粘膜炎的病程。随着针对粘膜炎病理生理学的制剂的出现，临床医生不再需要改变放射或者化学治疗法，而是要调整治疗设计，加入可以减少粘膜炎的发病率的制剂。非常明显，这需要开发一种可以增强创伤修复的新的治疗性蛋白质，特别是治疗皮肤创伤，外科创伤，腿部溃疡，糖尿病患者溃疡，粘膜炎特别是胃肠道粘膜炎和口腔粘膜炎，以及肺损伤。


图1显示了天然人IL-18的氨基酸序列(SEQ ID NO1)。
图2显示了鼠IL-18的氨基酸序列(SEQ ID NO2)。
图3显示了鼠血小板来源的生长因子-β(PDGF-β)的氨基酸序列(SEQ IDNO3)。通过除去一个信号肽(-20--1)以及N-端(1-61)和C-端(171-221)的前肽(划线部分)，得到成熟的小鼠PDGF-β。
图4显示了人KGF的氨基酸序列(SEQ ID NO4)。
图5显示了局部给药在腺病毒中编码的鼠IL-18(SEQ ID NO2)对ob/ob小鼠的创伤修复的作用。每个数据均表示各组的平均值。
图6显示每日通过腹膜内注射全身递送鼠IL-18的纯化蛋白(SEQ IDNO2)对ob/ob小鼠的创伤修复的作用。每个数据均表示各组的平均值。
图7显示了每日局部递送人IL-18(SEQ ID NO1)对ob/ob小鼠的创伤修复的作用。每个数据均表示各组的平均值。

发明内容
在EP 0692536A2、EP 0712931A2、EP0767178A1以及WO 97/2441号专利中公开了人IL-18多肽。人IL-18的氨基酸序列以SEQ ID NO1列出。人IL-18多肽为干扰素γ-诱导多肽。它们对诱导细胞介导的免疫起重要的作用，包括通过T细胞和脾细胞诱导干扰素γ生成、增强NK细胞的杀伤活性以及促进天然CD4+T细胞分化成Th1细胞。
IL-18可以用于修复患者创伤，包括但不限于皮肤创伤，外科创伤，腿部溃疡，糖尿病溃疡，压迫性溃疡、粘膜炎，特别是胃肠道粘膜炎、口腔粘膜炎，以及肺修复。创伤修复与受损细胞再生成同类细胞有关。创伤修复的过程包括下列细胞性活动的系统协调增殖、迁移、分化以及再塑。细胞因子、化学因子、生长因子以及作为细胞介质的与特殊细胞有机相连(orchestrate)的粘附分子均参与这些活动。Kampfer等，Molec.Med.6(12)10160-1027(2000)。白介素-18(IL-18)是一种促炎症反应细胞因子，可以诱导肿瘤坏死因子-α、白介素1-β以及CC和CXC化学因子，它们在创伤修复过程中的炎症性阶段发挥重要作用。Puren等，J.Clin.Invest.，101711-721(1998)。已经确定，一些不同的细胞类型包括角质化细胞和活化的巨噬细胞可以合成IL-18，所述角质化细胞和活化的巨噬细胞均在创伤修复中发挥重要作用。用人IL-18处理ConA-刺激的外周血液单核细胞(PBMC)的体外培养物可以诱导粒细胞单核细胞集落刺激因子(GM-CSF)的生成。Ushio等，J.Immunol.，1564274-4279(1996)。另外，IL-18显示出诱导T-细胞和NK细胞生成干扰素γ(IFN-γ)的作用。粒细胞单核细胞集落刺激因子显示出促进伤口愈合的作用(Arnold等，J.Wound Care)，54400-402(1995)，并已经在临床用于治疗患有慢性静脉腿部溃疡(venous legulcers)的患者。DaCosta等，Wound Rep.Reg.717-25(1999)。在创伤修复的鼠切除模型中，我们已经证明IL-18促进创伤修复。IL-18促进创伤修复的机制可能是由于细胞因子的促炎症反应的性质，或者是作为生长因子的诱导剂例如粒细胞单核细胞集落诱导因子。
本发明的多肽可以通过公知的方法从重组细胞培养物中回收和纯化，这些公知方法包括硫酸铵或乙醇沉淀、酸提取、阴离子或阳离子交换色谱法、磷酸纤维素色谱法、疏水作用色谱法、亲和色谱法、羟磷灰石色谱法、凝集素色谱法以及高效液相色谱法。当细胞内合成、分离和/或纯化中多肽变性时，可以采用公知的重折叠蛋白质的技术来恢复活性构象。在WO 01/098455号专利中公开了纯化和产生活性人IL-18的方法。
本发明还提供了含有人IL-18多肽(SEQ ID NO1)的药物组合物。该组合物含有治疗有效量的化合物，还可以含可药用可药用的载体、稀释剂或赋形剂。该药学载体可以为无菌液体如水和油，所述油包括来自石油、动物、植物或合成的油，例如花生油、大豆油、矿物油、芝麻油等。当药物组合物静脉给药时，水能用作载体。盐溶液以及葡萄糖和甘油的水溶液也能作为例如注射溶液的液体载体。合适的药物赋形剂包括淀粉、葡萄糖、乳糖、蔗糖、明胶、麦芽、米、面粉、白垩(chalk)、硅胶、硬脂酸钠、单硬酯酸甘油酯、滑石、氯化钠、干脱脂乳、甘油、丙烯、乙二醇、水、乙醇等。如果需要，该组合物还能含有较少量的润湿剂、乳化剂或pH缓冲剂。这些组合物能形成溶液、混悬剂、乳剂、片剂、丸剂、胶囊剂、粉剂、持续释放制剂等形式。该组合物可以与惯用的粘合剂和载体如甘油三酯一起制成栓剂。口服配方配方能含有标准的载体，如药用级的甘露醇、乳糖、淀粉、硬脂酸镁、糖精钠、纤维素、碳酸镁等。在E.W.Martin.的Remington′s Pharmaceutical Sciences中列举了合适的药物载体的示例。该组合物将含有治疗有效量的通常为纯化形式的化合物，以及合适量的载体来提供患者适当的给药形式。该配方配方应满足给药形式。
在本发明的一个实施方案中，将该组合物按照日常规程制成适合给人静脉给药的药物组合物。特别是，用于静脉给药的组合物是在无菌等渗水性缓冲液中的溶液。适当时，该组合物还可以含有增溶剂和局部麻醉剂例如利多卡因，来减轻注射部分的疼痛。通常，组份以单独或混合在一起以单位剂量的形式被提供，例如在如安瓶或sachette的标明活性剂含量的密封容器中的干燥的经低压冻干的粉末或无水浓缩剂。当组合物通过输液给药时，也可以在含有无菌的药用级水或盐水的输液瓶中进行配药。当组合物通过注射给药时，可以提供一安瓶的注射用无菌水或盐水，在给药之前将各组份混合。
相应的，所述多肽可以用于药物的制备。本发明的药物组合物可以配制成用作胃肠外给药的溶液或低压冻干的粉末。在使用之前通过添加适当的稀释剂或其它可药用的载体，可以将粉末重新溶解(reconstituted)。液体制剂可以是缓冲的、等渗的、含水的溶液。适当稀释剂的实例为常规等渗盐溶液、标准的5％葡萄糖的水溶液、标准的5％葡萄糖的缓冲醋酸钠或标准的5％葡萄糖的醋酸铵溶液。该配方特别适合胃肠外给药，但是也可以用于口服给药或包含于计量剂量的吸入器或雾化器中用于吹入给药。可能需要向该药物组合物中添加赋形剂，例如聚乙烯吡咯烷酮、明胶、羟基纤维素、阿拉伯胶、聚乙二醇、甘露醇、氯化钠或柠檬酸钠。
另一方面，可以将该多肽胶囊化、片剂化，或者将其制成乳剂或糖浆用于口服给药。可以添加可药用的固体或液体载体来增强或稳定该组合物，或方便组合物的制备。固体载体包括淀粉、乳糖、二水硫酸钙、白土、硬脂酸镁或硬脂酸、滑石、果胶、阿拉伯胶、琼脂或明胶。液体载体包括糖浆、花生油、橄榄油、盐和水。载体还可包括持续释放材料，如单独的单硬酯酸甘油酯或二硬脂酸甘油酯，或者再加蜡。固体载体的量不同，但是应该为每剂量单位约20mg至约1g。该药学制剂可以通过下述药剂学的常规技术来制备，所述技术包括当适合用于片剂时的研制(milling)、混合、制粒和压片；或者用于硬明胶胶囊剂的研制、混合和充填。当使用液体载体时，制剂可以制成糖浆剂、酏剂、乳剂或者含水或不含水混悬液。这样的液体配方可以直接经口给药(p.o.)或者填充至软明胶胶囊中给药。
可以将人IL-18多肽制成药物组合物，该组合物在可药用的载体中含有有效量的多肽作为活性成分。对本发明的组合物可以采用含有多肽、在生理pH下缓冲的含水混悬液或溶液的易于注射的形式。用于胃肠外给药的该组合物通常含有本发明的多肽的溶液或其溶解于可药用的载体如含水载体中的混合物(cocktail)。可以采用不同的含水载体，例如0.4％盐水、0.3％甘氨酸等。这些溶液是无菌的并且通常不含微粒物质。这些溶液可以通过常规熟知的灭菌技术(例如，过滤)来灭菌。由于需要接近生理条件，因此该组合物可以含可药用可药用的辅助物质，如pH调节剂和缓冲剂等。在该药物配方中的本发明的多肽的浓度可以根据所选择的特定的给药方式进行较大地变化，例如以重量计，从小于约0.5％、通常为或至少为约1％，至差不多15或20％，并且可以主要根据流体体积、粘度等进行选择。
因此，可以制备用于肌肉注射的本发明的药物组合物，使其含有1mL无菌缓冲的水以及约1ng至约100mg，例如约50ng至约30mg或者约5mg至约25mg的本发明的多肽。类似地，可以制备用于静脉输注的本发明的药物组合物，使其含有约250mL的无菌Ringer溶液以及约1mg至约30mg、或者约5mg至约25mg的本发明的多肽。制备胃肠外给药的组合物的目前的方法为熟知的方法，或者对本技术领域的技术人员是显而易见的，并且在下列文献中更加详细地描述例如Remington′s Pharmaceutical Science，第15版，Mack出版公司，伊斯顿，宾夕法尼亚州。
当被用于药物制剂的制备中时，本发明的多肽可以为单位剂量的形式，其适当的治疗有效剂量能被本领域的技术人员轻松地确定。如果可以的情况下，该剂量可以在响应阶段内，以医师选择的适当的时间间隔重复给药。
另外，可以任选进行体外分析来帮助确定最佳剂量范围。在配方中采用的精确的剂量也依赖于给药途径、疾病或障碍的严重度，并且应该根据医师的判断以及患者的情况来确定。有效剂量可以通过从体外或动物模型试验系统所得的剂量响应曲线而推测得到。
典型地，对于向患者给药的多肽的剂量为0.1mg/kg(患者体重)至100mg/kg(患者的体重)。给药患者的剂量可以在0.1mg/患者的体重(kg)与20mg/患者的体重(kg)之间，或者1mg/kg(患者的体重)至10mg/kg(患者的体重)。一般，由于对外源多肽的免疫应答，相对于来自其它物种的多肽，人多肽在人体中具有更长的半衰期。因此，更少剂量的人多肽以及更少频率的给药常常是可能的。另外，通过修饰，例如脂质化(lipidation)，可以增大本发明的多肽的吸收和组织透过(例如，进入脑)，这样可以减少本发明的多肽的给药剂量和频率。
本发明还提供了药物试剂包或药物盒，该药物试剂包或药物盒包含装有1种或多种本发明的药物组合物的成分的1个或多个的容器。任选与该一种或多种容器组合可以由政府机构规定的形式通知，所述政府机构调整药物制剂或生物制品的制备、使用或出售，该通知反映通过机构的许可，可以为人用给药而进行制备、使用或出售。在本发明的另一实施方案中，将试剂盒与适当数量的容器一起提供，该容器装有对治疗具体适应症所需要剂量。
在另一实施方案中，可以将该混合物或组合物递送以小囊具体而言是脂质体递送(参见Langer，Science2491527-1533(1990)；Treat等，Liposomes in theTherapy of Infectious Disease and Cancer，Lopez-Berestein和Fidler(编辑)，Liss，纽约，第353-365页(1989)；Lopez-Berestein，同上，第317-327页；通常参见同上)在另一实施方案中，可以将该化合物或组合物以控式释放系统递送。在一实施方案中，可以使用泵(参见Langer，同上；Sefton，CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14201(1987)；Buchwald等，Surgery 88507(1980)；Saudek等，N.Engl.J.Med.321574(1989))。在另一实施方案中，能使用聚合物质(参见Medical Applications of Controlled Release，Langer和Wise(编辑)，CRC Pres.，Boca Raton，Fla.(1974)；Controlled Drug bioavailability，Drug Product Designand Performance，Smolen和Ball(编辑)，Wiley，纽约(1984)；Ranger等，J.Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.2361(1983)；也参见Levy等，Science228190(1985)；During等，Ann.Neurol.25351(1989)；Howard等，J.Neurosurg.71105(1989))。在另一实施方案中，控释释放系统可以被放置在接近治疗靶向的部位，即脑，因此仅需要全身剂量的一部分(参见，例如Goodson，MedicalApplications of Controlled Release，同上，第2卷，第115-138页(1984))。在Langer(Science 2491527-1533(1990))的综述中讨论了其它的控释系统。
人IL-18多肽(SEQ ID NO1)可以通过任意合适的体内途径给药，可以根据需要重复给药，例如从每日1次到3次给药1天至约3周，到每周1次或两周1次。选择性地，可以改变该肽来降低负荷密度，因此达到口服生物利用度。治疗的剂量和持续时间与本发明的分子在人体循环中的持续时间有关，并且能由本技术领域的技术人员根据治疗的情况和患者的综合健康调整。
本发明提供了通过给药患者有效量的包含人IL-18多肽(SEQ ID NO1)的本发明的化合物或药物组合物来进行治疗、抑制和预防的方法。在本发明的一个实施方案中，所述化合物基本上被纯化(例如，基本上不含限制其效果或带来不希望的副作用的物质)。当化合物含有多肽时，能采用如上配方和给药方法；其它适当的配方和给药方法可以选自下述的方案。
已知有不同的递送系统，并可以用于本发明的化合物的给药，例如，脂质体中的包囊、微粒、微囊、能表达该化合物的重组细胞、受体介导的胞吞(参见，例如Wu等，J.Biol.Chem.2624429-4432(1987))、用逆转录病毒或其它载体进行的核酸构建等。给药的方法包括但不限于真皮内、肌肉内、腹膜内、静脉内、皮下、鼻内、硬膜外给药和口服途径。该化合物或组合物可以通过任意合适的途径给药，例如输液或推注、通过上皮细胞或粘膜与皮肤的内层吸收(例如，口腔粘膜、直肠和肠粘膜等)以及可以与其它生物活性药物一起给药。给药能全身给药也可以局部给药。另外，希望通过任意适当的途径将本发明的药物化合物或组合物导入至中枢神经系统，这些途径包括脑室内和鞘内注射；通过脑室内导管可以更容易进行脑室内注射，例如，连接一个贮器(reservoir)如Ommaya贮器。还能采用肺部给药，例如，通过使用吸入器或喷雾器以及具有雾化剂(aerosolizing agent)的配方。
在本发明的一个实施方案中希望的是向需要治疗的部位局部给药本发明的药物化合物或组合物。这种给药方式可以通过下述示例实现，但不限于此，例如在手术时局部输注；局部施用例如在手术后与创伤敷料结合，通过注射，通过导管，通过栓剂，通过移植片，所述移植片为多孔、非多孔、或凝胶状材料，包括膜例如sialastic膜，或者纤维。当给药蛋白质时希望使用不吸收蛋白质的材料。
本发明的多肽的给药方式可以是将药物递送至宿主的任意适当的途径。本发明的多肽和药物组合物对胃肠外给药尤其有效，即皮下给药、肌肉内给药、静脉给药或鼻内给药，或者如果用于修复皮肤上的创伤时局部给药。该多肽能通过胃肠外给药给药患者来治疗粘膜炎。
在不超出本发明的发明构思以及基本特征的情况下，本发明可以通过其它具体方式来实施，并且相应地应参照权利要求书来确定本发明的范围，而不是根据上述说明书或下述实施例。
术语表提供以下解释使在上文中经常出现的特定术语更易于理解。
在此，术语“载体”是指用于给药治疗剂的稀释剂、佐剂、赋形剂或者媒介物。
“分离的”是指从其自然状态改变到“人工状态”，也就是，如果它在自然界存在，那么它已经被改变或被从原始环境中移出，或者两种情况兼有。例如，多核苷酸或多肽自然存在于活组织中不是“分离的”，但是，同样的多核苷酸或多肽从至少一种其自然状态的共存的细胞物质中分离出来就是“分离的”，就如该术语在此的使用。此外，通过转化、基因操作或者其它重组方法被导入生物体的多核苷酸或多肽是“分离的”，即使该多核苷酸或多肽还存在于所述生物体，该生物体可以是活生物体或非活生物体。
在此使用的术语“粘膜炎”是指由辐射或化学治疗造成的器官例如在肠、膀胱、口腔上皮层的破坏，。
在此使用的术语“药物”包括本发明在兽医上的应用。术语“治疗有效剂量”是指治疗剂的剂量，所述剂量对缓解所选症状有效。
在此使用的术语“可药用的”是指经联邦或国家政府的调控机构的认可，或者在美国药典或其它公认的药典中列出用于动物，尤其为人用。“多肽”是指含有通过肽键或经修饰的肽键相互连接2个或多个氨基酸的任意多肽，即，肽电子等排体。“多肽”可以为短链，通常指肽、寡肽或低聚物，也可以为长链，通常指蛋白质。多肽可以包含除了20个基因编码的氨基酸之外的氨基酸。“多肽”包括通过自然加工进行修饰的氨基酸序列，例如翻译后加工，也包括通过本领域熟知的化学修饰技术进行修饰的氨基酸序列。在基础课本中详细描述了这些修饰，在专题著作中以及大量的研究文献中叙述得更加细致。修饰可以发生在多肽的任意部位，包括肽的主链、氨基酸侧链以及氨基或羧基端。一般认为在给定多肽的一些位点可以存在相同或不同的程度的相同类型的修饰。给定的多肽也可以含有多种类型的修饰。多肽可以由于泛素化而形成分枝，也可以为具有或不具有分枝的环状。环状、分枝化以及分枝化环状多肽可以是由于翻译后自然加工，或者通过合成方法而形成。修饰包括乙酰化、酰化、ADP-糖基化、酰胺化、生物素酰化、与黄素共价连接、与血红素部分共价连接、与核苷酸或核苷酸的衍生物共价连接、与脂质或脂质衍生物共价结合、与磷脂酰肌醇共价连接、交联、环化、形成二硫键、脱甲基化、形成共价交联、形成胱氨酸、形成焦谷氨酸、甲酰化、γ-羧化、糖基化、形成GPI锚、羟基化、碘化、甲基化、豆蔻酰化、氧化、蛋白水解加工、磷酸化、异戊烯化、外消旋化、硒化、硫酸化、转移RNA介导的将氨基酸加成至蛋白质，例如精氨酰化和泛素化(参见，例如Protein-Structureand Molecular Properties，第二版，T.E.Creighton，W.H.Freeman andCompany，纽约，1993；Wold，F.，Post-translational Protein ModificationsPerspectives and Prospects，Post-translational Covalent Modification of protein，B.C.Johnson编辑，Academic Press，纽约，1983；Seifter等，Meth Enzymol，182，626-646，1990；Rattan等，Ann.NY Acad.Sci.，66348-62(1992))。
将生物活性化合物共价连接到水溶性聚合物上是改变或控制这些化合物的生物扰动、药代动力学以及常为毒性的一种方法(Duncan，R.和Kopecek，J.(1984)Adv.Polym.Sci.5753-101)。已经使用多种水溶性聚合物来达到这些效果，例如聚(唾液酸)、葡聚糖、聚(N-(2-羟丙基)异丁烯酰胺)(PHPMA)、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)(PVP)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(乙二醇-共-丙二醇)、聚(N-丙烯酰吗啉(PAcM)以及聚(乙二醇)(PEG)(Powell，G.M.(1980)Polyethyleneglycol。在R.L.Davidson(编辑)Handbook of Water Soluble Gums and Resins.McGraw-Hill，纽约，第18章)。PEG具有理想的性质非常低的毒性(Pang，S.N.J.(1993)J.Am.Coll.Toxicol.12429-456)、在水溶液中非常好的溶解性(Powell，supra)、低免疫原性和抗原性(Dreborg，S.和Akerblom，E.B.(1990)Crit.Rev.Ther.Drug Carrier Syst.6315-365)。在科技文献(Clark，R.等，(1996)J.Biol.Chem.27121969-21977；Hershfield，M.S.(1997)Biochemistry andimmunology of poly(ethylene glycol)-modified adenosine deaminase(PEG-ADA)，在J.M.Harris和S.Zalipsky(编辑)Poly(ethylene glycol)中Chemistry and Biological Applications.American Chemical Society，华盛顿，，第145-154页；Olson，K.等，(1997)Preparation and characterization ofpoly(ethylene glycol)ylated human growth hormone antagonist。在J.M.Harris和S.Zalipsky(编辑)Poly(ethylene glycol)中Chemistry and BiologicalApplications.American Chemical Society，华盛顿，第170-181页)中描述了在蛋白质上含有单个或多个聚乙二醇链的PEG-缀合的或“PEG化的”蛋白治疗学。
在此使用的术语“创伤修复”是指关于愈合伤口的组织修复过程，包括但不限于封闭伤口修复。
将本说明书中引用的包括但不限于专利和专利申请的所用出版物和参考物，全文引用作为参考，如同每个单独的出版物或参考物被具体和单独地全文引用作为参考。本申请要求优先权的任何专利申请也以与出版物和参考物的上述方式相同的方式被全文引用作为参考。
实施例1切除性创伤修复模型糖尿病小鼠，如ob/ob品系，表现出延迟性创伤愈合。Stallmeyer等，Diabetologia 44471-479(2001)。ob/ob小鼠是自然出现的缺失瘦蛋白ob/ob基因的小鼠的品系，所述基因编码瘦蛋白(Ieptin)。瘦蛋白与细胞因子类I受体obRb结合，并活化细胞内的减少食欲的信号级联。由于ob/ob小鼠不能生成瘦蛋白，因此它们比较肥胖，为正常C57/B16小鼠的两倍体重。该肥胖小鼠还有其它代谢缺陷，包括产热减少、摄食过量、生育减少以及生长激素的抑制。Ring等，Endocrinol.141(1)446-449(2000)。ob/ob小鼠的创伤恢复的延迟归因于它们的糖尿病样表型。
受损创伤修复模型提供了研究特殊细胞因子对创伤修复作用的机会，所述细胞因子可例举如IL-18和生长因子如血小板衍生生长因子(PDGF)。研究表明，局部应用PDGF-β可以增进糖尿病小鼠品系db/db的创伤修复。Greenlaugh等，Am.J.Pathol.1361235-1246(1990)。该db/db品系的表型与ob/ob品系相似，但是db/db小鼠缺少瘦蛋白受体。db/db小鼠的创伤在细胞浸润、粒状组织形成中表现明显的延迟，并且表现延迟创伤愈合。血小板衍生生长因子(PDGF-β)对平滑肌细胞和成纤维细胞既是促细胞分裂剂又是化学引诱物，并且对db/db小鼠的创伤引起快速的再次表皮细胞再生。虽然以往白介素-18(IL-18)没有在创伤修复模型中作为治疗剂使用，但是研究表明，ob/ob小鼠的创伤中IL-18的表达水平增加，但蛋白产物没有增加。Kampfer等，J.Invest.Derm.113(3)369-74(1999)。由于IL-18是促炎细胞因子(Kampfer等，Eur.Cytokine Netw.11626-33(2000))，它可通过刺激细胞浸润至创伤处，在创伤愈合中起重要作用。
为了研究局部给药IL-18或PDGF-β对创伤修复的作用，使用氯胺酮(90mg/kg)/赛拉嗪(10mg/kg)混合物(cocktail)麻醉10-14周龄的雌性ob/ob小鼠。在兔耳模型中腺病毒-介导的PDGF过表达表现出修正缺血性创伤修复。Liechty等，J.Invest.Dermatol.113375-383(1999)。Liechty等证实了，复制不足的腺病毒有效地将PDGF-β转基因直接给药至创伤部位的细胞。将每只小鼠的后背的上部剃毛，交替用乙醇和聚维酮碘擦拭形成一个无菌区。用无菌生检打孔器使每只小鼠形成两个直径6mm的全厚度环形切除性创伤。将编码鼠IL-18(SEQ ID NO2)、鼠PDGF-β(SEQ ID NO3的氨基酸1-61和171-221)或者对照(空腺病毒-CMV.Null))的腺病毒(1×1010病毒粒/创伤)直接局部递送至创伤部位。盐水对照也直接递送至创伤部位。随后将Polaxamer(普卢兰尼克(Pluronic)F127在10％的磷酸盐缓冲盐(PBS)中)覆盖在创伤上，再用透明的无菌敷料覆盖。为了确定创伤愈合速率每间隔两天将创伤的周线印记至透明胶片上。当所有的创伤愈合，该研究结束时，将该透明光胶片光学扫描，并用Scion Image软件(Scion Corporation，Frederick，Maryland，U.S.A)确定表面积。该实验的结果示于图5。
通过直接克隆的方法得到对照腺病毒、Ad.mPDGF-β(SEQ ID NO3氨基酸1-61和171-221)(Sukmanm A.J.，Kallarakal，A.，Fornwald，J.，Kozarsky，K.F.，Appelbaum，E.，Shatzman，A.R.和Lu，Q.2002，Generation of recombinantadenovirus vectors by a direct cloning approach.In Gene Cloning andExpression Technologies，M.P.Weiner和Q.Lu(编辑).第341-355页.Eaton出版，Westborough，MA)。简而言之，将用于鼠PDGF-β的ORF经PCR扩增，并且将其克隆至pAC2XS的XbaI/SwaI位点，将该基因置于CMV IE启动因子的控制下。通过用限制酶PacI消化将腺病毒载体的经纯化的分子克隆DNA线性化，使ITRs暴露，并转染至HEK293细胞中用以腺病毒复苏(rescue)。通过记载的CsCl显带法(Engelhardt，J.1999.Methods foradenovirus-mediated gene transfer to airway epithelium.In Methods inMolecular Medicine，Gene Therapy Protocols，P.Robbins(编辑).第169-184页.Humana Press，Totowa)将该腺病毒扩增和纯化。通过使用生物凝胶柱(Bio-Rad)使浓缩的腺病毒除去盐分，并将其于-80℃储存在含有10％甘油的1×PBS中。使用在Osaki等，Gene Therapy 6808-815(1999)中描述的方法，可进行该Ad.m-IL-18的构建。
由于用腺病毒载体局部递送了蛋白质构建物，Ad.m-PDGF-β(SEQ IDNO3的氨基酸1-61和171-221)以及Ad.m-IL-18(SEQ ID NO2)均显著促进ob/ob切除性创伤修复模型的创伤修复。与载体对照(Ad.CMV.Null)相比较，作为阳性对照蛋白的Ad.m-PDGF-β(SEQ ID NO3的氨基酸1-61和171-221)以及Ad.m-IL-18(SEQ ID NO2)在第7.5和9.5日分别达到50％修复第0日的创伤(50％ Day Zero closure)，所述载体对照在创伤后第20日达到50％修复第0日创伤。另外，Ad.m-IL-18(SEQ ID NO2)和Ad.m-PDGF-β(SEQ ID NO3的氨基酸1-61和171-221)在20天内均加速了创伤的完全愈合。创伤之后的第22天的研究结论表明，盐水或载体对照组均没有完全愈合。已经证实了在切除性创伤修复模型中局部施用Ad.IL-18的阳性作用，研究了全身递送鼠IL-18蛋白质(SEQ ID NO2)的效果。
为了确定系统递送鼠IL-18(SEQ ID NO2)的作用，使用氯胺酮(90mg/kg)/赛拉嗪(10mg/kg)混合物麻醉10-14周龄的雌性ob/ob小鼠。在创伤过程之前的2小时，腹膜内给药小鼠多剂量(从0.1μg/0.5ml至100μg/0.5m1)的鼠IL-18蛋白质(SEQ ID NO2)或者载体(不含钙和镁的PBS)。将每只小鼠的后背的上部剃毛，交替用乙醇和聚维酮碘擦拭形成一个无菌区。用无菌生检打孔器使每只小鼠形成两个直径6mm的全厚度环形切除性创伤。将盐水直接施用至创伤，之后用透明的无菌敷料覆盖。为了确定创伤愈合速率每间隔两天将创伤的周线印记至透明胶片上。当所有的创伤愈合，该研究结束时，将该透明光胶片光学扫描，并用Scion Image软件(Scion Corporation，Frederick，Maryland，U.S.A)确定表面积。在该系统研究的整个过程中，监测小鼠体重的减少和增加。将该实验的结果示于图6。
由于系统递送经纯化的蛋白质，鼠IL-18(SEQ ID NO2)提高创伤修复的速率，并在0.1μg至100μg/小鼠/日的剂量范围内显示剂量依赖性。最有效的剂量为50和100μg/小鼠/日，与载体对照相比较，这两个剂量分别在第8和9日达到50％修复第0日创伤，载体对照在第16日达到50％修复第0日创伤。与PBS对照相比较，m-IL-18(SEQ ID NO2)治疗提高了完全修复速率。
在ob/ob切除性创伤修复模型中，局部和全身递送鼠IL-18(SEQ ID NO2)均可增强创伤修复。PDGF在我们的鼠创伤修复研究中被作为阳性对照来使用。重组人血小板来源的生长因子已经被U.S.Food and Drug Administration许可来治疗糖尿病足溃疡。Wieman等，Am.J.Surg.176745-795(1998)。许多身体疾病来自于组织损伤，这些组织损伤破坏了组织的自然构造，导致创伤。在该专利中提到的适应症均是通过用人IL-18(SEQ ID NO1)治疗可以修复的组织损伤的示例。
实施例2对切除性创伤每日局部递送人IL-18由于在鼠切除性创伤修复模型中，以腺病毒构建物局部递送鼠IL-18(SEQ ID NO2)是有效的，因此进行了将纯化的人IL-18(SEQ ID NO1)蛋白质每日直接用于上述实施例1的创伤的研究。以10μg/30μl/创伤的剂量施用人IL-18蛋白质(SEQ ID NO1)。磷酸缓冲盐(PBS)作为稀释剂对照。结果示于图7，表明与PBS对照相比较，人IL-18(SEQ ID NO1)加速创伤修复。在临床上，人PDGF已经局部应用来治疗糖尿病足溃疡。Wieman等，Am.J.Surg.176745-795(1998)。
实施例3肠粘膜炎模型癌症治疗，如化学治疗或放射，常常由于腺管(crypt)的破坏导致胃肠道的细胞毒损伤。该腺管损耗导致溃疡沿着上皮组织的裸露部位发展，引起胃肠道粘膜炎。一个密切相关的情况为，当细胞毒剂破坏口腔的上皮层时，导致溃疡发展，发生口腔粘膜炎。如果蛋白质，如人角化细胞生长因子(KGF)(SEQ ID NO4)在肠粘膜炎模型中具有活性，那么它通过刺激上皮的增殖和分化，可以作为有丝分裂因子。Potten等，Cell GrowthDiffer.12265-75(2001)。或者，人KGF(SEQ ID NO4)可以作为细胞周期抑制剂，所述抑制剂在细胞毒损伤之前诱导干细胞停止周期，因此保护了干细胞，从而，延长了腺管存活。Farrell等，Cancer Res.58933-39(1998)。同样地，在口腔粘膜炎中降低干细胞对细胞毒损伤的敏感性及/或改善接触后的再生应答的治疗，通过减少目前癌症治疗方法的副作用，将具有临床上的作用。Sonis等，J.Am.Dent.Assoc.97468-472(1978)。
采用一种分析方法来说明IL-18在粘膜炎中的作用腺管存活分析。
A.肠粘膜炎模型的腺管存活分析下述方法改良自EpiStem，Ltd.，Incubator Building，Grafton Street，Manchester，M13 9XX，UK.。
使用30只成年(10-12周龄)雄性BDF1小鼠。所用动物饲养2周用以稳定昼夜循环周期(Potten等，1977，Cell Tissue Kinet.，10，557)。将小鼠单独的放置在12小时光亮黑暗循环的SPF栅栏单元中的通风笼子(IVCs)中。整个过程中，动物可以自由摄食和饮水。整个过程符合UK Home Office(AnimalProcedures)Act 1986。将动物以，每组6只随机分成以下6组(1)照射前以及照射后腹腔注射盐水的组；(2)在照射前腹腔注射药物，在照射后注射盐水的组；(3)在照射前腹腔注射盐水，在照射后注射药物的组；(4)在照射前和照射后注射药物的组；(5)未处理对照组；以及(6)照射前腹腔注射人KGF(SEQID NO4)，在照射后注射盐水的组(阳性对照)。
利用单剂量的13Gy X-射线照射，采用全身暴露造成肠损伤。13Gy为开始的最佳中剂量，因为应该筛选出受试化合物的所有潜在保护作用(Withers等，1969，Rad.Res.，38，598)。所有动物从开始进行处理到被处死均每日称重。动物在照射4日后被处死。将小肠剥离并用Carnoy’s固定剂固定。处理所有组织用于显微解剖学(石蜡包埋)。使用Carnoy’s固定材料对每个治疗组中的小肠腺管的存活数量进行记分并使用未处理对照组进行大小校正，作为各组的“ClonoQuantTM”。对于每只小鼠，对10个肠横切片进行记分并计算每个横切片的腺管数量的平均值(Farrell等，1998，Cancer Res.，58，933)。也测量腺管的厚度来校正由大小引起的评分误差。再进行大小校正之后，对每组的每个横切片的腺管的平均数进行记分。将采用的注射方案示于下表1。蛋白质购自PeproTech，，产品目录为100-19。
表1

S＝腹膜内注射盐水D＝腹膜内注射药物KGF＝腹膜内注射阳性对照药I＝用13Gy照射C＝筛选(Cull)Gp＝组根据该方案，在09:00进行所有的注射。在15:00进行照射。
在对04/135C的研究中，考察在照射之后鼠IL-18(SEQ ID NO2)对肠腺管存活的作用，该考察是在由EpiStem Ltd.EpiStem’s CLONOQUANT系统协约下进行的，对小肠的横切片中的再生腺管进行识别和定量。在细胞毒损伤之后，再生的腺管迅速增多，并且十分容易从死亡的腺管中区分。人KGF(SEQ ID NO4)的剂量为6.25mg/kg/日，并在该研究中作为阳性对照。鼠IL-18(SEQ ID NO2)的剂量为5mg/kg/日。将关于每个腺管周边的腺管的存活数量的数据显示在图6中。
下表2中总结了从放射诱发粘膜炎模型中得到的数据。用于放射诱发的粘膜炎的研究中的阳性对照人KGF(SEQ ID NO4)，在于照射之前给药3天的情况下显示出良好的活性。人KGF(SEQ ID NO4)组在存活腺管的数量上显示为盐水对照组的4倍。鼠IL-18(SEQ ID NO2)在于照射之前给药3天的情况下，具有与人KGF(SEQ ID NO4)相当的活性，其在腺管存活方面显示出为盐水对照组的3倍。与盐水对照组比较，当在照射前和照射后均给药鼠IL-18(SEQ ID NO2)时，腺管存活的数量提高至2倍。当仅在照射之后给药鼠IL-18(SEQ ID NO2)时效果最小，对存活腺管仅导致提高至1.6倍。在照射之前给药鼠IL-18(SEQ ID NO2)3天是最有效的治疗方案。
虽然化学治疗和放射治疗对于杀死癌细胞是成功的治疗方法，但是健康的组织也同时受到破坏。当胃肠道上皮层缺乏抵抗力时，会出现溃疡和腺管破坏，给患者带来痛苦，患者不能进食并容易受到感染。另外，粘膜炎的发展将导致病人在完成化学治疗或放射治疗的全程治疗方案中缺少顺应性。在鼠模型中，KGF改善了放射和化学治疗引起的口腔和胃肠道上皮的损伤。已经显示出，重组[人]KGF可以减轻接受氟尿嘧啶+亚叶酸治疗的转移性结肠癌患者的口腔粘膜炎。Meropol等，J.Clin.Oncol.211452-1458(2003)。在放射诱发的粘膜炎模型中，鼠IL-18(SEQ ID NO2)已经显示出对保护肠腺管的有效性，并可以用作对人的缓和治疗。由于IL-18已经在放射诱发的粘膜炎中显示出阳性作用，因此它也可以用于治疗口腔粘膜炎中的受损上皮组织。
表2.
原始数据每个腺管环状面的存活腺管的数量

序列表<110>史密丝克莱恩比彻姆公司(SMITHKLINE BEECHAM CORPORATION)DEDE，KimberlyLEE，Judithann<120>给药人IL-8治疗创伤的方法<130>PU60998<140>Herewith<141>2005-08-05<150>60/603,012<151>2004-08-20<160>4<170>FastSEQ for Windows Version 4.0<210>1<211>157<212>PRT<213>人(Homo sapien)<400>1Tyr Phe Gly Lys Leu Glu Ser Lys Leu Ser Val Ile Arg Asn Leu Asn1 5 10 15Asp Gln Val Leu Phe Ile Asp Gln Gly Asn Arg Pro Leu Phe Glu Asp20 25 30Met Thr Asp Ser Asp Cys Arg Asp Asn Ala Pro Arg Thr Ile Phe Ile35 40 45Ile Ser Met Tyr Lys Asp Ser Gln Pro Arg Gly Met Ala Val Thr Ile50 55 60Ser Val Lys Cys Glu Lys Ile Ser Thr Leu Ser Cys Glu Asn Lys Ile65 70 75 80Ile Ser Phe Lys Glu Met Asn Pro Pro Asp Asn Ile Lys Asp Thr Lys85 90 95Ser Asp Ile Ile Phe Phe Gln Arg Ser Val Pro Gly His Asp Asn Lys100 105 110Met Gln Phe Glu Ser Ser Ser Tyr Glu Gly Tyr Phe Leu Ala Cys Glu115 120 125Lys Glu Arg Asp Leu Phe Lys Leu Ile Leu Lys Lys Glu Asp Glu Leu130 135 140Gly Asp Arg Ser Ile Met Phe Thr Val Gln Asn Glu Asp145 150 155<210>2<211>157<212>PRT<213>小鼠(Mus musculus)<400>2Asn Phe Gly Arg Leu His Cys Thr Thr Ala Val Ile Arg Asn Ile Asn15 10 15Asp Gln Val Leu Phe Val Asp Lys Arg Gln Pro Val Phe Glu Asp Met20 25 30Thr Asp Ile Asp Gln Ser Ala Ser Glu Pro Gln Thr Arg Leu Ile Ile35 40 45
Tyr Met Tyr Lys Asp Ser G1u Val Arg Gly Leu Ala Val Thr Leu Ser50 55 60Val Lys Asp Ser Lys Met Ser Thr Leu Ser Cys Lys Asn Lys Ile Ile65 70 75 80Ser Phe Glu Glu Met Asp Pro Pro Glu Asn Ile Asp Asp Ile Gln Ser85 90 95Asp Leu Ile Phe Phe Gln Lys Arg Val Pro Gly His Asn Lys Met Glu100 105 110Phe Glu Ser Ser Leu Tyr Glu Gly His Phe Leu Ala Cys Gln Lys Glu115 120 125Asp Asp Ala Phe Lys Leu Ile Leu Lys Lys Lys Asp Glu Asn Gly Asp130 135 140Lys Ser Val Met Phe Thr Leu Thr Asn Leu His Gln Ser145 150 155<210>3<211>241<212>PRT<213>人(Homo sapien)<220>
<221>SIGNAL<222>(-241)...(20)<400>3Met Asn Arg Cys Trp Ala Leu Phe Leu Pro Leu Cys Cys Tyr Leu Arg-20 -15 -10 -5Leu Val Ser Ala Glu Gly Asp Pro Ile Pro Glu Glu Leu Tyr Glu Met1 5 10Leu Ser Asp His Ser Ile Arg Ser Phe Asp Asp Leu Gln Arg Leu Leu15 20 25His Arg Asp Ser Val Asp Glu Asp Gly Ala Glu Leu Asp Leu Asn Met30 35 40Thr Arg Ala His Ser Gly Val Glu Leu Glu Ser Ser Ser Arg Gly Arg45 50 55 60Arg Ser Leu Gly Ser Leu Ala Ala Ala Glu Pro Ala Val Ile Ala Glu65 70 75Cys Lys Thr Arg Thr Glu Val Phe Gln Ile Ser Arg Asn Leu Ile Asp80 85 90Arg Thr Asn Ala Asn Phe Leu Val Trp Pro Pro Cys Val Glu Val Gln95 100 105Arg Cys Ser Gly Cys Cys Asn Asn Arg Asn Val Gln Cys Arg Ala Ser110 115 120Gln Val Gln Met Arg Pro Val Gln Val Arg Lys Ile Glu Ile Val Arg125 130 135 140Lys Lys Pro Ile Phe Lys Lys Ala Thr Val Thr Leu Glu Asp His Leu145 150 155Ala Cys Lys Cys Glu Thr Ile Val Thr Pro Arg Pro Val Thr Arg Ser160 165 170Pro Gly Thr Ser Arg Glu Gln Arg Ala Lys Thr Pro Gln Ala Arg Val175 180 185Thr Ile Arg Thr Val Arg Ile Arg Arg Pro Pro Lys Gly Lys His Arg190 195 200Lys Phe Lys His Thr His Asp Lys Ala Ala Leu Lys Glu Thr Leu Gly205 210 215 220Ala<210>4
<211>164<212>PRT<213>小鼠(Mus musculus)<400>4Met Cys Asn Asp Met Thr Pro Glu Gln Met Ala Thr Asn Val Asn Cys1 5 10 15Ser Ser Pro Glu Arg His Thr Arg Ser Tyr Asp Tyr Met Glu Gly Gly20 25 30Asp Ile Arg Val Arg Arg Leu Phe Cys Arg Thr Gln Trp Tyr Leu Arg35 40 45Ile Asp Lys Arg Gly Lys Val Lys Gly Thr Gln Glu Met Lys Asn Asn50 55 60Tyr Asn Ile Met Glu Ile Arg Thr Val Ala Val Gly Ile Val Ala Ile65 70 75 80Lys Gly Val Glu Ser Glu Phe Tyr Leu Ala Met Asn Lys Glu Gly Lys85 90 95Leu Tyr Ala Lys Lys Glu Cys Asn Glu Asp Cys Asn Phe Lys Glu Leu100 105 110Ile Leu Glu Asn His Tyr Asn Thr Tyr Ala Ser Ala Lys Trp Thr His115 120 125Asn Gly Gly Glu Met Phe Val Ala Leu Asn Gln Lys Gly Ile Pro Val130 135 140Arg Gly Lys Lys Thr Lys Lys Glu Gln Lys Thr Ala His Phe Leu Pro145 150 155 160Met Ala Ile Thr
权利要求
1.一种在需要治疗的患者中治愈创伤的方法，包括向所述患者给药治疗有效剂量的人IL-18多肽(SEQ ID NO1)的步骤。
2.如权利要求2所述的方法，其中所述创伤选自皮肤创伤、外科创伤、腿部溃疡、糖尿病溃疡、粘膜炎以及肺损伤。
3.如权利要求2所述的方法，其中经胃肠外给药途径给药人IL-18。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述胃肠外给药选自皮下给药、肌内给药、静脉给药或和鼻内给药。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述粘膜炎为口腔粘膜炎。
6.如权利要求2所述的方法，其中所述粘膜炎为肠粘膜炎。
7.一种在需要治疗的患者中治愈创伤的方法，包括向所述患者给药药物组合物的步骤，所述药物组合物包括有效量的人IL-18多肽(SEQ ID NO1)和载体的组合。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述创伤选自皮肤创伤、外科创伤、腿部溃疡、糖尿病溃疡、粘膜炎以及肺损伤。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述粘膜炎为口腔粘膜炎。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述粘膜炎为肠粘膜炎。
11.如权利要求2所述的方法，其中经胃肠外给药途径给药所述药物组合物。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述胃肠外给药选自皮下给药、肌内给药、静脉给药或和鼻内给药。
13.如权利要求8所述的方法，其中所述创伤为皮肤创伤，并且进一步地向所述患者局部给药所述药物组合物。
全文摘要
本发明一般涉及人IL－18在治疗皮肤创伤、外科创伤、腿部溃疡、糖尿病患者溃疡、胃肠道粘膜炎、口腔粘膜炎以及肺损伤中的用途，所述人IL－18也被认为是干扰素－γ－诱导因子(IGIF)。
文档编号A61K45/00GK101039696SQ200580033819
公开日2007年9月19日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年8月20日
发明者朱迪森·李, 金伯利·A·戴德 申请人:史密丝克莱恩比彻姆公司