一种Nogo-A受体结合肽及其衍生物与应用

文档序号:9342241阅读:525来源:国知局
一种Nogo-A受体结合肽及其衍生物与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医药领域,具体涉及一种Nog0-A受体结合肽及其衍生物与应用。
【背景技术】
[0002] 随着人类寿命的延长,人口老龄化问题日益突出,一些中枢神经系统(central neverous system, CNS)的疾病发病率越来越高,而有效治疗手段缺乏。主要原因是中枢神 经系统是处理信息的人体司令部,其功能依赖于大量的基本结构单位神经元所形成的神经 网络。由于神经元本身不能分裂,一旦神经元受损只能通过神经突起的再生长而达到神经 网络的重新连接,进而达到功能的恢复,而受损神经元本身再生的能力很弱,这就导致了主 要的中枢神经损伤疾病没有很好的疗效。中枢神经损伤疾病包括有神经外伤、脑中风、神经 退行性疾病等。目前这类疾病还没有有效的药物能让病人的神经功能得以恢复。哺乳动物 外周神经(peripheral neverous system, PNS)损伤后有很强的再生能力,而中枢神经系统 (CNS)再生能力很差,损伤后的突起及神经元几乎不能再生。由于这个原因, CNS外伤、中风 等疾病都不能完全恢复其感觉、运动和认知功能。早在1913年,Cajal就认识到神经再生 的能力受到外在因素限制。他观察到如果损伤视束,视束本身没有再生能力。如果将外周 神经移植物缝合到损伤处,一些突起能够生长进去。他认为,中枢通路不能再生是由于神经 元所处的神经胶质环境造成的。许多年过去,Cajal的观察被人们遗忘。一直到1970年, 许多临床和神经学家都相信中枢神经再生是不可能的。
[0003] I988 年,Schwab 和 Caroni 在培养背根神经节细胞(dorsal root ganglia, DRG) 和诱导分化神经母细胞瘤中加入来源于PNS的鞘磷酯或CNS的鞘磷酯或少突胶质细胞,发 现CNS的鞘磷酯或少突胶质细胞能引起生长锥的崩溃,突起生长受抑制,而来源于PNS的鞘 磷酯对其生长没有影响。这表明CNS的再生障碍与CNS的鞘磷酯有关。他们用SDS-PAGE 方法从成体中枢髓磷脂中分离出大小为35kD和250kD两个蛋白质,取名为NI-35/250,有特 别地抑制DRG和神经母细胞瘤突起生长的作用。而且用此制备的抗体能在一定程度上提高 脊髓损伤后皮质脊髓通路的再生。
[0004] 2000年,3个研究小组独立的确定了 NI-250的编码序列,并命名为Nogo-A。Nogo 基因通过不同的剪接能产生3种变异体:N〇g〇-A(1162个氨基酸),N〇g〇-B(373个氨基酸) 和Nogo-C (199个氨基酸)。他们的C-末端含有相同的188个氨基酸,这188个氨基酸与 reticulon(RTN)基因家族成员具有同源性。Reticulon是由内质网相联系的蛋白质组成的 一个家族,大部分蛋白质功能还不清楚,为了和已发现的其它3种相区别,Nogo蛋白又被称 为RTN4。3个Nogo异构体含有两个疏水区,使蛋白质两次跨膜。两个跨膜区之间的细胞表 面中间环区域,有一段长度为66个氨基酸的肽段,称为Nogo-66,它具有抑制轴突生长的活 性。Nogo-A另一个具有抑制突起生长活性的区域为Nogo-A 544 725。它处在蛋白质的N末端, 所以也称之为氨基-Nogo-A(amino-Nogo-A)。不久便找到了与Nogo-66结合的Nogo-66的 受体(nogo_66receptor, NgR)。后来又发现了另外两个同源的NgR,因此与Nogo-66结合的 受体后来又被称为NgRl。Nogo-A主要在少突胶质细胞中表达,但在许多神经元中也能表 达。
[0005] 除Nogo-A以外,另两个髓磷脂来源的生长抑制分子,髓磷脂相关糖蛋 白(oligodendrocyte-myelin glycoprotein, 0MG)和少突细胞髓磷脂糖蛋白 (myelin-associated glycoprotein, MAG)也能结合NgR,产生抑制效应。NgR是一种糖基磷 脂酰肌醇锚定(glycosylphosphatidyl-anchored,GPI_anchored)的蛋白质,由 473 个氨基 酸组成。该蛋白N端富含亮氨酸重复序列(leucine-rich repeat, LRR)的结构域,其C末 端富含半胱氨酸结构。NgR借助于C末端的GPI结构附着于细胞膜表面。NgR并不是跨膜 蛋白,而是GPI锚定的蛋白质,向细胞内传递信号需要其它蛋白质参与,共同形成受体复合 物来传导信号。NgR受体复合物中的p75NTR和LING0-1能够转导生长抑制信号。进一步 研究发现,在许多成体神经元表达的肿瘤坏死因子受体家族成员一一TAJ/TR0Y,能够代替 P75NTR,作为NgRl的共受体。
[0006] 封闭Nogo-66受体可使神经元对Nogo-66不敏感而免遭轴突再生障碍。因而,推 测阻断Nogo-66与其受体结合将有助于人类中枢神经系统损伤的恢复。Nogo-66受体也 就成为了治疗中枢神经系统外伤、中风等疾病的一个潜在靶标。使用Nogo-66受体拮抗剂 NEP1-40,能减弱Nogo-A对突起生长的抑制。当大鼠脊髓损伤后,给予NEP1-40治疗可促 进皮质脊髓束和中缝脊髓束纤维再生,动物运动功能明显改善。小鼠局部脑梗塞后,使用 NEP1-40能提高轴突的再生,运动功能恢复。在Nogo-66受体基因敲除小鼠身上也观察到, 脊髓损伤后红核脊髓束和中缝脊髓束纤维再生增强。
[0007] Nogo-A在中枢神经系统疾病中的作用也已得到证实,在脊髓损伤和中风中抑制 Nogo-A的表达有利于轴突生长和恢复。IN-I单克隆抗体具有抗Nogo-A的作用,同时具有 较强的中和轴突生长抑制作用。已有研究表明在脊髓损伤后注射IN-1,神经纤维再生距离 增长并且功能得到了恢复,IN-I也能够引起中风后神经元的生长。更有针对Nogo-A蛋白 特殊区域例如N末端和C末端革El向抗体,能够有利于中风后功能的改善并有利于皮质脊髓 束再生。卡蒂和马库斯等研究发现,在中风的老鼠中,Nogo-A或Nogo-66受体(NgR)基因 缺陷实验组以及服用NgR抗体和Nogo-A拮抗剂组的老鼠具有更强的神经代偿性发芽和结 构可塑性。
[0008] Nogo-A通过特异性结合受体NgR通过多位点的相互作用激活,启动神经细胞内的 信号转导通路抑制轴突再生和结构的重塑性,从而在缺血缺氧脑损伤疾病发生发展中发挥 作用。有研究表明大鼠脑缺血缺氧后及受体表达均增高,强烈抑制神经纤维的再生作用,参 与脑缺血一系列的病理生理过程。郎嘉等研究发现,全脑缺血引起、及在皮层的表达显著增 强,高压氧治疗可显著减轻神经损伤,降低、及在皮层的表达。赵红等研究表明,在脑梗死早 期,表达增强,应用抗体可明显促进受损的中枢神经系统轴突生长和功能恢复。这些研究表 明,调控Nogo-A/NgR可影响脑缺血的发展和结果。
[0009] 近年研究表明,Nogo-A和NgR在神经退行疾病中(AD和PD)发病中有一定的作 用。2006年Gil和Zhu等报道,在AD海马组织中,Nogo-A是过表达的,并与老年斑相联系, Nogo-66受体是也过表达的,与神经原纤维缠结相联系。同年Park等相继在《The Journal of Neuroscience》上报道,在AD患者脑内,Nogo-A和Nogo-66受体的分布均发生异常。同 时发现NgR与APP相互作用可降低淀粉样蛋白(amyloid beta protein,Αβ)沉淀所形成 的老年斑。表现为阻止NgR表达则增加 AD转基因模型小鼠脑内APP的水平及增加 A β沉积 形成的老年斑,使得突起营养发生障碍,而给这些小鼠灌注可溶性NgR片断则降低Aβ水平 及Αβ沉淀所形成的老年斑,突起营养不良的状况得到明显改善。在转APP基因的SH-SY5Y 细胞系,NgR过度表达也同样能降低Αβ产生。以上研究提示Nogo-66受体可作为APP处 理过程中的阻断剂。Nogo-66受体提供了一个能干预AD病理过程的新靶标,使人们关注突 起功能障碍在该病中所起的作用。
[0010] 研究如何促进神经元的再生能力,恢复神经网络成为治疗神经损伤是治疗神经 损伤的关键。阻断Nogo-66与其受体结合将有助于中枢神经系统损伤后的恢复。因此, Nogo-66受
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