(VAP-I)及其可溶形式的血清氨基脲敏感性胺氧化酶（SSAO)由蛋白质合成。在谷 胱甘肽的存在下，MG由乙二醛酶系统降解，所述乙二醛酶系统由两种酶乙二醛酶I(Glo-I) 和乙二醛酶II (Glo-2)组成。丙酮醛还可由醛糖还原酶降解。乙二醛（GO)是通过脂质过 氧化以及糖化蛋白的断裂而形成的，并且由乙二醛酶降解。心肌细胞暴露于MG增加了细胞 质和线粒体Ca2+，以及线粒体超氧化物O 2 _的产生。这些数据解释了抗氧化剂治疗在临 床研究中疗效的缺乏，即，它们不是疾病发病机理中涉及到的主要物质。
[0023] 可用的胰岛素的医疗设备可降低患有TlD的个体中已知心血管并发症的发生率， 包括失明、肾衰竭、糖尿病性心肌病、勃起功能障碍和中风，并且增加寿命。然而，寿命增加 揭示了以前未观察到的新的伴随病症，尤其是，认知能力下降。迄今为止，患有TlD的个体 的认知能力下降的潜在机制仍然不明，并且难以获得防止其发展的治疗策略。本文提供的 数据将MG(在TlD早期MG的产生上调）鉴定为通过损害脑血管反应性使得认知能力下降 的致病物。血管的平滑肌细胞可在TlD中产生高浓度的丙酮醛，这对内皮细胞的功能具有 消极影响。这些数据还将Glo-I过表达鉴定为通过降低MG和GO(另一种底物）水平削弱 TlD中的脑血管功能障碍和认知功能损害的新治疗方法。因为微血管功能障碍是以上所列 其他糖尿病并发症的既定病因，降低MG和GO水平的这种新型策略将具有除了改善TlD中 的脑血管和认知功能之外的疗效。
[0024] 根据本发明，提供了抑制、治疗和/或预防由异常丙酮醛水平（例如，过表达）表 征的疾病或病症的方法。本发明包含抑制、治疗和/或预防糖尿病（1型和/或2型）和/ 或糖尿病相关并发症的方法。本发明还包含抑制、治疗和/或预防血管疾病和/或心血管 疾病的方法。糖尿病相关并发症的实例包括但不限于：器官功能障碍（例如，终末器官功能 障碍，如心脏、肾脏、眼睛、足和脑功能障碍）、血管疾病、心血管疾病、心力衰竭、动脉血管硬 化、肾功能衰竭、视网膜病变、神经病变和认知功能损害（参见，例如，WWW.diabetes, org/ living-with-diabetes/complications/ 和 www.idf.org/complications-diabetes)。 终末器官并发症/功能障碍的实例包括但不限于：视网膜病变、肾衰竭、心力衰竭、性功 能障碍、牙周病和中风。认知功能损害的实例包括但不限于，精神运动功能、视空间觉 (visuo-construction)、信息处理疾病、思维灵活性和工作记忆方面的损害。血管疾病的实 例包括但不限于：心血管疾病、心脏病、心肌病、动脉粥样硬化、中风、高血压和外周动脉疾 病。与丙酮醛有关（例如，异常丙酮醛水平（例如，过表达））的疾病的实例包括但不限于： 神经退行性疾病、肝硬化、关节炎和衰老。在一个特定的实施方案中，本发明的方法抑制、治 疗和/或预防心肌收缩力的降低，以及使高血糖诱发的血脑屏障通透性增加最小化。在一 个特定的实施方案中，本发明的方法改善患有高血糖以及具有类似心血管并发症疾病的个 体的心脏、肾脏和/或脑的功能。在另一个实施方案中，本发明的方法减少脑梗塞面积。
[0025] 本发明的方法包括向有需要的受试者施用编码丙酮醛降解酶（例如，乙二醛酶 (例如，乙二醛酶-1)、醛糖还原酶、乙醛脱氢酶（例如，乙醛脱氢酶-9)和2-氧代乙醛脱氢 酶）的核酸分子。在一个特定的实施方案中，丙酮醛降解酶为乙二醛酶-1。在一个特定的 实施方案中，乙二醛酶-1为人乙二醛酶-1。人乙二醛酶-1在GenBank GeneID:2739中有 所描述。GenBank Accession Nos. NM_006708和NP_006699提供人乙二醛酶-1的氨基酸和 核苷酸序列。本发明还涵盖包含编码乙二醛酶_1(例如，包含编码乙二醛酶-1的核酸分子 的载体）的核酸分子和至少一种药学可接受的载体的组合物。
[0026] 在一个特定的实施方案中，向受试者施用包含编码丙酮醛降解酶（例如，乙二醛 酶-1)的核酸分子的载体。在一个特定的实施方案中，编码丙酮醛降解酶（例如，乙二醛 酶-1)的核酸分子受内皮和/或平滑肌细胞启动子的控制。细胞类型或组织特异性启动子 为在所需细胞类型或组织中具有比其他细胞类型或组织更高活性（例如，至少2倍、3倍、4 倍、5倍、10倍或更多）的启动子和/或主要在所需细胞类型或组织中（一般（基本）或完 全排除其他细胞类型或组织）表达连接的核酸序列的启动子。内皮细胞启动子的实例包括 但不限于tiel启动子、tie2/tek启动子、Et-I启动子、血管性血友病因子启动子、细胞间黏 附分子2 (ICAM-2)启动子、endoglin启动子、ICAM-I启动子、VCAM-I启动子、Flt-I启动子、 kdr/f Ik-I启动子和内皮素-1启动子（例如，前内皮素原-I(PPE-I)启动子）（还可参见美 国专利号 5, 888, 765 ;6, 103, 527 ;6, 200, 751 ;7, 067, 649 ;7, 579, 327)。在一个特定的实施 方案中，内皮细胞启动子为内皮素-1启动子（例如，人内皮素-1启动子或前内皮素原启动 子）lee 等人（J. Biol. Chem. (1990) 10446-50)以及 Stow等人（FASEB J. (2011)25:16-28) 提供了内皮素-1启动子的核苷酸序列。尤其是，内皮素-1主要由血管内皮细胞合成，并且 这些细胞在糖尿病中数量减少或功能失调。然而，选择启动子，因为内皮素-1表达在糖尿 病的平滑肌、巨噬细胞、肌细胞和近端小管上皮细胞中也上调。因此，虽然以内皮细胞启动 子特征，但是内皮素-1在少数其他细胞类型中表达。不受理论约束，这种特异性上调可帮 助关键器官中靶标Glo-I的表达，其中丙酮醛在病理生理学上具有关联，同时降低健康细 胞中Glo-I的表达，其中如果不必要，乙二醛酶-1过表达。在一个特定的实施方案中，编码 丙酮醛降解酶（例如，乙二醛酶-1)的核酸分子受平滑肌细胞启动子的控制。平滑肌细胞 启动子的实例包括但不限于平滑肌a肌动蛋白启动子、平滑肌肌球蛋白重链启动子、FRNK 启动子、CRPl启动子和SM-22启动子（例如，SM-22 a启动子（转胶蛋白））。在一个特定 的实施方案中，编码丙酮醛降解酶（例如，乙二醛酶-1)的核酸分子受肾启动子的控制（例 如，肾小球启动子或近端小管启动子；例如，治疗肾功能障碍/衰竭/疾病）。肾启动子的 实例包括但不限于，nephrin启动子（靶向肾脏的肾小球）、podocin启动子（靶向肾脏的 肾小球）和Na+/葡萄糖共转运蛋白（SGLT2)启动子（靶向肾脏的近端小管）。在一个特定 的实施方案中，该启动子不是巨细胞病毒（CMV)即刻早期启动子。
[0027] 本发明所述载体可以为质粒或病毒载体。病毒载体包括但不限于，腺病毒载体、腺 相关病毒-(AAV)载体和逆转录病毒载体。所述载体可用于将Glo-I表达靶向其中丙酮醛 与待治疗的疾病或病症的病理生理学相关的特定细胞类型或关键器官。在一个特定的实施 方案中，所述载体可用于将Glo-I表达靶向内皮细胞和/或平滑肌细胞。例如，在该方法中 使用能够转换所需细胞类型（例如，内皮细胞和/或平滑肌细胞）的病毒载体。在一个特 定的实施方案中，所述病毒载体为腺相关病毒载体。通常，腺相关病毒载体的基因组通常包 含5'腺相关病毒反向末端重复、可操作地连接至启动子的编码序列（例如，转基因）和3' 腺相关病毒反向末端重复。腺相关病毒载体可进一步包含其他序列（例如，来自腺病毒）， 该序列协助将腺相关病毒载体包装到病毒颗粒中。腺相关病毒载体可以是任何血清型。腺 相关病毒载体可以是选自以下的血清型：AAVl、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、 AAV9、AAV10、AAV11、AAV12及其杂交物（例如，2、3、4、5或更多血清型的组合杂交物）。腺相 关病毒载体可以是具有衣壳蛋白的杂交AAV载体（例如，AAV血清型1-12中的任何一种） 和来自不同AAV的基因组（例如，AAV血清型2)。在一个特定的实施方案中，腺相关病毒载 体为AAV2/9或AAV 2/1。合成和制备腺相关病毒载体的方法是本领域熟知的。
[0028] 本发明的方法可进一步包括施用治疗、抑制和/或预防疾病或病症的至少一种其 他治疗剂。所述其他治疗剂可与本发明的乙二醛酶-1相继和/或同时施用。例如，本发明 的核酸分子可与用于治疗丙酮醛诱发的血管功能障碍和/或心血管并发症的至少一种其 他药物一起施用。在一个特定实例中，本发明的方法进一步包括施用胰岛素和/或降血糖 药物。可肠外和/或肺内施用胰岛素。降血糖药物的实例包括但不限于，磺酰脲类药物（例 如，乙酰苯磺酰环己脲、氯磺丙脲、甲苯磺丁脲、格列吡嗪、格列本脲）、双胍类药物（例如， 二甲双胍、苯乙双胍、丁双胍、苄磷双胍、依托双胍、胍丁胺、氯胍）、a -糖苷酶抑制剂、噻唑 烷二酮类药物（例如，格列酮类、曲格列酮、罗格列酮、吡格列酮）、格列奈类药物、氯茴苯酸 类药物、GLP类似物、胰淀素类似物、D-苯丙氨酸衍生物、DPP-IV抑制剂、胆酸螯合剂和肾钠 葡萄糖共转运抑制剂（例如，达格列净）。
[0029] 虽然上文已经通过施用编码丙酮醛降解酶如乙二醛酶-1的核酸分子描述了本发 明，但是本发明还涵盖施用作为蛋白质的丙酮醛降解酶。虽然核酸分子的递送是具有优势 的，例如增加和延长表达，但是出于本文所述的治疗目的可将酶递送至受试者细胞。例如， 聚乙二醇化（PEGylation)、纳米粒子（例如，包含生物可降解聚合物的那些，如聚乳酸、聚 己内酯、聚（乳酸-Co-羟基乙酸）、壳聚糖和/或聚乙二醇）、脂质体、聚乙二醇化脂质体和 受体介导的递送系统可用于将蛋白质递送至受试者细胞。本发明还涵盖包含乙二醛酶-1 和至少一种药学上可接受的载体的组合物。
[0030] 可通过任何合适的途径，例如，通过注射（例如，局部给药、直接给药或全身给 药）、口服、肺部、局部、鼻腔或其他给药模式施用本发明的组合物。可通过任何合适的方法 施用该组合物，包括胃肠外、肌肉内、静脉内、动脉内、腹膜内、皮下、局部、吸入、经皮、肺内、 动脉内、直肠内、肌肉内和鼻内给药。在一个特定的实施方案中，静脉施用所述组合物。通 常，组合物中药学上可接受的载体选自稀释剂、防腐剂、增溶剂、乳化剂、佐剂和/或载体。 组合物可包括多种缓冲内容物（例如，Tris HC1、醋酸盐、磷酸盐）、pH和离子强度的稀释 剂；以及添加剂，如去垢剂和增