Nrg1-erbb4复合体在制备治疗心肌缺血的药物中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于基因和蛋白的功能与应用领域，涉及神经调节蛋白I(NRGl)与其酪氨 酸蛋白激酶受体ERBB4的复合体（NRG1-ERBB4复合体）的应用，特别涉及NRG1-ERBB4复合 体在制备治疗心肌缺血的药物中的应用。
【背景技术】
[0002] 据统计，心血管疾病发病率在全球非传染性疾病中居首位，具有"发病率高、致残 率高、死亡率高、复发率高、并发症多"，即"四高一多"的特点，是一种严重威胁人类健康的 疾病。尽管近年来对心血管疾病的预防、诊断及治疗都有很大的进展，其发病率及死亡率 仍居高不下。现有的治疗方法都有其局限性：如冠状动脉血管重建术无法避免心肌损伤， 20-37%的病人中并发了心肌梗死，逐渐出现心脏功能衰竭等症状；而心脏移植术供体有 限，创伤大，术后易发生排斥反应等并发症。因此，寻求高效、高靶向性、低创、低毒性的治疗 方法成了当务之急。
[0003] 干细胞是一群原始且未分化的细胞，可自我复制，在特定条件下，具有分化成其他 种类成熟细胞的能力，因此又被称为"万能细胞"。它们参与胚胎及组织的发育及成熟过程， 而对于组织或器官受损后的修复或再生，这些自身特点也使得干细胞成为潜力极大的治疗 手段。骨髓间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSC)在动物模型及临床试验中都显 示出极大的应用潜力和治疗效果，是研宄最广、安全性最好、效果最显著的干细胞类型。尽 管MSC的作用机制尚未被完全阐明，其强大的旁分泌功能在多种疾病中的疗效已经得到证 实。MSC可分泌多种营养性及具有免疫调节活性的因子，抑制细胞凋亡，促进细胞的存活及 增殖，降低缺血部位的炎症反应，保护受损的心肌细胞，招募内源性心肌干细胞进行组织修 复，大大减少了心梗后发生心肌损伤及功能紊乱的几率。局部注射MSC的培养上清可显著 缩小心梗面积，改善左室功能。研宄发现，MSC分泌的bFGF、VEGF、SDF-l、Angiopoietin_l、 HGF、IGF、PDGF、SFRP、TGF、MMP9等有利于损伤的修复，是MSC发挥保护作用的关键因子。然 而，通过静脉系统给入或局部注射的MSC到达梗死部位后，由于局部缺血缺氧的环境无法 提供细胞存活所需的营养物质，移植细胞的存活率低，很大程度上限制了干细胞的治疗作 用。因此，对MSC进行充分改造，使之更能耐受病灶内的恶劣环境，成为今年研宄的热点之 〇
[0004] 实验表明，对MSC进行基因改造可改善细胞的生物学特性，包括存活率，迀移性， 抗凋亡能力等^比如，在MSC中过表达Bcl_2(B_cell lymphoma 2)蛋白，可增强移植细胞 的体内存活，有助于心梗后左室功能的恢复[Figeac，F.，et al.，Nanotubular crosstalk with distressed cardiomyocytes stimulates the paracrine repair function of mesenchymal stem cells. Stem Cells，2014. 32 (I) :p. 216-30. ] D 同样，在 MSC 中过表达 促生长因子l(insulin_like growth factor 1，IGFl)可诱导干细胞的迀移，促进新生血 管形成，从而改善心脏缺血状态[Haider，H.，et al.，IGF_l-0verexpressing mesenchymal stem cells accelerate bone marrow stem cell mobilization via paracrine activation of SDF-Ialpha/CXCR4signaling to promote myocardial repair. Circ Res, 2008. 103 (11) :p. 1300-8.]。然而，以往的研宄在目标基因的筛选上，只注重该基因对 细胞本身或体内未分化的干细胞的作用，从未关注其对成熟心肌细胞的影响，而后者亦为 参与心脏修复和组织再生的重要环节，因此，筛选并鉴定出同时对移植细胞本身和成体心 肌细胞具有保护作用的关键基因或信号通路具有更贴近实际需要的应用潜力。
[0005] 最近Bersell等人的研宄发现，神经调节蛋白I (neuregulinl，NRGl)可 刺激成熟的心肌单核细胞重新进入分裂周期[Bersel 1，K.，et al.，Neuregulinl/ ErbB4signaling induces cardiomyocyte proliferation and repair of heart injury. Cell, 2009. 138(2) :p. 257-70.]。靶向性地导入NRGl或其酪氨酸蛋白激酶受体ERBB2或 ERBB4对心梗有保护作用。NRGl属于表皮生长因子家族，通过与酪氨酸激酶受体ERBB结合， 介导细胞接触及信号传递，在心脏的发育及成熟过程中至关重要。重组人NRGl已被用于慢 性心力衰竭的临床试验（ClinicalTrials.gov identifiers NCT01131637，NCT01258387)， 在纠正心衰、改善心肌重构上初见成效。ERBB2是一个共受体，不具有配体结合域， 但可与ERBB4形成ERBB2/ERBB4异二聚体，后者可与配体NRGl结合并发挥作用。而 ERBB4除了可以与ERBB2形成异二聚体外，自身亦可形成同二聚体，与其配体NRGl结 合。NRG1-ERBB通路激活后，可启动下游的PI3K/Akt信号转导，从而促进细胞的增殖，分 裂和存活。尽管这些研宄结果都提示NRGl有望成为治疗心梗的有效手段，但亦有其不 足之处：其一，NRGl在体内的半衰期极短（约30分钟），为制定给药时间及间歇造成困 难；其二，在成体心脏中只有大约10%的心肌细胞为单核细胞，其中只有0. 3%的单核心 肌细胞对NRGl刺激产生反应，重新进入分裂周期[Bersell，K.，et al·，Neuregulinl/ ErbB4signaling induces cardiomyocyte proliferation and repair of heart injury. Cell, 2009. 138(2) :p. 257-70.];其三，NRGl的刺激呈受体依赖性，靶细胞是否表达ERBB受 体决定其是否对NRGl作出反应。因此，如何使NRGl持续且稳定地释放到病灶局部，是目前 急需解决的重要课题。
【发明内容】
[0006] 本发明的第一个目的是提供神经调节蛋白I(NRGl)与其酪氨酸蛋白激酶受体 ERBB4的复合体（NRG1-ERBB4复合体）在制备治疗心肌缺血的药物中的应用。
[0007] 根据本发明所述的在制备治疗心肌缺血的药物中的应用，所述NRG1-ERBB4复合 体作为基因修饰MSC的靶标。
[0008] 本发明的第二个目的是提供以NRG1-ERBB4复合体为靶标的治疗心肌缺血的药 物。
[0009] 本发明所述的药物是能在病灶局部过表达ERBB4,从而反馈性地上调其配体NRGl 的表达，形成NRG1-ERBB4-NRG1的自反馈通路的药物。
[0010] 优选地，所述的药物是ERBB4基因修饰的骨髓间充质干细胞（MSC)。该MSC具有增 强的对缺氧环境的耐受力，又能在病灶局部过表达ERBB4,通过NRG1-ERBB4-NRG1的自反馈 通路保持病灶局部高水平NRGl的浓度，改善并增强MSC对于心肌缺血的治疗效果。
[0011] 本发明首次筛选并鉴定出同时对移植细胞本身和成体心肌细胞具有保护作 用的关键基因或信号通路，揭示了 NRGl和ERBB4两者结合能够成为基因修饰MSC的 靶标而用于制备治疗心肌缺血的药物。在本发明中，利用慢病毒系统在MSC中过表达 ERBB4 (MSC-ERBB4)，反馈性的上调了其配体NRGl的表达，不仅提高了移植细胞在体内的存 活率，且MSC-ERBB4通过上调NRGl的表达，保护心肌细胞。药物的筛选、制备及剂量优化一 直是临床心肌缺血治疗的难题之一，在治疗心肌缺血的药物研发过程中应特别关注一些对 成熟心肌细胞具有保护作用的关键性蛋白的影响。本发明首次证实了 NRG1-ERBB4-NRG1自 反馈通路的存在，既可增强间充质干细胞本身对缺氧的耐受力，增高的NRGl又可促进成熟 心肌细胞的增殖。因此，NRG1-ERBB4复合体可以作为靶标，对于临床心肌缺血药物的筛选、 制备及剂量优化具有重要意义。
【附图说明】
[0012] 图IA为第