一种预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的Prmt6抑制剂的作用、实施方法及用途与流程

本发明涉及生物医药，具体地说，是一种预防带状疱疹复发的分子prmt6通过调控带状疱疹抗病毒免疫从而预防其复发过程中的效应、作用机制、实施方法和用途。

背景技术：

1、带状疱疹(herpes zoster,hz)是由于水痘-带状疱疹病毒(varicella zostervirus,vzv)感染人体后通过神经末梢逆向进入神经节或脊髓等部位，在免疫力正常状态下进入休眠状态潜伏起来。当年龄增长、感染等各种因素造成人体免疫力下降时，vzv可再次活化并大量复制通过神经轴突感染神经元，引起神经支配区域出现水疱样皮疹和疼痛。带状疱疹后遗神经痛(postherpetic neuralgia,phn)是疱疹皮损出现三个月以后的慢性持续性神经病理性疼痛，是vzv感染神经元后大量复制造成的不可逆性神经损伤和神经炎症，主要表现为损伤侧呈带状分布的痛觉过敏和自发性的电击样、针刺样或烧灼样的异常性疼痛，甚至可引起感觉缺失、神经肌肉运动障碍及瘙痒，重度疼痛可累及眼睛、内脏等，严重者可引起患者生活质量严重下降、抑郁、焦虑等心理障碍。对于免疫力降低的老年患者，若不及时干预治疗phn可持续一年以上，更有甚者会超过十年，对患者造成了严重的生理、心理和经济负担。

2、疱疹病毒是一类种类多样、结构相近的广泛感染人类和动物的病原体，其主要组成包括囊膜、皮层、衣壳、核心等。vzv，即人类疱疹病毒3，基因组包含双链dna，在感染细胞后进入宿主基因组利用宿主营养物质进行复制和组装，从而大量繁殖并释放到细胞外。vzv以人为天然唯一宿主，初次感染后引起水痘，复发后诱发带状疱疹，并无动物宿主，而i型单纯疱疹病毒(herpes simplex virus type 1,hsv-1)同vzv具有高度同源性及相似的生物学特征，目前关于phn的研究主要采用hsv-1创建动物模型。

3、在正常状态下病毒感染进入人体后可激活体内的天然免疫系统，这是机体抵抗微生物入侵的第一道防线。病毒的蛋白质、脂类、糖类、遗传物质进入人体后成为病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,pamps)，与人体的组成成分差别显著，可被体内免疫细胞上的模式识别受体(pattern recognition receptors,prrs)所识别，诱发免疫细胞产生级联反应，促进炎症反应和干扰素(interferon,ifn)的产生从而增强细胞的抗病毒免疫，以消除病毒对组织细胞的损伤。病毒感染时，prrs可识别出病原体的衣壳或核酸成分，启动核内i型干扰素(type i interferon,ifn-i)的合成与释放，从而快速清除病毒。对于dna病毒感染，细胞内的dna识别受体如干扰素γ诱导蛋白16(interferongamma-inducible protein 16,ifi16)、dead盒型螺旋酶41(dead-box helicase 41,ddx41)、环化gmp-amp合酶(cyclic gmp-amp synthase,cgas)可敏锐识别“异己”的dan分子并与其相结合，增加第二信使环化gmp-amp(cyclic gmp-amp,cgamp)的合成并活化干扰素基因刺激蛋白(stimulator of interferon genes,sting)，促进ifn-i的转录和翻译。无论是rna病毒还是dna病毒感染，prrs识别病原体核酸后通过相应的接头分子均可进一步募集tank结合激酶-1(tank binding kinase-1,tbk1)并使其磷酸化，促进转录因子如干扰素调节因子-3(interferon regulatory factor 3,irf3)及核因子κb(nuclear factor kappa-b,nf-κb)的入核和磷酸化，进而促进干扰素和促炎因子转录以增强抗病毒免疫和炎症反应，利于病原体的清除。vzv感染人体后，主要通过cgas-sting通路介导免疫细胞的抗病毒免疫发挥功能，若免疫细胞的cgas-sting通路被抑制或vzv病毒某些组分帮助病毒逃脱cgas的识别，则会导致vzv病毒无法及时清除而出现潜伏感染。正常条件下，cgas可感受受损线粒体dna或vzv的dna并与其结合形成多聚复合物导致cgas自身活化，通过促进cgamp的合成介导下游信号通路。sting分子是稳定存在于内质网上的跨膜蛋白，当与cgamp结合后发生磷酸化和空间结构改变，并向临近高尔基体转移以募集并活化tbk1，刺激irf3入核、磷酸化、二聚化从而促进干扰素的合成和分泌。

4、小胶质细胞是中枢神经系统内最重要的免疫细胞，也是中枢神经炎症反应的主要效应细胞，对病原微生物感染和微环境的变化极为敏感，能够激活炎症小体、nf-κb等炎症信号通路。在静息状态下，小胶质细胞会随时感受细胞周围微环境变化，当有致伤因子存在时小胶质细胞活化并诱发一系列的应激反应，促炎因子的转录和释放增加，诱导其向m1型极化并进一步增加促炎因子的表达。vzv感染神经元后大量复制并释放进入细胞微环境，同时神经元出现泛细胞死亡产生的细胞碎片导致微环境改变，小胶质细胞内的prrs可快速感知hsv-1病毒的pamps并启动细胞内的抗病毒免疫，此过程主要通过cgas-sting通路介导的ifn-i的大量合成发挥效应。正常免疫条件下小胶质细胞cgas-sting通路介导的抗病毒免疫可快速清除病毒，当小胶质细胞稳态失调时ifn-i的产生能力下降，此时病毒不能被及时清除导致神经元大量感染，引起神经元的病理性死亡或级联的神经炎症反应，导致突触可塑性发生改变及神经营养因子的下降，是形成phn的重要结构基础。目前关于phn发病机制主要有三种观点，一是在vzv病毒清除后恢复期兴奋性神经元的兴奋性并不能恢复至初始状态，阈电位降低且敏感性增加；二是vzv通过免疫逃逸长期潜伏感染神经元，导致神经元出现长期的抗病毒效应及炎症反应，进而诱发phn；三是vzv病毒被完全清除后神经元对外界环境更加敏感，神经元稳态失调引起的神经炎症。因此，小胶质细胞cgas-sting通路介导的抗病毒能力直接决定神经节或脊髓内病毒载量的多少及神经炎症的程度，是引起带状疱疹复发、phn疼痛程度及持续时间的重要因素。神经炎症、小胶质细胞活化是phn的病理特征，当病毒清除能力下降或神经炎症消退障碍时，phn逐渐慢性化和长期化。外周神经系统发挥抗病毒和促炎反应效应的细胞主要是t细胞和巨噬细胞，中枢神经系统介导抗病毒和促炎反应的效应细胞主要是小胶质细胞。效应细胞在识别pamps后通过调节干扰素、促炎因子、趋化因子等小分子物质参与免疫反应，其中ifn-i可杀灭病毒，促炎因子如肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,tnf-α)、白细胞介素1β(interleukin-1β,il-1β)、il-6、il-17、il-18参与炎症级联反应，抗炎因子如il-4、il-10、转化生长因子β(transforminggrowth factorβ,tgf-β)等可在病原体清除后及时终止炎症反应以避免损伤自身组织细胞。关于phn的临床研究证实带状疱疹复发患者血清中tnf-α、il-1β、il-6等促炎因子同正常人群显著增高，提示vzv诱发的phn同外周神经炎症具有较强的相关性。细胞实验同样提示vzv能够显著促进培养的巨噬细胞释放促炎因子tnf-α、il-1β、il-6等，动物实验也证明了vzv感染动物后可显著增加脊髓和drg区域促炎因子的水平，此与phn的突触重塑和痛觉敏化密切相关。我们前期研究同样证实hsv-1诱发的phn小鼠模型脊髓和drg区域炎症因子水平显著增高，神经元轴突呈现脱髓鞘改变，线粒体肿胀明显，神经损伤加重。因此，脊髓小胶质细胞的抗病毒免疫能力是决定病毒载量和复发的关键因素，与病毒载量直接相关的神经炎症是phn关键发病机制之一。

5、蛋白精氨酸甲基转移酶(protein arginine methyl transferases,prmts)是一类广泛存于细胞内的调控蛋白质甲基化修饰的酶类，通过将s腺苷甲硫氨酸(sadenosinemethionine,sam)基团上的甲基转移至靶蛋白精氨酸残基上的胍基氮原子上，调控靶蛋白的生物学活性从而参与体内的生理活动。prmts家族主要参与调控体内蛋白转录翻译、遗传物质的损伤修复、细胞凋亡、mrna合成及修饰、增殖分化及抗病毒免疫等，且与癌症的进程密切相关。作为甲基转移酶家族的典型代表，prmt6具有较强的精氨酸甲基转移活性，主要通过对富含甘氨酸和精氨酸的结构域(arginine glycine rich motif,rgg)进行甲基化修饰改蛋白质的生物学活性，例如能够对靶蛋白中组蛋白h3的第2个精氨酸残基及组蛋白h2a第29个精氨酸残基进行甲基化修饰形成adma，以改变靶蛋白的活性并影响下游信号分子的功能或特定基因的转录翻译水平。prmt6还可对其他表观遗传修饰蛋白进行甲基化修饰改变其活性，如能够对去乙酰化酶7(sirtuin 7,sirt 7)精氨酸进行甲基化从而导致其乙酰化能力降低，对雌激素受体1/2(estrogen receptors 1/2,esr1/2)、孕激素受体(progesterone receptor,pgr)及糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,nr3c1)等相关转录因子进行甲基化修饰调节相关激素的合成，prmt6活性基团甚至可对自身的rgg区域进行甲基化修饰从而调节自身催化活性。在炎症反应进程中，prmt6可对p65、nf-κb通路关键蛋白进行甲基化修饰，调控促炎基因和抗炎基因的转录水平，维持细胞炎症应激能力的稳态。已有研究证实，prmt6可通过调控tbk1-irf3复合体活性调节天然抗病毒免疫功能，但关于prmt6在调控带状疱疹后遗神经痛的痛觉过敏中的作用及其分子机制目前仍没有报道。

6、epz020411是一种针对prmt6的小分子抑制剂，分子量为479，可自由通过血脑屏障进入中枢神经系统，其功能是在蛋白质的精氨酸残基上引入单甲基化修饰。这种酶在细胞中发挥重要的生物学功能，包括基因表达调控、细胞周期控制和染色质结构维持等。epz020411旨在干扰prmt6的活性，从而影响prmt6介导的生物过程。这种小分子抑制剂可以与prmt6结合，并阻断其对底物的甲基化作用。目前epz020411已经被广泛应用于生物医学研究中，特别是在癌症研究领域。prmt6在多种癌症类型中被发现过度表达，并与肿瘤发展和进展相关联。通过使用epz020411来抑制prmt6活性。epz020411还显示出在其他疾病领域具有潜在的治疗应用。在免疫系统调节、炎症反应和神经系统疾病等方面，prmt6都扮演着重要的角色。epz020411的研究有助于深入理解prmt6在这些生理和病理过程中的功能，并为开发相关疾病的治疗策略提供新的线索。总结而言，epz020411是一种针对prmt6的小分子抑制剂，用于干扰prmt6的甲基化活性。它在癌症和其他疾病的研究中具有潜在的治疗应用，有助于深入了解prmt6的生物学功能，并为相关疾病的治疗提供新的机会。

7、综上所述，本领域迫切需要开发出一种可有效预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的分子靶点，并探索其小分子抑制剂的临床转化可行性和使用路径。

技术实现思路

1、本发明的目的在于探索预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的关键分子靶点及其小分子抑制剂潜在的临床转化用途及有效的使用路径，提供一种预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的prmt6抑制剂的作用、实施方法及用途。

2、本发明的第一方面，提供prmt6抑制剂在制备预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的药物中的应用。

3、进一步地，所述的prmt6抑制剂是指可降低prmt6的活性、降低prmt6的稳定性、抑制prmt6的表达、减少prmt6的有效作用时间、或抑制prmt6的转录和加工的物质等。

4、在本发明的一个实施方式中，所述的prmt6抑制剂是小分子抑制剂epz020411。

5、进一步地，所述的应用中，prmt6抑制剂增强抗病毒免疫，减轻异常性疼痛和痛觉过敏，降低病毒载量并减轻病毒相关性神经炎症和神经损伤。

6、本发明的第二方面，提供一种预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的药物，所述的预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的药物中的活性成分为prmt6抑制剂。

7、进一步地，所述的预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的药物中还包括其他药学上可接受的成分。

8、进一步地，所述的其他药学上可接受的成分是与抑制prmt6的表达和功能的试剂没有拮抗作用的药物，或药学上允许的一种或多种辅料。

9、本发明优点在于：

10、本发明提供了prmt6蛋白及其小分子抑制剂epz020411在有效调控带状疱疹后遗神经痛病理进程中的新用途，采用靶向干预脊髓背角小胶质细胞prmt6蛋白的功能，可有效预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的发展。

11、发明人通过大量的研究和动物模型试验，发现prmt6在带状疱疹后遗神经痛疾病中表达增加，并且其高表达能够抑制小胶质细胞的抗病毒免疫，导致病毒载量增加，引起病毒相关性神经炎症和神经损伤，促进后遗神经痛的发生发展，靶向干预小胶质细胞的prmt6表达和功能能够有效促进抗病毒免疫和清除病毒、神经炎症状态、缓解患者的神经痛。在此基础上完成了本发明。

12、具体而言，针对影响phn进程中小胶质细胞抗病毒免疫能力的相关基因进行应用研究是分子生物学和细胞生物学研究的热点，通过靶向干预目标分子促进病毒清除的基因的核苷酸和蛋白质应用于带状疱疹后遗神经痛的预防和治疗是有效的技术，因此无论是在功能基因组研究，还是相关地基因治疗方面均具有广阔地应用前景。

13、发明人通过研究发现：小胶质细胞的prmt6在phn进展过程中发挥重要作用，prmt6缺陷明显减轻phn模型小鼠的异常性疼痛和痛觉过敏，增强其抗病毒免疫，清除病毒能力增强导致病毒载量减少，病毒相关性神经炎症和神经损伤减少。鞘内和腹腔连续注射prmt6小分子抑制剂epz020411均能够减轻phn模型小鼠的异常性疼痛和痛觉过敏，增强其抗病毒免疫，清除病毒能力增强导致病毒载量减少，病毒相关性神经炎症和神经损伤减少。这些发现提示prmt6可能具备通过调控小胶质细胞抗病毒免疫能力预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的应用前景。由此，本发明提供了将prmt6分子及其小分子抑制剂应用于带状疱疹后遗神经痛的预防和治疗中的方法和策略，并探索其有效的应用路径。

14、本发明针对具有调控抗病毒免疫能力的新型分子prmt6，对小胶质细胞中hsv-1病毒清除的效应进行了研究，并且验证了敲除该分子的序列对带状疱疹后遗神经痛的模型动物的治疗和保护作用。实验证明：1、小胶质细胞中prmt6在phn病理进程中发挥重要作用。2、prmt6缺陷减轻phn小鼠的异常性疼痛和痛觉过敏。3、prmt6缺陷增强phn小鼠抗病毒免疫。4、prmt6缺陷降低hsv-1病毒载量并减轻病毒相关性神经炎症和神经损伤。5、prmt6小分子抑制剂epz020411通过促进小胶质细胞抗病毒免疫改善phn症状。

15、本发明针对prmt6基因的不同的核苷酸和蛋白质产物，用以调控小胶质细胞清除病毒，提高小鼠的抗病毒免疫能力，从而预防和治疗带状疱疹后遗神经痛。这些发明证实prmt6的相关产物及其小分子抑制剂可望成为治疗和预防带状疱疹后遗神经痛的有效手段。

16、本发明揭示了prmt6、其编码序列的新功能，即抑制带状疱疹病理进程中机体对疱疹病毒的抗病毒免疫能力，靶向抑制prmt6的表达和功能可有效预防和治疗带状疱疹后遗神经痛的痛觉异常，提高患者生存质量。