用于治疗胰功能异常的方法
【专利说明】用于治疗胰功能异常的方法
[0001] 本申请是2009年11月19日提交的名称为"用于治疗胰功能异常的方法"的第 200980155054. 2号中国专利申请的分案申请。 发明领域
[0002] 本发明涉及在有需要的对象中改善胰功能的方法。是方法可用于治疗和/或预防 和/或延缓病症的发病或进展，其中所述病症由胰功能异常导致或与胰功能异常相关联， 例如，由不正常的胰内分泌或外分泌功能所导致。
[0003] 发明背景
[0004] 胰是脊椎动物的消化和内分泌系统中的多功能的腺体器官。其既是内分泌腺体 (产生若干激素胰岛素、胰高血糖素、和促生长素抑制素），也是外分泌腺体（分泌胰液，其 含有传递至小肠的消化酶）。胰液中的酶帮助进一步分解食糜（chyme)中的碳水化合物、蛋 白、和脂肪。
[0005] 胰具有内分泌功能的部分由众多的细胞簇构成称作朗格汉斯胰岛。根据其分泌在 胰岛中主要由四类细胞类型：α细胞分泌胰高血糖素、β细胞分泌胰岛素、δ细胞分泌促 生长素抑制素、以及PP细胞分泌胰多肽。胰岛是内分泌细胞的紧凑集合，其排列成簇和线 状（cord)并且还含有毛细血管网。胰岛的毛细血管以直接与血管接触的内分泌细胞的层 进行排列，并且大部分内分泌细胞直接与血管接触，这是通过细胞质的过程或者或者通过 直接的并置（apposition)。
[0006] 与分泌激素至血液的内分泌胰相反，外分泌胰产生消化酶（例如，胰蛋白酶原、 胰凝乳蛋白酶原、弹性蛋白酶、羧肽酶、胰脂肪酶、和淀粉酶）以及碱性液体，并响应小肠激 素而通过外分泌管道系统分泌苏和胆囊收缩素将这些分泌至小肠。消化酶是由外分泌胰的 腺泡细胞产生和分泌的。沿胰排列的特定细胞，称作泡心细胞，将碳酸氢盐-和盐-富集 的溶液分泌至小肠内。
[0007] 胰功能异常可导致胰所产生的激素和/或酶过量生产或生产不足。与胰功能异常 相关或由其引起的病症包括糖尿病、极性或慢性胰炎、胰酶缺乏或胰肿瘤。
[0008] 糖尿病（DM)是一种最常见的慢性内分泌疾病，遍及所有的年龄组和人群，并且 由胰功能异常所引起。DM在全世界影响超过一亿人。单单在美国，就有超过一千二百万对 象被诊断为患有DM，每年新增诊断600, 000例。
[0009] DM是一组疾病的诊断术语，该组疾病特征在于不正常的碳水化合物（例如，葡 萄糖）内稳态或代谢，导致血糖升高。这些疾病包括互相关联的代谢、血管、和神经病性组 分。DM的各种组分由胰的内分泌和/或外分泌功能所引起。例如，代谢组分，通常特征是 高血糖，包括由激素（特别是胰岛素）分泌的缺失或显著降低引起的碳水化合物、脂肪和 蛋白代谢的改造（即，内分泌功能）和/或胰岛素作用无效。在外分泌水平，胰产生各种 涉及食物消化的酶。例如，胰产生淀粉酶，而在DM中可能分泌不足量的此种酶来消化碳 水化合物，导致外分泌胰机能不全、营养不良和体重减轻。因此，胰的内分泌和外分泌功 能都对DM的代谢组分有贡献。DM的血管组分包括血管畸形，导致心血管、视网膜、和肾脏 的并发症。外周和自主神经系统的畸形也是DM的组分。
[0010] DM在遗传上由循环胰岛素的量的减少和/或对象中对胰岛素相应的细胞的减少 而引起。胰岛素在碳水化合物、脂肪、和蛋白质的代谢中是必须的。胰岛素通过使葡萄糖进 入肌肉细胞和脂肪细胞以及通过刺激葡萄糖转化成糖原（糖原生成）作为碳水化合物的储 存，从而降低血液葡萄糖水平。胰岛素还抑制所储存的葡萄糖从肝糖原释放（糖原分解）， 并减缓了脂肪降解成甘油三酸酯、游离脂肪酸、和酮。此外，胰岛素减缓了蛋白分解产生葡 萄糖（糖原异生）。胰岛素是由胰的胰岛中的β细胞生成和分泌的。
[0011] 有若干种类型的糖尿病，包括I型（也称作胰岛素-依赖型糖尿病或IDDM)和II 型（也称作非胰岛素-依赖型糖尿病或NIDDM)、妊娠糖尿病和糖尿病前期（或者受损的葡 萄糖代谢）。当然，糖尿病最常见的两种形式是I型和Π 型糖尿病。I型糖尿病（或胰岛 素-依赖型糖尿病；IDDM)是由胰β细胞的缺失、破坏或损失所引起的，导致胰岛素的绝 对缺乏。II型糖尿病（非胰岛素-依赖型糖尿病；NIDDM)是特征在于胰岛素抗性的异型的 疾病。
[0012] I型糖尿病
[0013] I型糖尿病的总发病率单单在美国大约是每100, 000人15例。在美国大约所有 糖尿病病例中5-15%是I型糖尿病病例，医师诊断每年新增病例约10, OOOnew例。国际 上来说，I型糖尿病的分辨率从中国的每100, 〇〇〇人约〇. 61例至撒丁岛的每100, 000人 约34. 5例，而在芬兰每100, 000人超过40例。许多国家也报道在过去20年I型糖尿病 的分辨率已经翻番。
[0014] I型糖尿病的急性临床发作的特征在于一些症状如高血糖、多尿症、烦渴、体重降 低、或视力模糊，单独的或组合的症状，随后几天或几周有酮酸中毒。通常，该疾病的急 性发作被认为之前是长期的无症状潜伏期，期间分泌胰岛素的β-cells日益被对象的免 疫系统所破坏。
[0015] 在健康个体中，胰通常含有1-1. 5百万个胰岛；并且大约80%的胰岛细胞islet 是产胰岛素的β-细胞。当少于10%的这些β-细胞残存时，糖尿病的临床症状开始显 现。
[0016] 由胰β-细胞的损失所导致的胰岛素供应和需求之间的失谐会引起不正常 的葡萄糖、脂质、和蛋白质的代谢。胰岛素缺乏可以引起高血糖和血糖过多性脱水 (hyperglycemic dehydration)、游离脂肪酸的水平升高、血清酮的水平升高、甘油三酸酯 的水平升高、极低密度脂蛋白（VLDL)的水平升高、支链氨基酸水平的升高、蛋白合成的降 低、以及酮酸中毒。具有I型糖尿病的对象可能会患有任何的一或多种不同的血管和神经 性的并发症。例如，I型糖尿病患者心脏病发作的几率是非糖尿病患者的两倍；他们患坏疽 的几率是5倍；患有完全肾衰竭的几率是17倍，失去视力的几率是25倍。
[0017] I型糖尿病的治疗/预防
[0018] 目前，通过施用外源胰岛素、锻炼和饮食控制来治疗I型糖尿病。这些形式的治 疗并不纠正对胰的损害（即，替换被破坏的胰岛细胞），而是替换胰岛细胞所产 生的生长因子或者尝试避免对这些因子的需求。
[0019] 大部分患有I型糖尿病的患者需要某种形式的胰岛素治疗。那时，此种治疗通常 需要监测对象的血液葡萄糖和/或胰岛素水平，并在需要的时候注射重组的或纯化的胰岛 素。新形式的胰岛素也在开发中以使得能够鼻部或口服施用。然而，此种形式的治疗需要 对象连续不断地监测以及需要在对象的一生中每天至少施用一次胰岛素。如果对象忘记施 用胰岛素或者施用了过多的胰岛素，就会有发展出例如，高血糖、低血糖或酮酸症的风险。
[0020] 目前用于治疗I型糖尿病的另外的化合物包括例如，磺酰脲、双缩胍，α-葡糖苷 酶抑制剂或噻唑烷二酮。然而，每个这些化合物也具有明显的缺陷。例如，磺酰脲引起 低血糖和超高胰岛素血症；双缩胍引起乳酸性酸中毒；α -葡糖苷酶抑制剂引起肠胃副作 用；而噻唑烷二酮具有长期存在的作用，与体重之间相关联并且需要频繁的测试肝功能。
[0021] 胰高血糖素样肽-I (GLP-I)也被鉴定为糖尿病可能的治疗剂。此种肽 诱导胰和十二指肠同源异型框因子-I(PDX-I)的表达，PDX-I是在胰发育、β-细 胞分化、和β -细胞功能保持中发挥重要作用的转录因子（Babu et al.，Mol Endocrinol. 20:3133-3145, 2006)。PDX-I涉及诱导葡萄糖感受和代谢的表达，如GLUT2， 葡糖激酶和胰岛素。GLP-I被建议为潜在的治疗剂是因为其可以诱导胰β细胞在对象 中扩展，以及刺激膜岛素表达（Buteau，Diabetes and Metabolism，34:S73-S77,2008)。 然而，使用临床可用的能够提高GLP-I细胞内可用性的物质，如口服的活性二肽基肽 酶-4 (DPPIV)抑制剂或可注射的GLP-I类似物，已被局限于治疗轻度的II型糖尿病。这 些物质相对较短的半衰期、需要频繁的施用、以及在严重的β细胞损失的病例中相对缺乏 效力，已经排除了他们被用作胰岛素节约剂用于I型糖尿病或其它胰岛素依赖性患者的可 能。即使是可口服的GLP-I类似物也具有短的半衰期并需要每日高剂量施用。
[0022] 其它治疗选择包括胰岛移植，其已显示可降低胰岛素依赖性（Shapiro et al.，New Eng. J. Med. ,343:230-238, 2000)。然而，此种治疗的应用受到了来自捐献者的原 代人胰岛非常有限的可用性的局限，在移植过程中必须具有心跳以确保细胞存活（Burns et al. , J. Endocrinology, 103:437-443, 2004) 〇
[0023] 干细胞，例如，胚胎干细胞（ES)已被建议作为适宜的来源用于产生治疗相应量 的产胰岛素细胞。然而，分泌胰岛素的细胞还未从干细胞中产生，更不要说所需的水 平了，估计每次移植需要2-4χ10 9个β-细胞。此种基于细胞的疗法必须克服这样的困难， 即替代细胞的增殖能力必须受到严格控制以确保它们不会扩展至某种水平会引起超高胰 岛素血症或低血糖，而移植的细胞也必须避免受体免疫系统的破坏。此外，在基于ES细 胞的疗法中，必须去除任何残留的ES细胞以避免形成畸胎瘤的风险。
[0024] II型糖尿病
[0025] II型糖尿病占糖尿病病例的约90-95%，并且仅在美国每年就导致约193, 000人 死亡。II型糖尿病在所有死亡原因中排名第7位。在西方社会，II型糖尿病目前影响成年 人群的6%并且全世界的分辨率预计每年增加6%。尽管存在某些遗传性特点可能使得某 些特定个体会偏向于发展出Π 型糖尿病，但是该疾病发病率目前增长的主要原因是日益 增加的久坐的生活方式、饮食以及目前在发达国际中普遍存在的肥胖症等。II型糖尿病目 前在国际上被认为是人类健康的主要威胁之一。
[0026] II型糖尿病，在肌肉、脂肪、肝细胞不能正常响应胰岛素的时候发展出来。此种不 能响应（称作胰岛素抗性）可能是由于这些细胞上胰岛素受体的减少，或者这些细胞内信 号通路的功能异常，或者二者兼而有之。β_细胞起初通过提高其胰岛素输出来弥补此种 胰岛素抗性。随着时间的推移，这些细胞变得不能够产生足够的胰岛素以维持正常的葡萄 糖水平，表明进展至 II 型糖尿病（Kahn et al，Am. J. Med. 108:2S-8S)，2000)。
[0027] II型糖尿病的治疗
[0028] 对于II型糖尿病的常规治疗是非常有限的，并集中于尝试控制血液葡萄糖水 平以使并发症最小化或者延迟。目前的治疗目标是胰岛素抗性（二甲双胍，噻唑烷二酮 ("TZD"))，或者β-细胞释放胰岛素（磺脲，依泽那太（exanatide))。磺脲，以及其它通 过使β_细胞去极化的化合物，具有低血糖的副作用，因为它们引起不依赖于循环葡萄糖 水平的胰岛素分泌。目前疗法的其它副作用包括体重增加、随时间推移对治疗无反应、胃肠 问题、以及水肿。
[0029] -种目前经许可的药物，Januvia(sitagliptin)提高了肠降血糖素激素的血液 水平，其可以增加胰岛素分泌，降低胰高血糖素分泌并且具有其它未经有效表征的作。然 而，Januvia和其它二肽基肽酶-IV抑制剂也可以影响其它激素和肽的组织水平，并且此 类广泛的效果的长期结果还未经完整的研究。此外，此化合物不解决与胰岛素抗性相关的 问题。
[0030] 与I型糖尿病类似，GLP-I已被建议作为潜在的治疗剂用于II型糖尿病，这是由 于其诱导胰岛素分泌、诱导β_细胞扩展和恢复葡萄糖抗性细胞中的葡萄糖耐受的能力。 然而，如上所述，GLP-I及其类似物由于其非常短的半衰期而具有有限的治疗潜力。
[0031] 由前文可知，现有技术中需要用于对与胰功能相关的疾病的发作或进展进行治 疗或预防或延缓的方法和/或用于改善胰功能的方法。
[0032] 发明概述
[0033] 在导致本发明的工作中，发明人想要确定间充质前体细胞（MPC)的特定亚集对胰 功能异常的发展和/或进展的作用。本发明人使用了已知的模型，其中通过对小鼠施用链 脲菌素（STZ)来诱导胰功能异常。此化合物诱导胰岛的炎症和免疫细胞渗入，最终导致细 胞死亡和胰功能异常。STZ在胰的内分泌功能（例如，降低胰岛素产生）和胰的外分泌功 能（例如，降低淀粉酶产生）均引起功能异常。此模型也是葡萄糖代谢病的被接受的模 型，例如，I型糖尿病和II型糖尿病。
[0034] 如本文所示例的，本发明人证明了向经过STZ处理的小鼠施用STRO-Γ细胞提高 了血清胰岛素水平以及减低了血液葡萄糖水平（与经过STZ处理的但未接受STRO-Γ细胞 的小鼠相比）。本发明人也证明了 STRO-Γ细胞在胰中诱导或增加表达PDX-I的细胞的数 目，和/或增加对象中胰β细胞和/或胰岛的数目（例如，促进胰β细胞再生）。本发 明人也发现STRO-Γ细胞通过提高β细胞数目和/或降低α细胞从而恢复了胰β细胞 对胰α细胞的比率。本发明人此外还发现用STRO-Γ细胞治疗可在对象的胰中诱导血管 形成。这些数据一起，表明了 STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或由其所分泌的因子诱 导或促进胰再生和/或改善胰功能。因此，所述STRO-Γ细胞或其后代细胞或源自其的因 子能够治疗和/或预防和/或降低胰的STZ毒性作用。因此这些数据表明所述STRO-Γ细 胞或其后代细胞或源自其的一或多种因子能够治疗或预防或延缓胰功能异常的发作或者 降低胰功能异常的严重性和/或改善胰功能和/或诱导胰或其细胞的再生和/或醋精葡萄 糖代谢（例如，通过提高循环胰岛素水平）。
[0035] 本发明人的发现为用于治疗和/或预防和/或延缓胰功能异常的发作和/或延缓 胰功能异常的进展的方法提供了基础，所述胰功能异常如糖尿病。
[0036] 因此，本发明提供了用于在有需要的对象中改善胰功能的方法，该方法包括给所 述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子。
[0037] 本发明另外或者作为选择还提供用于促进或者诱导对象中胰再生的方法（例如， 在患有胰功能异常的对象中），所述方法包括给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代 细胞和/或衍生自其的可溶因子。例如，该方法诱导或促进新的β细胞和/或胰中微血 管的产生。
[0038] 本发明另外或者作为选择还提供用于诱导或促进胰β细胞和/或胰岛的再生的 方法，该方法包括给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶 因子。
[0039] 本发明另外或者作为选择还提供用于在对象中降低的血液葡萄糖水平和/或增 加血液/血清胰岛素水平的方法，该方法包括给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代 细胞和/或衍生自其的可溶因子。
[0040] 本发明另外或者作为选择还提供用于在对象中增加胰β细胞的数目和/或用于 增加胰β细胞相对于胰α细胞的数目和/或用于降低胰α细胞的数目和/或用于增加 胰岛的数目的方法，该方法包括给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍 生自其的可溶因子。
[0041] 本发明另外或者作为选择还提供用于在对象的胰中增加胰和十二指肠同源异型 框因子-I(PDX-I)的表达和/或用于增加表达的rox-ι的细胞的数目的方法，该方法包括 给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子。
[0042] 本发明另外或者作为选择还提供用于在对象的胰中诱导或促进动脉发生或血管 发生的方法，该方法包括给所述对象施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其 的可溶因子。
[0043] 本发明另外或者作为选择还提供用于在对象中增加胰β细胞前体的数目或者诱 导或促进胰β细胞前体的增殖的方法，该方法包括给所述对象施用STRO-r细胞和/或 其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子。
[0044] 在一个实例中，对象患有胰功能异常。
[0045] 在一个实例中，所述胰功能异常与胰的内分泌功能和/或胰的外分泌功能的功能 异常相关或由其所引起。优选地，所述胰功能异常导致胰功能降低或与胰功能降低相关， 例如，胰的内分泌功能减低或胰的外分泌功能降低。
[0046] 在本发明的一个实例中，胰功能异常关联或引起碳水化合物代谢病。此种碳水化 合物代谢病可由胰的内分泌和/或外分泌功能异常所引起。在一个实例中，所述碳水化合 物代谢病由胰的胰岛素生产降低所引起。在另一个实例中，所述碳水化合物代谢病是由胰 高血糖素水平升高所引起（例如，α细胞的数目增加和/或胰高血糖素的表达和/或产生 和/或分泌增加）。在另一个实例中，所述碳水化合物代谢病是由胰的淀粉酶生产降低所 引起。技术人员根据本文的说明会意识到，碳水化合物代谢病（或胰功能异常）未必仅由 胰的功能来表征。例如，碳水化合物代谢病也可以由胰岛素抗性和/或由血管组分和/ 或由神经病变的组分来进行表征。在本发明的一个实例中，所述胰功能异常是糖尿病，例 如，I型糖尿病或Π 型糖尿病。
[0047] 优选地，本发明的方法包括施用有效量的或者治疗有效量的或者预防有效量的 STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子。在一个实例中，该方法包括 施用STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子的量足以诱导对象中胰岛 素生产，优选诱导胰岛素的生产至少约1周或2周或3周或4周。
[0048] 在一个实例中，将所述STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因 子直接施用至对象的血流中，然而并不排除其它的施用部位。优选地，将所述STRO-Γ细 胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子全身性地施用。例如，将所述STRO-Γ细 胞和/或其后代细胞和/或衍生自其的可溶因子静脉内、动脉内、施用至大动脉内、至心脏 的心房或心室内或者至与胰相连的血管内，例如，腹部大动脉、上肠系膜动脉、胰十二指肠 动脉或脾动脉。在优选的实例中，将所述STRO-Γ细胞和/或其后代细胞和/或衍生自其