抑制酪蛋白激酶2活性在促进i型干扰素表达的应用_2

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[0065] 图7显示了CK2的激酶活性在抑制病毒诱导的I型干扰素表达中起关键性的作 用。
[0066] 图8显示了CK2抑制剂TBB在小鼠成纤维细胞系L929中诱导TBK1的活化和I型 干扰素以及I型干扰素诱导基因或其蛋白的表达。
[0067] 图9显示了CK2抑制剂TBB在成纤维细胞系L929中抑制VSV病毒的感染和复制。
[0068] 图10显示了CK2抑制剂TBB在人胚胎肾细胞系293中诱导TBK1的活化和I型干 扰素以及I型干扰素诱导基因或其蛋白的表达,并抑制VSV的感染。
[0069] 图11显示了HCV感染人肝细胞系Hu7. 5前,CK2抑制剂TBB预处理诱导I型干扰 素和/或I型干扰素诱导基因或其蛋白表达并阻止HCV感染。
[0070] 图12显示了HCV感染人肝细胞系Hu7. 5后,CK2抑制剂TBB可以有效地抑制病毒 复制。
[0071] 图13显示了CK2抑制剂TBB在人原髓细胞白血病细胞(Humanpromyelocytic leukemiaCells)HL-60中诱导I型干扰素以及I型干扰素诱导基因或其蛋白的表达。
[0072] 图14显示了CK2抑制剂TBB在人肾癌细胞0S-RC-2中诱导I型干扰素以及I型 干扰素诱导基因或其蛋白的表达。
[0073] 图15A-15B显示了经CK2抑制剂TBB对EV71病毒感染具有预防和治疗作用,且二 者在高浓度下的效果更显著。
[0074] 图16A-16B显示CK2抑制剂TBB有效地激活小鼠组织中诱导I型干扰素表达的关 键性激酶TBK1,并抑制了HSV病毒的复制、组装和释放,而TBB处理组小鼠血液、脾脏中检测 到的HSV病毒滴度显著低于对照组。
【具体实施方式】
[0075] 本发明人经过广泛而深入的研究,首次意外地发现,在复杂的人体免疫机制中, CK2蛋白参与调节多种模式识别受体信号通路,控制TBK1和IRF3的活化,限制I型干扰素 的表达。实验证明,CK2的抑制能够有效诱导、促进I型干扰素的产生,并激活多种I型干 扰素诱导基因或其蛋白的表达,从而改善人体的免疫防卫体系,能够有效阻止I型干扰素 相关疾病,例如与I型干扰素相关的病毒、肿瘤,或治疗多发性硬化等疾病,成为一种新的 提高人体免疫、治疗病毒感染性疾病和一些非感染性疾病的策略。在此基础上,完成了本发 明。
[0076] 术语
[0077] 如本文所用,术语"I型干扰素缺乏"指的是在疾病发生前和/或疾病发生后,I型 干扰素的表达量和/或活性的降低。例如,I型干扰素的表达量降低会导致多发性硬化和 肿瘤等疾病的发生,或肿瘤或病毒的免疫逃逸抑制了正常I型干扰素的表达,从而进一步 加重肿瘤或病毒等疾病的发生。
[0078] 如本文所用,术语"I型干扰素缺乏相关疾病"指的是缺乏I型干扰素会导致疾病 的发生和/或加重、且提高I型干扰素的表达量和/或活性后能够对所述疾病起到治疗和 /或预防作用的疾病。通常,本发明所指的"I型干扰素缺乏相关疾病"指的是I型干扰素 缺乏相关的病毒感染性疾病、多发性硬化或恶性肿瘤,应理解,与"I型干扰素缺乏"无关的 病毒性感染疾病或恶性肿瘤并不在本术语范围内。通常,判断该疾病(如肿瘤或病毒)是 否与I型干扰素相关可以采用本领域常规技术,例如敲除或抑制I型干扰素后观察该疾病 的预后(包括细胞生长)是否与I型干扰素的表达相关。
[0079] 酪蛋白激酶2(CK2)
[0080] CK2(又称酪蛋白激酶2/Casein kinase 2)是普遍存在于真核细胞内的一种丝氨 酸和苏氨酸激酶,主要以四聚体一一包含两个催化亚基(α和/或<^ )和两个调节亚基 β的形式发挥功能。本发明所述的CK2来源于哺乳动物,通常来源于人、小鼠或大鼠。
[0081] -种优选的CK2蛋白的氨基酸序列的Genbank登录号为ΝΡ_808227· 1 (小鼠) 和ΝΡ_031814. 2 (人)所示,其编码的核苷酸序列Genbank登录号为ΝΜ_007788. 3 (小鼠) 和ΝΜ_177559 (人)所示。CK2 基因序列GenbankIDNo. : 12995 (小鼠)和GenbankID No. :1457(人)所示。
[0082]目前,各种研究成果表明,CK2在调节细胞生长、肿瘤发生发展中具有重要作用。在 肿瘤中,CK2的表达和活性往往异常增高。因此,有报道认为而抑制CK2的表达或活性能有 效地抑制肿瘤细胞的生长、并诱导肿瘤细胞的坏死。CK2的抑制剂CX-4945已经进入临床 II期,并显示了较好的抗肿瘤效果。然而,CK2抑制剂对肿瘤的治疗作用也具有一定的选择 性表现。由于CK2的作用底物和机制比较多,目前尚无法获知CK2抑制剂在每一种肿瘤治 疗中的具体作用机制,因此,目前也无法获得该选择性表现的解决方法。
[0083] 本发明通过实验首次发现,CK2参与调节多种模式识别受体信号通路,控制TBK1 和IRF3的活化,以此限制I型干扰素的表达。实验证明,抑制CK2能够提高I型干扰素及 其诱导基因的表达,并对抑制病毒感染、多发性硬化和肿瘤具有良好的效果。
[0084] 具体地,本发明不仅从理论上揭示CK2是负调节TBK1和I型干扰素表达的关键分 子,而且通过实验证明,利用小分子化合物抑制CK2的激酶活性可以有效地诱导I型干扰素 产生,并由此对病毒感染、多发性硬化和肿瘤细胞的生长起到抑制和杀伤作用。
[0085] 模式识别受体与I型干扰素表达的相关性
[0086] 模式识别受体(PRRs,PatternRecognitionReceptors)通过识别死亡细胞或病 毒分泌的RNA和DNA等"模式分子"(PAMPs,Pathogen-AssociatedMolecularPatterns), 激活复杂的信号通路,诱导I型干扰素和细胞因子、趋化因子的表达,实施宿主防御和组织 修复等生理功能。
[0087] 位于细胞膜上的Toll样受体TLR4识别病毒表面的糖蛋白,转运入内吞体 (endosome);位于内吞体中的TLR3识别病毒双链DNA;TLR3/TLR4在内吞体中通过接头分 子TRIF和TRAM,随后活化磷酸激酶TBK1 (TANK-bindingkinasel),引起下游的转录因子 IRF3的活化,从而诱导I型干扰素的表达。
[0088] 病毒产生的RNA或者机体的损伤细胞所释放的RNA能被细胞质中 的RIG-I样受体RIG-I(retinoicacidinduciblegene-I)和MDA5(melanoma differentiation-associatedgene5)识别,通过接头分子MAVS/VISA在线粒体上活化磷 酸激酶TBK1和转录因子IRF3,也能诱导I型干扰素的表达。病毒或者损伤细胞释放的双链 DNA(dsDNA)被细胞质中的多种DNA感受因子(DNAsensors),如cGAS、DDX41和IFI16等识 另IJ,通过接头分子STING激活TBK1和IRF3,诱导I型干扰素的表达。这些天然免疫受体也 通过激活转录因子NFκB和AP1,诱导IL-6、TNFα和IL-1等促炎症因子和趋化因子的表 达。
[0089]例如,部分病毒感染或者机体细胞的死亡能引起模式识别受体信号通路激活,从 而诱导I型干扰素IFNα/β表达。IFNα/β与干扰素受体结合后激活Jakl和Tyk2,活化 转录因子STAT1,诱导上百种I型干扰素和/或I型干扰素诱导基因或其蛋白的表达,包括 MXl、MX2、Rsad2/Viperine、CXCL10/IP-10等,实施宿主防御的功能,清除入侵的病毒和被感 染的细胞,或者对组织损伤进行修复,清除病变或癌变的细胞。但是在长期进化的过程中, 病毒也获得拮抗模式识别受体信号通路,抑制I型干扰素表达的能力,以逃避宿主的防御 功能。例如,丙肝病毒HCV编码的蛋白酶NS3/4A能切割TLR3/4的接头分子Trif和RIG-I/ MDA5的接头分子MAVS/VISA,导致它们不能激活下游的TBK1和IRF3。肠道病毒EV71既能 通过蛋白酶2A(pro)切割MAVS,又能通过3C蛋白切割Trif,从而抑制I型干扰素的表达。 水泡病毒VSV的F蛋白和流感病毒的NS1通过抑制RIG-I的功能,也能干扰宿主表达I型干 扰素。人类获得性免疫缺陷病毒/艾滋病病毒(HIV)在复制过程中,可以利用细胞的Trexl 和SamHDl等分子降解或抑制反转录的双链DNA,阻碍I型干扰素的产生。通过这些机制,病 毒对宿主的免疫反应产生逃逸现象,导致了病毒在宿主细胞中的急性或慢性感染,从而使 宿主产生严重病变。此外,在多发性硬化和肿瘤形成过程中,机体抑制I型干扰素表达的机 制也可能造成I型干扰素不表达,从而导致疾病的恶化。
[0090]CK2抑制剂
[0091] 如本文所用,术语"本发明活性成分"、"本发明抑制剂"、"本发明CK2抑制剂"可互 换使用,均指能够降低CK2基因或蛋白表达量和/或活性的物质。
[0092] 本发明实验证明,CK2抑制剂能够有效地阻断CK2的表达量和/或活性,从而诱导 或促进I型干扰素、TBKUIRF3的表达,以达到治疗病毒性感染、多发性硬化和肿瘤的目的。
[0093] 可用于本发明的CK2抑制剂没有特殊限制,可以为任何降低CK2基因或蛋白 表达量和/或活性的物质。代表性的例子包括CK2基因的反义核酸、抑制CK2表达的 microRNA(siRNA)、CK2蛋白的抗体、抑制CK2对TBK1作用的多肽或对CK2表达量和/或活 性具有抑制作用的小分子化合物。
[0094] 通常,根据CK2基因序列,本领域技术人员可以通过常规技术手段设计并合成 具有CK2基因抑制作用的反义核酸或miRNA。而具有CK2抑制功能的小分子化合物则 可从市售或人工合成制备获得。优选的例子有四溴苯三唑(TBB,购自Tocris)、DMAT( 2_dimethylamin〇-4,5,6,7-tetrabrom〇-lH_benzimidazol, 贝勾自MedChemExpress)、 山奈酸、酪氨酸磷酸化抑制剂AG114(TyrphostinAG114,购自AlexisBiochemicals)、 CX-4945(Silmitasertib,购自Selleck)、四溴肉桂酸、3-[[5-(4_ 甲苯基)噻吩[2,3-d] 嘧啶-4-yl]硫基]丙酸(TTP22,购自Tocris)、CX-5011、鞣花酸(EllagicAcid,购自 MedChemExpress)、3-甲基-1,6, 8-三氢蒽醌(emodin,购自Sigma)、4',5,7_ 三羟基黄酮 (apigenin,购自上海化成工业发展有限公司)。
[0095] 优选地,本发明CK2抑制剂还包括含有CK2抑制活性的shRNA的表达载体,其可通 过常规方法制备获得。一种优选的具有CK2抑制活性的shRNA序列如下:
[0096]Forward(SEQIDNO.:1):
[0097] 5 'CCGGCCGAGTTGCTTCTCGATATTTCTCGAGAAATATCGAGAAGCAACTCGGTTTTTG3'
[0098] Reverse(SEQIDNO. :2):
[0099] 5 'AATTCAAAAACCGAGTTGCTTCTCGATATTTCTCGAGAAATATCGAGAAGCAACTCGG3 '
[0100] 可用于本发明的CK2抑制剂的有效治疗浓度范围可以根据本领域常用的有效 浓度筛选方法进行筛选,从而获得安全有效的施用剂量,通常,CK2抑制剂的有效浓度为 1-1000μM,较佳地为 20-100μM。
[0101] I型干扰素
[0102] I型干扰素包括IFNa和IFN0两种,它们与细胞表面的干扰素受体结合后激活蛋 白激酶Jakl和Tyk2,随后活化转录因子STAT1或/和STAT2,诱导上百种基因的表达(干 扰素诱导基因,ISGs),包括]\?1、]\?2、1^^(12/¥丨?641^、0乂(^10/1?-10等。干扰素诱导的这 些基因在抗病毒感染、调节细胞的繁殖和凋亡、血管生成、T细胞免疫反应等过程中起着重 要的生理作用。因此I型干扰素在治疗病毒性感染、免疫相关性疾病和肿瘤中的应用得到 了广泛的研究。
[0103]目前,明确在接受I型干扰素治疗后有效的适应症包括多种病毒感染,例如乙型 和丙型肝炎病毒的感染,多发性硬化和十几种肿瘤,包括白血病、淋巴瘤、骨髓瘤、黑色素 瘤、肾细胞瘤、膀胱瘤和卡波西氏肉瘤等。干扰素抑制多发性硬化的机制可能涉及到其对 NLRP3介导的炎症小体的活性的抑制,而干扰素抑制肿瘤的机制涉及到激活抗肿瘤免疫、抑 制肿瘤细胞的繁殖,诱导肿瘤细胞的凋亡等。因此,本领域技术人
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