钠通道敏感性芋螺肽和类似物,包括其组合物和方法_4

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慢的速度传输,并传输隐约的或酸痛。中等至严重的急性伤害性 疼痛是来自如下的疼痛的突出特征:中枢神经系统创伤、拉伤/扭伤、烧伤、心肌梗塞和急 性胰腺炎、手术后疼痛(任何类型的手术操作之后的疼痛)、创伤后疼痛、肾绞痛、癌症痛和 背痛。癌症痛可以是慢性痛如肿瘤相关的疼痛(例如骨痛、头痛、面部疼痛或内脏痛)或与 癌症治疗相关的疼痛(例如化疗后综合征、慢性手术后疼痛综合征或放射后综合征)。癌症 痛还可响应化疗、免疫疗法、激素疗法或放射疗法而发生。背痛可由于脱垂或破裂的椎间盘 或腰面关节、骶髂关节、椎旁肌或后纵韧带的异常。背痛可自然消退,但是在一些患者中,它 持续超过12周,变成慢性状况,其可以是特别地虚弱。
[0083]神经性疼痛目前被定义为由神经系统中的原发病灶或功能障碍引发或引起的疼 痛。神经损害可由创伤和疾病引起,因此术语'神经性疼痛'包括具有不同病因学的许多 病症。这些包括,但不限于,周围神经病变、糖尿病神经病变、疱疹后神经痛、三叉神经痛、背 痛、癌症神经病变、HIV神经病变、假肢痛、腕管综合征、中枢性脑卒中后疼痛和与慢性酒精 中毒有关的疼痛、甲状腺功能减退、尿毒症、多发性硬化、脊髓损伤、帕金森氏病、癫痫和维 生素缺乏。神经性疼痛是病理性的,因为它没有保护作用。它常常在最初的原因已消散之 后存在良好,通常持续数年,显著降低患者的生活质量。神经性疼痛的症状难于治疗,因为 它们常常是多样性的,甚至在具有相同疾病的患者之间。它们包括自发性疼痛,其可以是连 续的和突发的或异常的引起的疼痛,如痛觉过敏(对有害刺激的敏感性增加)和异常性疼 痛(对通常无害刺激的敏感性)。
[0084] 炎症性过程是复杂系列的生物化学和细胞事件,响应组织损伤或异物的存在而被 活化,其导致肿胀和疼痛。关节炎疼痛是最常见的炎性痛。类风湿病是发达国家中最常见 的慢性炎性状况之一,并且风湿性关节炎是失能的常见原因。风湿性关节炎的确切病因学 未知,但是目前的假设表明遗传学和微生物学因素可能是重要的。据估计,几乎1600万美 国人患有症状的骨关节炎(OA)或变性关节病,他们中的大部分超过60岁,因此随着群体年 龄的增加,预期增加到4000万,造成这一巨大数量的公共卫生问题。具有骨关节炎的大部 分患者由于相关的疼痛而寻求医学关注。关节炎对社会心理和身体功能具有显著影响,并 已知是以后生活失能的最主要原因。强直性脊柱炎也是一种风湿性疾病,其引起脊柱和骶 髂关节的关节炎。它从贯穿生命发生的背痛的间歇发作改变为攻击脊柱、周围关节和其它 身体器官的严重的慢性疾病。
[0085] 另一种类型的炎性痛是内脏痛,其包括与炎性肠病(IBD)相关的疼痛。内脏痛是 与包括腹腔器官的内脏相关的疼痛。这些器官包括性器官、脾和部分消化系统。与内脏相关 的疼痛可分成消化性内脏痛和非消化性内脏痛。引起疼痛的通常遇到的胃肠(GI)病症包 括功能性肠紊乱(FBD)和炎性肠病(IBD)。这些GI病症包括宽范围的目前只是适度控制的 疾病状态,包括,关于FBD,胃食管反流、消化不良、肠激惹综合征(IBS)和功能性腹痛综合 征(FAPS),和关于IBD,克罗恩氏病、回肠炎和溃疡性结肠炎,其所有均规律地产生内脏痛。 其它类型的内脏痛包括与痛经、膀胱炎和胰腺炎相关的疼痛和骨盆痛。
[0086] 应当注意,一些类型的疼痛具有多种病因学,因此可在超过一个区域中被分类,例 如背痛和癌症痛二者都具有伤害性和神经性组分。其它类型的疼痛包括:(a)肌肉骨骼病 症产生的疼痛,包括肌痛、纤维肌痛、脊椎炎、血清阴性的(非风湿样的)关节病、非关节 性风湿病、抗肌萎缩蛋白病、糖原分解、多肌炎和化脓性肌炎;(b)心脏和血管痛,包括心绞 痛、心肌梗塞、二尖瓣狭窄、心包炎、雷诺现象、scleredoma和骨豁肌缺血引起的疼痛;(c) 头痛,如偏头痛(包括有先兆的偏头痛和无先兆的偏头痛)、丛集性头痛、紧张型头痛混合 的头痛和与血管病症相关的头痛;(d)红斑性肢痛;和(e) 口面疼痛,包括牙痛、耳痛、口灼 伤综合征和颞下颂肌筋膜痛。 实施例
[0087] 实施例1
[0088] 毒液筛选
[0089] 来自10个芋螺属物种的材料已被提取、分部分离和利用QPatch测定筛选hNaVl. 7 的阻断。芋螺属物种的概述和分部分离数据提供在表1中。基于最初的成果,总共393个 部分已被收集和活性筛选。这些最初的粗制部分中,29个部分被鉴定为'命中(hits)',其 显示彡30%的hNaVl. 7的阻断(发现~9. 2%的部分有活性)(表3)。
[0090]表 3
[0091] 筛选毒液文库概述
[0092]
[0093] 实施例2
[0094] 芋螺肽部分的筛选
[0095] 根据毒液部分的筛选和去褶合(deconvolution),我们将地纹芋螺鉴定为在具有 阻断hNaVl. 7的芋螺肽组分方面有希望的物种。地纹芋螺毒液的最初筛选结果概括在表4 中。
[0096] 表 4
[0097] 来自地纹芋螺的粗分部分离的最初QPatch结果
[0099] 芋螺肽材料从大约600mg冻干的地纹芋螺管提取并针对hNaVl. 7筛选。对应全部 芋螺肽材料的大约6mg相等物的部分量重悬于200 y L体积中。
[0100] a表示由于密封故障而暴露较短。
[0101] bn= 2
[0102] 显示彡30%的hNaVl. 7阻断的部分以粗体指示
[0103] 实施例3
[0104] 命中的去褶合和鉴定
[0105] 地纹芋螺粗制部分的最初筛选显示两种主要的阻断hNaVl. 7反应的部分分类(参 见表4)。这些部分的进一步纯化产生亚部分,其显示大于30 %的hNaVl. 7阻断:SubFr 34. 4 (69 %)、SubFr34. 5 (69 % 阻断)、SubFr33. 5 (34 % 阻断)、SubFr33. 6 (40 % 阻断)、 SubFr33. 7 (31 % 阻断)(表 5)。
[0106]表 5
[0107] 来自地纹芋螺部分的亚部分的QPatch结果
[0109] 显示彡30%的hNaVl. 7阻断的部分以粗体表示
[0110] 实施例4
[0111] 来自地纹芋螺的NavL7活性肽的表征
[0112] SubFr33.6中鉴定的地纹芋螺活性肽的最初测序成果显示不完全的肽序列 (GXCCGDOGATCKLRLYCCSGFCDCYTcTc...),其中X表示氨基酸序列SEQID026 中的错读。 为了阐明该肽的全序列,质谱法和分子生物学技术平行使用。
[0113] 分子生物学方法。由于天然活性肽的有限数量,进行RACE-PCR实验,试图阐明整 个肽序列。根据PCR实验,鉴定了整个序列(GWCGDPGATCGKLRLYCCSGFCDCYTKTCKDKSSA) SEQID027。此外,利用分离自地纹芋螺管的RNA,转录组信息证实多个位置中的该序列。
[0114] 质谱法分析。计算的质量(3739. 2Da)--基于获自PCR实验的序列--和实验测 定的质量(3934. 4Da)差别是195. 3Da,提示序列内修饰的残基的存在。
[0115] 固相肽合成。基于获自PCR的未修饰的序列和转录组数据,地纹芋螺肽类似物利 用标准的Fmoc-程序通过SPPS进行设计和合成。最初的合成物缺少Ser-34(在下面)。成 功地重复活性肽的合成,产生类似物C.geol[1-35](SEQID003)和C.geol[C24Abu](SEQ ID004)〇
[0116] SEQID028C.geol[des-Ser34]:
[0117] GWCGDOGATCGKLRLYCCSGFCDCYTKTCKDKS_A~
[0118] SEQID029C.geol[C24Abu,des-Ser34]:
[0119] GWCGDOGATCGKLRLYCCSGFCD(Abu)YTKTCKDKS_A~
[0120]SEQID003C.geol[1-35]:
[0121] GWCGDOGATCGKLRLYCCSGFCDCYTKTCKDKSSA~
[0122]SEQID004C.geol[C24Abu]:
[0123] GWCGDOGATCGKLRLYCCSGFCD(Abu)YTKTCKDKSSA~
[0124] *注释:Abu=Fmoc-氨基丁酸T表示羧化的C端
[0125] 将合成的肽利用空气氧化和谷胱甘肽辅助的氧化方法折叠。折叠混合物通过半制 备RP-HPLC纯化,折叠产物的分子质量通过MALDI-T0F质谱法验证。
[0126] 电生理学。首先在犹他州大学测试折叠的肽类似物针对来自大鼠的NaVL7的活 性。C.geol[des-Ser34](SEQID028)显示非常慢的可逆性和产生利用3. 3yM肽的70% 阻断。C.geol[C24Abu,des-Ser34](SEQID004)中Cys24 用氨基丁酸(Abu)等排取代将 NaVL7阻断降低到在10yM下20%,并迅速可逆(未显示数据)。这些数据提示Cys24对 有效的似¥1.7阻断是必需的。因此,随后使用10_〇1(:16〇1[(168-36^4](3£0 10 028) 用于在QPatch测定中针对人NaVL7测试(图1)。
[0127] RACE-PCR:利用RACE-PCR来捕获整个序列(未修饰的;SEQID030):GGTQHRALRS TIKLSLLRQHRGWCGDPGATCGKLRLYCCSGFCDCYTKTCKDKSSASSPSVLYPFLPES。未修饰的序列 和MALDI-ToF数据之间的A质量是+197.IDa,提示序列的修饰。
[0128] MALDI-ToF分析:C.geo[1-35,des-Ser34](SEQID028)和C.geol[1-35](SEQID 003)的MALDI-ToF分析显示肽将'重' 30?a,指示在Cys-24形成的肽-GSH加合物。肽加 合物可提示大量的Cys-24修饰,例如S-连接的糖基化。
[0129] 实施例5
[0130] 检验哪种Cys(Cys22或Cys24)在合成的、折叠的C.geol中是游离的Cys残基。
[0131] 折叠的C.geol[desGSH](SEQID010)中游离半胱氨酸用4-乙烯吡啶(VP)烷基 化,然后将肽还原,并将所有剩下的半胱氨酸用碘乙酰胺(IAM-碘乙酰胺)烷基化。然后将 该方法处理的肽用内蛋白酶AspN消化,进行分析反相(RP)HPLC,收集所有的产物,并通过 MALDI-T0F进行分析。发现峰1 (17. 16min,分析HPLC; [M+H]+ = 1123. 56)的质量与消化的 C.geol的肽片段DC(VP)YTKTC(IAM)K(SEQID031)的预期质量([M+H]+ = 1123. 93)相同。 结果显示合成的C.geol中Cys24为具有游离巯基并可能(二硫化物)连接于GSH的一种。
[0132] 实施例6
[0133] 合成的C.geol中Cys残基的连接性
[0134] C.geol[desGSH](SEQID010)用于该实施例。将肽用4-乙烯吡啶处理和通过 HILC纯化。接下来,将其用三(2-羧乙基)膦(TCEP)处理45min,这引起肽的部分还原。最 后,将混合物用N-乙基马来酰亚胺(NEM)处理,和通过分析RP-HPLC纯化。收集的峰1至 5的质量通过MLDI-TOF来分析。获得以下结果:
[0135] a)峰I[M+H]sm = 3842. 37,其对应3个闭合的二硫化物和烷基化的Cys24;
[0136]b)峰2 [M+H]发_= 4093. 56, 2个闭合的二硫化物桥,1个用NEM烷基化的二硫化 物;
[0137]c)峰3
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