治疗急性肺损伤的组合物和方法

文档序号:652788 发布日期:2021-04-23 浏览:18次 >En<

阅读说明:本技术 治疗急性肺损伤的组合物和方法 (Compositions and methods for treating acute lung injury ) 是由 A·B·费舍尔 S·I·范斯坦 于 2019-08-15 设计创作,主要内容包括:在各个方面和实施方式中,本发明提供了用于治疗急性肺损伤(ALI)的组合物和方法。(In various aspects and embodiments, the present invention provides compositions and methods for treating Acute Lung Injury (ALI).)

治疗急性肺损伤的组合物和方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2018年8月17日提交的美国临时专利申请号62/719,217的优先权,其全部内容通过引用并入本文。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在国家心脏、肺和血液研究所(National Heart,Lung and BloodInstitute)授予的2R01 HL 102016的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

背景技术

肺部炎症是由多种病因引起的急性肺损伤(ALI)综合征的发病机理中的重要组成部分。与活性氧类(ROS)产生相关的肺部炎症是导致ALI综合征的重要因素。NADPH氧化酶2型(NOX2)的活化——肺中ROS的主要来源——需要过氧化物氧还蛋白6(Prdx6)的磷脂酶A2(PLA2)活性。

ALI的当前治疗是支持性的,且当前尚无专门用于其预防或治疗的批准药物。因此,本领域需要保护使免受ALI的方法和组合物。本公开解决了此需求。

发明内容

一方面,本发明提供了包含由以下组成的多肽的组合物:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以存在或不存在,且如果存在则为T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X9是R或K。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:5ELQTELYEIKHQIL、SEQ ID NO:6QTELYEIKHQIL和SEQ ID NO:7ELYEIKHQIL。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:1LHDFRHQIL、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL。

在各种实施方式中,组合物进一步包含药学上可接受的载体。

在各种实施方式中,多肽被包封在一种或多种脂质体中。

在各种实施方式中,组合物被配制成用于雾化吸入(aerosol inhalation)或气管内或静脉内注射。在各种实施方式中,药物组合物通过静脉内注射施用于受试者。

在另一方面,本发明提供了治疗受试者的急性肺损伤的方法,该方法包括向受试者施用有效量的药物组合物,该药物组合物包含由以下组成的多肽:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以是T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X9是R或K

和药学上可接受的载体。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:5ELQTELYEIKHQIL、SEQ ID NO:6QTELYEIKHQIL和SEQ ID NO:7ELYEIKHQIL。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:1LHDFRHQIL、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL。

在各种实施方式中,多肽被包封在一种或多种脂质体中。

在各种实施方式中,药物组合物通过雾化吸入或通过气管内或静脉内注射施用于受试者。

在另一方面,本发明提供了治疗受试者的脓毒症的方法,该方法包括向受试者施用有效量的药物组合物,该药物组合物包含由以下组成的多肽:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以是T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X 9是R或K

和药学上可接受的载体。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:5ELQTELYEIKHQIL、SEQ ID NO:6QTELYEIKHQIL和SEQ ID NO:7ELYEIKHQIL。

在各种实施方式中,多肽选自:SEQ ID NO:1LHDFRHQIL、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL。

在各种实施方式中,多肽被包封在一种或多种脂质体中。

在各种实施方式中,药物组合物通过雾化吸入或通过气管内或静脉内注射施用于受试者。在各种实施方式中,药物组合物通过静脉内注射施用于受试者。

附图说明

当结合附图阅读时,将更好地理解本发明的优选实施方式的以下详细描述。为了示例本发明的目的,在附图中显示了目前优选的实施方式。然而,应理解,本发明不限于附图中所示实施方式的精确布置和手段。

图1A和1B:通过气管内导管(IT)或静脉内(IV)向8-10周龄的野生型C57B1/6小鼠注射2μg/g体重的PIP-2。将注射的肽溶解在盐水中或掺入由二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、卵磷脂酰胆碱(egg phosphatidylcholine)(PC)、磷脂酰甘油(PG)、和胆固醇组成的单层脂质体(脂质的摩尔比为50:25:10:15)中。我们已确定,对于PIP-2的胞内递送,含有75%DPPC或75%卵PC(加上PG和胆固醇)的脂质体与DPPC/PC/PG/胆固醇脂质体同样有效。5min后处死小鼠,对肺进行灌注直至血液被清除,然后在荧光指示剂Amplex red加上辣根过氧化物酶(HRP)的存在下,在温度控制(37℃)条件下进行循环灌注,以监测H2O2对Amplex red的氧化。在指定时间测量灌注液的等分试样的荧光,并表示为任意荧光单位(arbitraryfluorescence units)(AFU)。荧光随灌注时间增加,表明H2O2的产生反映了细胞NADPH氧化酶(NOX2)的活化。施用盐水中的PIP-2对H2O2的产生速率没有影响,但是IT(图1A)或IV(图1B)注射的脂质体中的PIP-2显著抑制H2O2的产生。

图2A-2F描绘了通过组织氧化和肺部炎症的各种标志物在气管内注射脂多糖(LPS)后肺损伤的时程(time course)。通过气管内(IT)注射以5μg/g体重将细菌(大肠杆菌(E.coli))脂多糖(LPS)施用于野生型C57B1/6小鼠。如图所示,在LPS后12、16、24或48h处死小鼠。移除肺,并通过气管用盐水灌洗以获得BALf;然后将肺匀浆化。肺损伤的参数是BALf中的有核细胞和蛋白质以及肺湿重与干重之比(W/D);对于W/D,在烘箱中干燥至恒重之前和之后,测量肺左上叶的重量。组织氧化应激的指数(下排)是在肺匀浆中测量的硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)、8-异前列腺素(8-isoprostanes)、和蛋白质羰基。值是平均值±,n=4。*P<0.05vs所有其它值;§p<0.05vs 12h、16h和24h。图2A描绘了硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)。图2B描述了8-异前列腺素。图2C描绘了肺匀浆中的蛋白质羰基。图2D描绘了支气管肺泡灌洗液(BALF)中的细胞数量。图2E描绘了BALF中的总蛋白质。图2F描绘了肺的湿重与干重之比。

图3A-3F通过气管内LPS(5mg/g体重)产生急性肺损伤(ALI)。脂质体中的PIP-2(2μg/g体重)与LPS(0h)一起IT施用或在LPS后12或16h静脉内(IV)施用。IV施用PIP-2,以避免对气管的第二次“攻击”。在24h处死小鼠,并评估肺的肺损伤和组织氧化应激。结果是平均值±SE,n=4。*P<0.05vs所有其它组。图3A描绘了BALF中的细胞数量。图3B描绘了BALF中的总蛋白质。图3C描绘了肺的湿重与干重之比。图3D描绘了TBARS。图3E描绘了8-异前列腺素。图3F描绘了肺匀浆中的蛋白质羰基。

图4A和图4B:通过在不存在Ca2+的情况下,在酸性条件(pH 4)下通过从二棕榈酰磷脂酰胆碱释放棕榈酸测量Prdx6的磷脂酶A2(aiPLA2)。图4A:PIP-2浓度增加对重组人Prdx6的aiPLA2活性的影响。图4B:LPS和PIP-2处理对小鼠肺的aiPLA2活性的影响。在没有或有脂质体中的PIP-2(2μg/g体重)的情况下,通过气管内LPS(2μg/g体重)处理小鼠(每种条件下,n=3)。在接受LPS后6、12或24h处死动物。肺被清除血液并匀浆化。对照肺来自未接受LPS的小鼠。*P<0.05vs相应的对照和vs LPS+PIP-2;§P<0.05vs在12和24h的LPS。

图5A和5B:在肺分离之前,气管内滴注掺入脂质体内的PIP-2。图5A:在再循环系统中用人工培养基灌注分离的肺。通过添加血管紧张素II(Ang II)刺激NOX2活性。将amplexred和辣根过氧化物酶一起添加到灌注液以检测ROS的产生。通过分光光度法每隔一段时间分析灌注液的等分试样以确定amplex red的氧化,表明ROS的产生。结果为平均值±SE,N=3-4。图5B:在LPS施用(5mg/g体重)后6、12、或24h处死小鼠,并用含荧光团(二氟荧光酯二乙酸盐(difluorofluorescein diacetate),DFFDA)的盐水溶液原位灌注肺15min。然后将肺匀浆化,并将肺匀浆的荧光确定为ROS产生的指数。图5A和图5B的结果是平均值±SE,N=4。*P<0.05vs相应的LPS和LPS+PIP-2;§P<0.05vs 12h和24h LPS;ΔP<0.05vs相应的LPS。

图6:将脂质体中的PIP-2于0时间气管内(IT)或静脉内(IV)施用于小鼠。在PIP-2施用后的4到72h之间的间隔内收获肺,匀浆化并分析Prdx6-PLA2活性。PIP-2通过IT或IV途径均有效,其中计算的1/2恢复时间为约50h。结果为平均值+SE,N=3-4。

图7A和7B:Kaplan-Meier存活曲线。通过以下方法向所有小鼠给予LPS(15mg/g体重):图7A:气管内(IT)或图7B:腹膜内(IP)注射。LPS后12h(这是处理时间0)静脉内(IV)施用脂质体中的PIP-2或安慰剂(仅脂质体),然后如箭头所示,以12或24h为间隔施用,共5剂。图7A:PIP-2以2μg/g体重;每组N=14。图7B:PIP-2以2或20μg/g体重;安慰剂组,n=8;PIP-22mg组,n=7;PIP-2 20mg组,n=10。

图8:PLA2抑制肽(PIP-2)抑制在分离的灌注小鼠肺中由血管紧张素II(Ang II)刺激的ROS产生。通过IV途径将PIP-2(2μg/g体重)施用于完整的野生型(WT)小鼠。WT基础的、WT对照和NOX2敲除(NOX2 null)未接收肽。30min后,从麻醉的小鼠中分离肺,并在再循环系统中灌注作为Nox2激活剂添加的Ang II(50μM)和Amplex red加上辣根过氧化物酶,以检测灌注液ROS。Ang II不会刺激WT基础肺。15min的平衡期(称为0时间)后,以15min的间隔取等分试样用于荧光分析。每个标绘点代表平均值±SE,n=3。通过最小均方方法绘制线。由每条线的斜率计算出的ROS降低的平均速率在括号中表明。*P<0.05vs其它3个斜率。

图9A和9B:LPS施用后,PIP-2抑制肺aiPLA2活性增加和ROS产生增加。LPS(5μg/g体重)与单独的脂质体(标记为LPS)或脂质体中的PIP-2(标记为+PIP-2)一起通过气管内(IT)滴注被施用。对照是没有LPS的单独的脂质体(标记为对照)。在LPS后6、12或24h处死小鼠,并用含荧光团二氟荧光素二乙酸盐(DFF-DA)的盐水溶液原位灌注肺15min。然后将肺匀浆化并分析:图9A:aiPLA2活性;图9B:肺匀浆的荧光作为ROS产生的指数。结果为平均值±SE,对于A,N=3,对于B,N=4。*P<0.05vs.在同一时间点的对照和+PIP-2;ΔP<0.05vs.在6h的相应值。

图10:IV施用后,脂质体组合物对PIP-2向肺的递送的影响。通过静脉内输注脂质体介导的PIP-2递送的方案与图5A-5B相同。总脂质的*%;所有脂质体还含有15%的胆固醇。平均值±SE,n=3或n=2的范围。脂质体内的PC或DPPC对PIP-2的胞内递送具有相似的有效性。PG的缺失导致功效降低约10%。

图11:在IT LPS后24hr评估的PIP-2对肺损伤的“防护”(%)。*在LPS后0、12或16h施用的PIP-2作用的值。对肺损伤的防护(%)被计算为[1-(具有PIP-2的损伤-对照)/(单独的LPS-对照)]。通过PIP-2的“防护”>75%。

图12:在高剂量LPS下存活的PIP-2处理的小鼠中肺损伤的指数。用LPS(15μg/gwt)注射小鼠:B行,气管内(IT);或C行,腹膜内(IP)。在图7所示的时间注射(IV)脂质体中2μg/g或20μg/g体重的PIP-2。在处理开始后108h(LPS施用120h后)处死5只存活的小鼠。将结果与历史对照小鼠(无LPS)的值(A行)进行比较。BALf,支气管肺泡灌洗液;TBARS,硫代巴比妥酸反应性物质。值是平均值±SE,对于对照,n=4,对于LPS+PIP-2,n=5。LPS+PIP-2的平均值与相应的对照均无统计学差异(p>0.05)。LPS后存活5天的PIP-2处理的小鼠具有正常的肺。

图13:PIP-2对通气诱发的肺损伤(VILI)的影响。麻醉的小鼠以12ml/Kg体重的潮气量,120/min的呼吸频率和2cm H2O的呼气末正压(positive end-expiratory pressure)(PEEP)机械通气6h。在机械通气开始时,通过IT注射施用脂质体中的PIP-2(2μg/g体重),并在6h后处死小鼠。对照代表正常(非通气)肺的值。如表1中计算%防护。结果为平均值±SE,n=4。对于VILI+PIP vs VILI,*P<0.05。PIP-2防护与机械通气相关的肺损伤。

具体实施方式

定义

除非另外定义,否则本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员的普遍理解相同的含义。尽管在实践中可以使用与本文描述的那些类似或等同的任何方法和材料来测试本发明,但是本文描述了优选的材料和方法。在描述和要求保护本发明时,将使用以下术语。

还应理解,本文使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的,而不意图限制。

冠词“一(a)”和“一个(an)”在本文中用于指代该冠词的语法对象中的一个或多于一个(即,至少一个)。举例来说,“一个要素”意为一个要素或多于一个要素。

当涉及诸如量、时间持续期、和类似物的可测量值时,本文所用的“约”意为涵盖距指定值的±20%或±10%、更优选地±5%、甚至更优选地±1%、仍更优选地±0.1%的变化,因为这样的变化适用于进行本公开的方法。

如本文所用,“急性肺损伤”或“ALI”指代与心力衰竭无关的以血氧过少引起的双侧肺浸润急性发作为特征的综合征。

如果疾病或障碍的症状的严重性、患者经历这种症状的频率、或两者均降低,则疾病或障碍被“缓解”。

如本文所用,术语“组合物”或“药物组合物”指代在本发明内有用的至少一种化合物与药学上可接受的载体的混合物。药物组合物促进化合物施用于患者或受试者。本领域中存在多种施用化合物的技术,包括但不限于静脉内、口服、气雾、肠胃外、眼、肺和局部施用。

化合物的“有效量”或“治疗有效量”是足以对被施用该化合物的受试者提供有益作用的化合物的量。递送运载体的“有效量”是足以有效结合或递送化合物的量。

术语“患者”、“受试者”、“个体”等在本文可互换使用,并且指代适合于本文所述方法的任何动物或其细胞,无论是体外还是原位。在某些非限制性实施方式中,患者、受试者或个体是人。

如本文所用,术语“药学上可接受的”指代不消除化合物的生物学活性或性质并且相对无毒的材料(如载体或稀释剂),即,可以将材料施用于个体而不会引起不期望的生物学影响或以有害的方式与包含该材料的组合物的任何组分相互作用。

如本文所用,术语“药学上可接受的载体”意为药学上可接受的材料、组合物或载体(如液体或固体填充剂、稳定剂、分散剂、悬浮剂、稀释剂、赋形剂、增稠剂、溶剂或包封材料),其涉及在患者体内或向患者携带或运输本发明内有用的化合物,使得其可以执行其预期功能。通常,这种构建体从身体的一个器官或部分携带或运输到身体的另一器官或部分。每种载体从与制剂的其它成分(包括本发明内有用的化合物)相容的意义上讲必须是“可接受的”,并且对患者无害。可以用作药学上可接受的载体的材料的一些实例包括:糖(如乳糖、葡萄糖和蔗糖);淀粉(如玉米淀粉和马铃薯淀粉);纤维素及其衍生物(如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和乙酸纤维素);粉末状黄芪胶;麦芽;明胶;滑石;赋形剂(如可可脂和栓剂蜡);油(如花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油和大豆油);二醇(如丙二醇);多元醇(如甘油、山梨糖醇、甘露糖醇和聚乙二醇);酯(如油酸乙酯和月桂酸乙酯);琼脂;缓冲剂(如氢氧化镁和氢氧化铝);表面活性剂;海藻酸;无热原水;等渗盐水;林格氏溶液;乙醇;磷酸盐缓冲溶液;以及药物制剂中采用的其它无毒相容性物质。如本文所用,“药学上可接受的载体”还包括与本发明内有用的化合物的活性相容且患者生理上可接受的任何和所有包衣、抗细菌和抗真菌剂、以及吸收延迟剂和类似物。补充活性化合物也可以被掺入组合物中。“药学上可接受的载体”可以进一步包括在本发明内有用的化合物的药学上可接受的盐。在本发明的实践中使用的可以包括在药物组合物中的其它另外的成分是本领域已知的,并且描述于例如Remington’s Pharmaceutical Sciences(Genaro,Ed.,MackPublishing Co.,1985,Easton,PA)中,其通过引用并入本文。

如本文所用,“PIP-2”意为具有SEQ ID NO:1LHDFRHQIL的肽。

如本文所用,“PIP-4”意为具有SEQ ID NO:2LYEIKHQIL的肽。

如本文所用,“PIP-5”意为具有SEQ ID NO:3LYDIRHQIL的肽。

如本文所用,“治疗疾病或障碍”意为降低患者经历疾病或障碍的症状的频率。疾病和障碍在本文可互换使用。

如本文所用,“脓毒症”是由机体对感染的反应引起的潜在的威胁生命的状况,并且可导致多器官衰竭。

如本文所用,术语“治疗(treatment或treating)”涵盖预防和/或治疗。因此,本发明的组合物和方法不限于治疗应用,并且可以用于预防性应用。因此,状态、障碍或状况的“治疗(treating或treatment)”包括:(i)防止或延迟在可能患有或倾向于患有状态、障碍或状况但尚未经历或显示状态、障碍或状况的临床或亚临床症状的受试者中发展的状态、障碍或状况的临床症状的出现;(ii)抑制状态、障碍或状况,即阻止或降低疾病或其至少一种临床或亚临床症状的发展;或(iii)减轻疾病,即引起状态、障碍或状况或其临床或亚临床症状的至少一种的消退。

范围:在整个本公开中,可以以范围格式来呈现本发明的各个方面。应理解,范围格式的描述仅是为了方便和简洁,而不应被解释为对本发明范围的不灵活的限制。因此,应将范围的描述视为已具体公开了所有可能的子范围以及该范围内的单个数值。例如,对范围(如1到6)的描述应被视为已具体公开了诸如1到3、1到4、1到5、2到4、2到6、3到6等的子范围,以及该范围内的单个数字,例如1、2、2.7、3、4、5、5.3和6。无论范围的广度如何,这都适用。

描述

组合物

本发明部分基于可用于治疗ALI的aiPLA2的具体肽抑制剂的工程化。本发明的若干肽的aiPLA2抑制活性显示于下表1中。

表1:肽对重组hPrdx6的aiPLA2活性的影响

表2:通过对人重组蛋白的aiPLA2活性的影响来优化抑制肽的大小

表3:PIP-2中的取代:对抑制人重组Prdx6的aiPLA2活性的影响

因此,一方面,本发明提供了包含由以下组成的多肽的组合物:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以存在或不存在,且如果存在则为T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X9是R或K。

在各种实施方式中,组合物包含由SEQ ID NO:1LHDFRHQIL(PIP-2)、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL(PIP-4)或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL(PIP-5)组成的多肽。本发明的组合物可以作为药物组合物提供给受试者。因此,在各种实施方式中,组合物进一步包含药学上可接受的载体。如图1中所示,可以在脂质体中有效地施用多肽。因此,在各种实施方式中,多肽被包封在一种或多种脂质体中。在各种实施方式中,组合物被配制成用于雾化吸入或气管内或静脉内注射。合适的药学上可接受的载体以及可吸入或可注射的制剂在本文其它部分描述。

治疗急性肺损伤的方法

在另一方面,本发明提供了治疗受试者的急性肺损伤的方法,该方法包括向受试者施用有效量的药物组合物,该药物组合物包含由以下组成的多肽:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以为T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X9是R或K;

和药学上可接受的载体。在各种实施方式中,多肽可以是由SEQ ID NO:1LHDFRHQIL、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL组成的多肽。在各种实施方式中,施用于受试者的多肽被包封在一种或多种脂质体中。在各种实施方式中,药物组合物通过雾化吸入或通过气管内或静脉内注射施用于受试者。

治疗脓毒症的方法

在另一方面,本发明提供了治疗受试者的脓毒症的方法,该方法包括向受试者施用有效量的药物组合物,该药物组合物包含由以下组成的多肽:

SEQ ID NO:4X1X2X3X4X5LX6X7X8X9HQIL

其中:

X1可以存在或不存在,且如果存在则为E;

X2可以存在或不存在,且如果存在则为L;

X3可以存在或不存在,且如果存在则为Q;

X4可以存在或不存在,且如果存在则为A或T;

X5可以为T或E;

X6是H或Y;

X7是D或E;

X8是F或I;和

X9是R或K;

和药学上可接受的载体。在各种实施方式中,多肽可以是由SEQ ID NO:1LHDFRHQIL、SEQ ID NO:2LYEIKHQIL或SEQ ID NO:3LYDIRHQIL组成的多肽。在各种实施方式中,施用于受试者的多肽被包封在一种或多种脂质体中。在各种实施方式中,药物组合物通过雾化吸入或通过气管内或静脉内注射施用于受试者。在各种实施方式中,药物组合物通过静脉内注射施用于受试者。

施用/剂量/制剂

施用方案可能会影响有效量的构成。可以在损伤发作之前或之后将治疗制剂施用于受试者。进一步,可以每天或顺序施用若干分开剂量(divided dosages)以及交错剂量,或者剂量可以连续输注,或者可以是大剂量注射。进一步,治疗制剂的剂量可以根据治疗或预防情况的紧急性成比例地增加或减少。

可以使用已知程序以有效治疗患者肺损伤的剂量和时间段将本发明的组合物施用于患者,优选哺乳动物,更优选人。实现治疗效果所必需的治疗性化合物的有效量可以根据因素(如患者的疾病或障碍的状态;患者的年龄、性别和重量;以及治疗性化合物治疗或预防患者急性肺损伤的能力)而变化。可以调整剂量方案以提供最佳治疗反应。例如,可以每天施用若干分开剂量,或者剂量可以根据治疗情况的紧急性成比例地减少。本发明的治疗性化合物的有效剂量范围的非限制性实例是约1至5,000mg/kg体重/每天。本领域普通技术人员将能够研究相关因素并确定治疗性化合物的有效量而无需过度实验。

可以改变本发明的药物组合物中活性成分的实际剂量水平,以获得有效实现特定患者、组合物、和施用方式所期望的治疗反应而对患者无毒的活性成分的量。

具体地,所选择的剂量水平取决于多种因素,包括采用的特定化合物的活性、施用时间、化合物的排泄或分解速率、治疗的持续时间、与化合物组合使用的其它药物、化合物或材料、被治疗患者的年龄、性别、重量、状况、总体健康和既往病史、以及医学领域中公知的类似因素。

具有本领域普通技术的医生,例如医师或兽医,可以容易地确定并开出所需药物组合物的有效量。例如,医师或兽医可以以低于实现期望的治疗效果所需的水平开始药物组合物中采用的本发明的化合物的剂量,并逐渐增加剂量直至实现期望的效果。

在特定的实施方式中,以剂量单位形式配制化合物是特别有利的,以易于剂量的施用和均匀性。如本文所用,剂量单位形式指代适合作为用于待治疗患者的单一剂量的物理上离散的单位;每个单位含有预定数量的治疗性化合物,该化合物经计算与所需药物运载体结合以产生期望的治疗效果。本发明的剂量单位形式通过以下指定并直接取决于以下:(a)治疗性化合物的独特特征和要实现的特定治疗效果,以及(b)为治疗患者的肺损伤而复合/配制这种治疗性化合物的技术中固有的限制。

载体可以是溶剂或分散介质,其含有例如水、乙醇、多元醇(例如,甘油、丙二醇、和液体聚乙二醇、和类似物)、其合适的混合物和植物油。

在某些实施方式中,本发明的组合物以每天1至5次或更多次的范围的剂量施用于患者。在其它实施方式中,本发明的组合物以包括但不限于每天一次、每两天一次、每三天一次至每周一次和每两周一次的剂量范围施用于患者。对于本领域技术人员而言显而易见的是,本发明的各种组合组合物的施用频率因个体而异,这取决于多种因素,包括但不限于年龄、待治疗的疾病或障碍、性别、整体健康和其它因素。因此,本发明不应被解释为限于任何特定的剂量方案,并且要施用于任何患者的精确剂量和组合物是通过考虑与患者有关的所有其它因素的主治医生来确定的。

用于施用的本发明的化合物可以在约1μg至约10,000mg、约20μg至约9,500mg、约40μg至约9,000mg、约75μg至约8,500mg、约150μg至约7,500mg、约200μg至约7,000mg、约350μg至约6,000mg、约500μg至约5,000mg、约750μg至约4,000mg、约1mg至约3,000mg、约10mg至约2,500mg、约20mg至约2,000mg、约25mg至约1,500mg、约30mg至约1,000mg、约40mg至约900mg、约50mg至约800mg、约60mg至约750mg、约70mg至约600mg、约80mg至约500mg的范围内、以及它们之间的任何和所有全部或部分增量。

在一些实施方式中,本发明的化合物的剂量为约1mg至约2,500mg。在一些实施方式中,用于本文所述的组合物中的本发明的化合物的剂量小于约10,000mg、或小于约8,000mg、或小于约6,000mg、或小于约5,000mg、或小于约3,000mg、或小于约2,000mg、或小于约1,000mg、或小于约500mg、或小于约200mg、或小于约50mg。类似地,在一些实施方式中,本文所述的第二化合物的剂量小于约1,000mg、或小于约800mg、或小于约600mg、或小于约500mg、或小于约400mg、或小于约300mg、或小于约200mg、或小于约100mg、或小于约50mg、或小于约40mg、或小于约30mg、或小于约25mg、或小于约20mg、或小于约15mg、或小于约10mg、或小于约5mg、或小于约2mg、或小于约1mg、或小于约0.5mg、以及其任何及全部或部分增量。

在某些实施方式中,本发明涉及包装的药物组合物,其包含容纳治疗有效量的本发明的化合物(其单独或与第二药剂组合)的容器;以及使用该化合物以治疗、预防或减轻患者急性肺损伤的一种或多种症状的说明书。

制剂可以与常规赋形剂,即适合于口服、肠胃外、鼻腔、静脉内、皮下、肠内或本领域已知的任何其它合适的施用模式的药学上可接受的有机或无机载体物质混合使用。药物制剂可以被灭菌,并且如果期望,与助剂(例如,润滑剂、防腐剂、稳定剂、润湿剂、乳化剂、影响渗透压缓冲剂的盐、着色剂、调味剂和/或芳香物质和类似物)混合。它们也可以在期望时与其它活性剂(例如其它止痛剂)组合。

本发明的任何组合物的施用途径包括口服、鼻、直肠、阴道内、肠胃外、颊、舌下或局部。用于本发明的化合物可以被配制为通过任何合适的途径施用,如口服或肠胃外,例如经皮、经粘膜(例如,舌下、舌、(经)颊、(经)尿道、阴道(例如,经阴道和阴道周围地)、鼻(内)和(经)直肠)、膀胱内、肺内、十二指肠内、胃内、鞘内、皮下、肌内、皮内、动脉内、静脉内、支气管内、吸入、和局部施用。

合适的组合物和剂型包括,例如片剂、胶囊、囊片(caplets)、丸剂、胶帽(gelcaps)、锭剂、分散体、悬浮液、溶液、糖浆、颗粒、珠、经皮贴剂、凝胶、粉末、粒料、乳浆剂、糖锭、乳膏、糊剂、膏剂、乳液、圆片、栓剂、用于鼻或口服施用的液体喷雾剂、用于吸入的干粉或雾化制剂、用于膀胱内施用的组合物和制剂等。应理解,将在本发明中有用的制剂和组合物不限于本文所述的特定制剂和组合物。

口服施用

对于口服应用,特别合适的是片剂、糖衣片、液体、滴剂、栓剂、或胶囊、囊片和胶帽。预期用于口服应用的组合物可以根据本领域已知的任何方法来制备,并且这种组合物可以含有一种或多种选自适于制造片剂的惰性、无毒的药物赋形剂的试剂。这类赋形剂包括例如惰性稀释剂(如乳糖);造粒和崩解剂(如玉米淀粉);粘合剂(如淀粉);和润滑剂(如硬脂酸镁)。片剂可以是未被包衣的,或它们可以是通过已知技术被包衣的,用于美观度或延迟活性成分的释放。口服用制剂也可以硬明胶胶囊存在,其中活性成分与惰性稀释剂混合。

本发明还包括多层片剂,其包括提供延迟释放一种或多种本发明的化合物的层和提供立即释放用于治疗某些疾病或障碍的药物的另一层。使用蜡/pH敏感性聚合物混合物,可以获得胃不溶性组合物,其中活性成分被捕获,从而确保其延迟释放。

肠胃外施用

对于肠胃外施用,可以将本发明的化合物配制成用于注射或输注,例如静脉内、肌内或皮下注射或输注、或用于以大剂量和/或连续输注的施用。可以使用油性或水性运载体中的悬浮液、溶液或乳液,其任选地含有其它配制剂(如悬浮剂、稳定剂和/或分散剂)。

另外施用形式

本发明的另外剂型包括美国专利号6,340,475;6,488,962;6,451,808;5,972,389;5,582,837;和5,007,790中所述的剂型。本发明的另外剂型还包括美国专利申请号20030147952;20030104062;20030104053;20030044466;20030039688;和20020051820中所述的剂型。本发明的另外剂型还包括PCT申请号WO 03/35041;WO 03/35040;WO03/35029;WO03/35177;WO 03/35039;WO 02/96404;WO 02/32416;WO 01/97783;WO 01/56544;WO 01/32217;WO 98/55107;WO 98/11879;WO 97/47285;WO 93/18755;和WO 90/11757中所述的剂型。

控释制剂和药物递送系统

在某些实施方式中,本发明的制剂可以是但不限于短期、快速补偿(rapid-offset)以及控制的,例如持续释放、延迟释放和脉冲式释放制剂。

术语持续释放在其常规意义上用于指代提供在延长的时间段内逐渐释放药物,并且尽管不一定,但在延长的时间段内导致药物的血液水平基本上恒定的药物制剂。时间段可以是长达一个月或更长时间,并且应该是比以大剂量形式施用的等量药剂更长时间的释放。

为了持续释放,可以将化合物与合适的聚合物或疏水材料一起配制,聚合物或疏水材料为化合物提供持续释放性质。这样,用于本发明方法的化合物可以以微粒的形式施用,例如通过注射、或者以薄片或圆片的形式通过植入施用。

在本发明的一个实施方式中,使用持续释放制剂将本发明的化合物单独或与另一种药剂组合施用于患者。

术语延迟释放在本文中以其常规意义使用,指代在药物施用后的一些延迟之后提供药物的初始释放,并且尽管不一定可以包括约10分钟上至约12小时的延迟的药物制剂。

术语脉冲式释放在本文中以其常规意义使用,指代在药物施用后,以产生药物的脉冲血浆分布的方式提供药物释放的药物制剂。

术语立即释放以其常规意义使用,指代在药物施用后提供药物的立即释放的药物制剂。

如本文所用,短期指代在药物施用后上至并包括约8小时、约7小时、约6小时、约5小时、约4小时、约3小时、约2小时、约1小时、约40分钟、约20分钟、或约10分钟的任何时间段、及其任何或所有全部或部分增量。

如本文所用,快速补偿指代在药物施用后上至并包括约8小时、约7小时、约6小时、约5小时、约4小时、约3小时、约2小时、约1小时、约40分钟、约20分钟、或约10分钟的任何时间段、及其任何和所有全部或部分增量。

给药

本发明的化合物的治疗有效量或剂量取决于患者的年龄、性别和重量,患者当前的医疗状况以及所治疗患者的急性肺损伤的进展。技术人员能够根据这些和其它因素确定合适的剂量。

本发明的化合物的合适剂量可以在每天约0.01mg至约5,000mg的范围内,如约0.1mg至约1,000mg,例如约1mg至约500mg,如每天约5mg至约250mg。剂量可以单剂量(single dosage)或多剂量(multiple dosage)施用,例如每天1至4次或更多次。当使用多剂量时,每个剂量的量可以相同或不同。例如,每天1mg的剂量可以以两个0.5mg的剂量施用,其中剂量之间间隔约12小时。

应理解,在非限制性实例中,每天给药的化合物的量可以每天、每隔一天、每2天、每3天、每4天、或每5天施用。例如,对于每隔一天施用,每天5mg的剂量可以在星期一开始,其中第一个随后每天5mg的剂量在星期三施用,第二个随后每天5mg的剂量在星期五施用,依此类推。

在患者状态确实改善的情况下,根据医生的判断,任选地连续给予本发明的抑制剂的施用;可选地,暂时减少或暂时终止一定时间段(即,“禁药期(drug holiday)”)正在施用的药物的剂量。禁药期的长度任选地在2天至1年之间变化,仅作为实例,包括2天、3天、4天、5天、6天、7天、10天、12天、15天、20天、28天、35天、50天、70天、100天、120天、150天、180天、200天、250天、280天、300天、320天、350天、或365天。禁药期期间的剂量减少包括10%至100%,仅作为实例,包括10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、或100%。

一旦患者的状况已发生改善,必要时施用维持剂量。随后,根据病毒载量,将剂量或施用频率或两者降低至改善的疾病得以保留的水平。在某些实施方式中,患者在症状和/或感染的任何复发时需要长期间歇治疗。

用于本发明方法的化合物可以被配制成单位剂型。术语“单位剂型”指代适合作为接受治疗的患者的单一剂量的物理上离散的单位,其中每个单位含有预定数量的活性材料,该活性材料经计算任选地与合适的药物载体结合以产生期望的治疗效果。单位剂型可以是单次日剂量或多次日剂量(例如,每天约1至4次或更多次)中的一种。当使用多次日剂量时,用于每个剂量的单位剂型可以相同或不同。

任选地在细胞培养物或实验动物中确定此类治疗方案的毒性和治疗功效,包括但不限于确定LD50(对50%的群体致死的剂量)和ED50(对50%的群体治疗有效的剂量)。毒性与治疗效果之间的剂量比是治疗指数,其表示为LD50与ED50之间的比率。从细胞培养测定和动物研究获得的数据可任选地用于配制用于人类的剂量范围。此类化合物的剂量优选在循环浓度的范围内,该循环浓度包括具有最小毒性的ED50。根据采用的剂型和利用的施用途径,剂量任选地在此范围内变化。

仅使用常规实验,本领域技术人员将认识到或能够确定本文所述的具体程序、实施方式、权利要求和实例的多个等同物。这些等同物被视为在本发明的范围内,并由所附权利要求书覆盖。例如,应理解,反应条件,包括但不限于反应时间、反应大小/体积、和实验试剂(如溶剂、催化剂、压力、大气条件(例如氮气气氛)和还原剂/氧化剂)中的修改,以及领域公认的替代方法和仅使用常规实验在本申请的范围内。

应理解,无论在本文何处提供值和范围,这些值和范围所涵盖的所有值和范围都意图被涵盖在本发明的范围内。此外,本申请还考虑了落入这些范围内的所有值以及值的范围的上限或下限。

实验实施例

参考以下实验实施例进一步详细描述本发明。提供这些实施例仅出于示例的目的,且除非另有说明,否则不意图限制。因此,本发明决不应解释为限于以下实施例,而应解释为涵盖由于本文提供的教导而变得明显的任何和所有变型。

无需进一步描述,相信本领域普通技术人员可以使用前面的描述和以下示例性的实施例来制备和利用本发明的化合物并实践要求保护的方法。因此,以下工作实施例具体指出了本发明的优选实施方式,并且不应被解释为以任何方式限制本公开的其余部分。

实施例1:体内PIP肽的活性

将脂质体中的PIP-2(2μg/g体重)(见图1)IT(图1A)或IV(图1B)注射给小鼠;这些脂质体在DPPC的sn-2棕榈酸酯的9、10位置中含有示踪剂[3H]。从小鼠移除肺,并在分离的系统中进行研究。线的斜率表明氧化剂(H2O2)的产生。

IV或IT注射的脂质体中的PIP-2抑制肺匀浆的Prdx6活性。PIP-2施用后4小时内观察到最大抑制。在约36小时开始从抑制中恢复,且到48小时完成恢复。PIP-1、2、4的结果相似(PIP-3和-5未被测试)。基于小鼠的结果,PIP-2或PIP-4可以每24至36小时施用一次,以维持对Prdx6活性和NOX2活化的最大抑制。有效性需要脂质体用于肽递送。在IT或IV施用后的抑制相似。数据呈现于下表4-6中。

表4:在有和没有脂质体用于递送的情况下,在IV注射PIP-4后24小时小鼠肺的aiPLA2活性

PIP-4=小鼠的2μg/g wt。平均值+/-SE;n=3。

表5:在IT或IV注射PIP-2后增加的时间处小鼠肺匀浆的aiPLA2活性:体内持久性

表6:在IT或IV注射PIP后增加的时间处小鼠肺匀浆的Prdx6-PLA2活性

*在测定前对肺进行灌洗,以避免非内在化SP-A肽(non-internalized SP-Apeptide)的可能影响。

实施例2:IT LPS后损伤的时程。

将细菌(大肠杆菌)脂多糖(LPS)以5μg/g体重通过气管内(IT)注射施用于野生型C57Bl/6小鼠。如图所示,在LPS后12、16、24或48小时处死小鼠。移除肺,并通过气管用盐水灌洗以获得BALF;然后将肺匀浆化。测量的参数为BALF中的有核细胞和蛋白质、肺匀浆中的硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)、8-异前列腺素和蛋白质羰基、以及肺的湿重与干重之比(W/D)。值为平均值±,n=4。

如图2中所示,BALF中细胞增加反映炎症,BALF中的蛋白质和湿重/干重比增加反映肺泡通透性改变,TBARS和8-异前列腺素反映细胞膜脂质过氧化,蛋白质羰基反映组织蛋白氧化。这些效果均是ALI综合征的特征。单剂量LPS后有显著的肺损伤,其在LPS后12至24小时之间基本上不变。在48小时观察到部分恢复。LPS对肺的损伤在12至24小时相对稳定;推测这反映了持续的肺损伤和恢复过程之间的平衡。数据呈现于下表7中。

表7:IT LPS后损伤的时程

LPS 5μg/g

实施例3:PIP-2防止肺损伤

使用表9中所示的急性肺损伤(ALI)的IT模型以测试PIP-2的作用。脂质体中的PIP-2(2μg/g体重)与LPS(0小时)一起IT施用或在LPS后12或16小时静脉内(IV)施用。使用PIP-2的IV施用以避免对气管的第二次“攻击”。在24小时处死小鼠,并如表9中所述评估肺的损伤。对肺损伤的防护(%)被计算为[1-(具有PIP-2的损伤-对照)/(单独LPS-对照)]。结果为平均值±SE,n=4。*P<0.01vs对照。vs无PIP,24小时。

如图3中所示,当在LPS施用后24小时评估时,PIP-2与LPS一起施用完全防止肺损伤。在LPS后12或16小时施用的PIP-2对肺损伤(在LPS后24小时评估)提供了约85-95%的防护。PIP-2的效果非常显著。PIP-2或PIP-4在0时间施用时防止肺损伤,在12至16小时施用时防止进一步的损伤,允许受损的肺在LPS后12至16小时与在24小时(h)处死之间的间隔期间治愈。因此,PIP-2和PIP-4既可以预防肺损伤,也可以治疗肺损伤。肺损伤的各种标志物的数据呈现于表8-11中。

表8:PIP-2对LPS后炎症和水肿的影响

n=4,PIP-2浓度(小鼠的2μg/g wt),LPS 5μg/g

表9:PIP-2对LPS后肺组织氧化的影响

n=4,PIP浓度(小鼠的2μg/g wt),LPS 5μg/g

表10:PIP-4对LPS后炎症和水肿的影响

n=4;PIP浓度,小鼠的2μg/g wt,LPS 5μg/g

表11:PIP-4对LPS后肺组织氧化的影响

n=4,PIP浓度(小鼠的2μg/g wt),LPS 5μg/g

实施例4:PIP-2作为干粉是稳定的。

每隔一段时间测量aiPLA2活性,以确定该肽可以维持其作为aiPLA2活性抑制剂的功效的时间。肽在4个月的观察中是稳定的。

表12:PIP-2作为干粉在室温下贮存4个月期间的活性表明稳定性。

实施例5:

在此描述下面实施例中使用的材料和方法。

动物

从Jackson实验室(Bar Harbor,ME)获得C57Bl/6J或NADPH氧化酶(Nox2)敲除小鼠,并在宾夕法尼亚大学化学动物资源中心(University of Pennsylvania LaboratoryAnimal Resources)(ULAR)的设施中以12h的明/暗循环维持在HEPA过滤的空气中。

试剂

通过质谱法评估的肽的预计纯度为>89%。由大肠杆菌0111:B4细胞膜衍生,并通过凝胶过滤色谱法纯化的脂多糖(LPS)获自Sigma-Aldrich(St.Louis,Mo,USA,目录号L3012)。amplex red/辣根过氧化物酶(HRP)测定试剂盒(目录号A22188)和还原型二氟荧光素二乙酸盐(DFF-DA,目录号13293)的羧基加合物(通过Thermo-Fisher Scientific)购自Life Technologies,Grand Island,NY,USA。血管紧张素II(Ang II)获自Bachem,Torrance,CA,USA(目录号4095850.0005)。真实脂质(Authentic lipids)购自Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA,并且如前所述通过蒸发至干燥然后在盐水中重建制备脂质体,以反映肺表面活性物的组成;脂质体的组成为:按摩尔分数计,0.5二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)、0.25卵磷脂酰胆碱(PC)、0.10磷脂酰甘油(PG)和0.15胆固醇。添加PIP-2时为0.15μg PIP-2/μg脂质。

LPS和PIP-2的施用

向麻醉小鼠施用20μL盐水中的LPS(5或15μg/g体重),其通过放置在气管隆凸(tracheal carina)水平面上的气管内导管被滴注至肺中。我们先前已显示,如果单独注射,PIP-2是无效的,而如果被包封在脂质体中,则其在约50h的1/2时间内抑制aiPLA2活性。将脂质体中的PIP-2悬浮于20μL盐水中,以进行IV或IT注射。为了研究以评价PIP-2在0时间的效果,在LPS施用后,也通过IT滴注给予脂质体±PIP-2。为了研究以评价在LPS后的稍后时间施用PIP-2的效果,将脂质体±PIP-2通过注射给予到视网膜动脉中。这种施用途径的改变被用来最小化在反复气管造口术中可能发生的对小鼠气管的损伤,并导致对肺的不利影响。气管内LPS后用于处理的PIP-2的剂量为2μg/g小鼠体重;在对照小鼠中,这一剂量的PIP-2已显示最大抑制肺aiPLA2活性至少24h。我们在12h给予第二剂量的PIP-2以确定最大覆盖度,然后转为每24h施用PIP-2。对于脓毒症的模型,腹膜内注射20μL盐水中的LPS(15μg/g体重),并以2或20μg/g体重的IV PIP-2处理小鼠;注意,用于此脓毒症模型的PIP-2的初始剂量为IV,而非IT。我们在脓毒症模型中使用了与IT LPS模型相同的PIP-2施用次数。从麻醉中恢复后,所有小鼠均维持在饲养箱(vivarium)中,自由(ad lib)进食和饮水。

评估肺损伤

在每次使用IT LPS的实验结束时(24h或120h),存活的小鼠在麻醉下被放血处死。原位肺通过肺动脉灌注而清除血液,然后用盐水通过气管灌洗。然后将肺从胸腔中移除用于组织测定。我们通过测量肺支气管肺泡灌洗液(BALf)中的有核细胞的数量和蛋白质含量、使用肺的左上叶的肺的湿重与肺干重比、以及肺匀浆中硫代巴比妥酸反应性产物(TBARS)、8-异前列腺素和蛋白质羰基以确定肺组织脂质和蛋白质组分的氧化来评价LPS对肺损伤的影响。为研究小鼠死亡率,使用Kaplan-Meier估计构建存活曲线。

测量肺ROS产生和aiPLA2活性

用分离的灌注肺在体外确定PIP对对照(未处理)肺中ROS产生的影响。通过IV途径以2μg/g小鼠重量施用脂质体中的PIP-2。30min后,麻醉小鼠,并分离肺,清除血液,并用含有Ang II(50μM)作为Nox2激活剂的灌注液和Amplex red加上辣根过氧化物酶灌注到再循环系统中以检测ROS。将来自野生型小鼠的肺和来自未用PIP-2处理的NOX2敲除小鼠的肺用作对照。用在不存在AngII的情况下被灌注的WT肺评估ROS产生的基础速率。灌注方案包括15min的平衡期,然后60min的实验期。以15min的间隔期取出等分试样的灌注液,并用荧光法分析Amplex red的氧化产物试卤灵(resorufin)(λ激发568nm、λ发射581nm)。计算Amplex red氧化的速率,并将其表示为任意荧光单位(AFU)并归一化到小鼠体重。在灌注液中不存在HRP的情况下,Amplex red氧化的速率低(约AngII激发荧光的7%),表明荧光团的非ROS介导的氧化;减去该值以获得报告值。

为了确定LPS处理后肺ROS的产生,用LPS(5μg/g)±PIP-2(2μg/g)处理完整小鼠。在LPS处理后6、12、或24h麻醉小鼠,且肺被原位清除血液,然后用含有荧光团DFF-DA(其被胞内水解成DFF)的盐水溶液灌注10min。然后对肺进行匀浆化,并在Ex495nm、Em 525nm处测量匀浆的荧光。肺荧光表示为每分钟灌注的AFU,并归一化至小鼠体重。

统计分析

数据表示为平均值±标准误差(SE)。通过最小均方差法计算线性图的斜率。使用SigmaStat软件(Jandel Scientific,San Jose,CA)评估统计显著性。通过单因素方差分析,然后通过Bonferroni两两比较分析(Bonferroni post hoc test)评估组间差异的平均值。对于两组的比较,通过t检验比较平均值。平均值之间的差异被认为具有统计学显著性(P<0.05)。

结果:

PIP抑制肺ROS产生。

为了确认PIP化合物对NOX2活化的抑制作用,我们研究了在已知的NOX2活化剂AngII的存在下,分离的灌注肺产生的ROS。Amplex red氧化用作ROS产生的指数。在对照条件下,即没有添加NOX2活性的刺激剂(图8,WT基础),灌注肺中ROS产生的基线速率非常低。通过向灌注液添加Ang II以活化NOX2,ROS的产生显著增加(图8,WT对照)。与WT肺相比,NOX2敲除中ROS生成减少76%,表明NOX2是AngⅡ刺激后进入灌注液的ROS的主要来源。如前文所示,将PIP-2(脂质体中)添加至WT肺抑制了ROS产生(约75%),其类似于NOX2敲除。因此,PIP-2导致基本完全抑制NOX2介导的ROS生成。

接下来,我们确定了LPS后PIP-2(脂质体中)对肺中aiPLA2活性和ROS产生的影响。在IT LPS施用后6、12、24h确定这些参数。与对照相比,肺匀浆中的aiPLA2活性在用LPS处理后6h增加约50%,在12和24h又增加50%(图9A)。我们使用胞内荧光团(DFF-DA)以确定肺ROS生成。未用LPS处理的对照肺中ROS诱导的荧光非常低,但用LPS处理的小鼠肺中ROS诱导的荧光在6h增加约10倍,在12h和24h增加约20倍(图9B)。LPS后肺DFF荧光的这种增加可能被稍微低估,这是由于这些肺中水肿的存在所导致的信号稀释(见下文)。在LPS施用前用PIP-2预处理小鼠导致在所有3个时间段内aiPLA2活性和ROS生成的荧光显著降低到与未用LPS处理的对照相似的值。这些结果表明,LPS的气管内施用导致肺中ROS产生增加,其可维持至少24h并且可以几乎被用PIP-2预处理的肺完全抑制。

LPS介导的肺损伤的时程

在小鼠品系中,LPS介导的损伤的敏感性显著变化。对于本研究,我们确定了以5μg/g体重IT给予LPS的C57Bl/6J小鼠的肺损伤过程(图2A至2F)。在LPS后12h评估时,肺显示出相当大的损伤,如BALf中有核细胞增加、BALf蛋白增加、和肺的湿重与干重比增加(p<0.05)所指示。这些结果与肺部炎症(BALf中的细胞)、肺泡-毛细血管通透性屏障(BALf蛋白)的改变、和肺液积聚(肺的湿重/干重)一致。肺组织TBARS、8-异前列腺素、和蛋白质羰基的增加指示氧化应激伴随着肺组织脂质和蛋白组分的氧化。这些肺损伤指数在LPS后12、16或24h显示了相似值(图2A至2F),表明肺损伤程度在非致死剂量的LPS后12至24h基本稳定。肺损伤指数在48h时可见有部分恢复(约50%,p<0.05),尽管与对照相比仍升高(P<0.05)。

PIP-2对LPS介导的肺损伤的影响

为研究PIP-2施用对肺损伤的影响,用IT给予的LPS(5μg/g体重)处理小鼠。基于我们使用同一批次的LPS的先前研究选择LPS的剂量,研究显示相对低水平的肺损伤(1μg/g体重)、和具有不显著的死亡率的较大损伤(使用5μg/g体重)。在LPS后0、12或16h施用PIP-2(脂质体中的2μg/g体重)。我们先前已显示此剂量的PIP-2可抑制肺aiPLA2活性约90%,持续至少24h。在0时间IT和在12或16h IV给予PIP-2,以避免过度损伤气管。在LPS后24h处死动物并检查肺。与对照相比,LPS处理的小鼠中,所有肺损伤指数(反映肺部炎症、肺泡-毛细血管屏障功能障碍、肺液积聚、和组织氧化应激)均升高(p<0.05)。当在LPS后24h评估时,在0时间施用的PIP-2完全防止肺损伤(图3A至3F)。与单独LPS相比,在12和16h用PIP-2处理的小鼠肺中组织损伤的指数也显著降低,并且值与对照值没有显著差异(图3A至3F)。由于在LPS后12和16h肺中存在肺损伤,在12或16h给予PIP-2的LPS处理小鼠的肺中,在24h的正常值仅能表示在PIP-2的施用与肺的检查之间的8至12h间隔期间,肺能够完全从其损伤中恢复。

PIP-2处理防止高剂量LPS引起的小鼠死亡。

尽管用低剂量LPS(5μg/g体重)处理的小鼠遭受显著的肺损伤,但其是短暂的,基本上所有小鼠将从损伤中恢复(未显示)。为了用更严重的损伤模型测试PIP-2处理的效果,将较高剂量的LPS(15μg/g体重)施用于小鼠。用在0时间的初始PIP-2处理标绘存活数据;在PIP-2之前12h(图7A和图7B中的图-12h)施用LPS。在这种较高剂量的LPS下,使用安慰剂(单独脂质体)处理的小鼠在LPS后24hr期间显示73%的死亡率,且到48h时显示100%的死亡率。对于处理组,在LPS后12、24、48、72和96h向小鼠施用PIP-2,且在120h处死小鼠;PIP-2处理的小鼠在PIP-2处理开始后36h仅显示17%的死亡率(83%的存活),并且在观察期间没有进一步的死亡率。除了对死亡率的影响外,在LPS后接受PIP-2的小鼠的行为方面观察到显著的差异,其中大多数小鼠在接受PIP-2后的12h恢复到正常的体力活动。在LPS后120h处死的处理小鼠的肺损伤指数未显示异常(表13)。

表13.在高剂量LPS存活的小鼠中肺损伤被修复。

用LPS(15μg/g wt)IT滴注小鼠;在图7A中所示的时间注射(IV)脂质体中的PIP-2(2μg/g体重)。在LPS后120h处死5只存活的小鼠;对照小鼠被给予脂质体,但不给予LPS。BALf,支气管肺泡灌洗液;TBARS,硫代巴比妥酸反应性物质。值是平均值±SE,对于对照,N=4,对于LPS+PIP-2,N=5。LPS+PIP-2的平均值与相应的对照无统计学差异(p>0.05)。

接下来,我们评估了通过腹膜内途径给予LPS(15μg LPS/g体重)的小鼠中PIP-2的作用,作为与全身性脓毒症相关的ALI的模型。我们基于我们先前的研究选择LPS的剂量,该研究显示在10μg LPS/g体重下有60%的死亡率;我们的目标是在安慰剂处理的小鼠中产生100%的死亡率,这与通过高剂量IT LPS研究看到的类似。在LPS后24h,安慰剂(仅脂质体)处理的小鼠的存活率小于40%,且到48h时100%的小鼠死亡(图7B)。相比之下,LPS后用PIP-2(2μg/g体重)处理的小鼠在36h的存活率增加到86%且43%的小鼠完全恢复。使用较高剂量的PIP-2(20μg/g体重),长期存活率显著提高,达到70%。因此,PIP-2显著增加与全身性脓毒症相关的ALI的这种模型中小鼠的存活率。

ALI是严重的疾病综合征,其死亡率为约40%。炎症是可以放大与原发性损伤相关的肺损伤的重要因素。迄今为止,尚无批准的用于该综合征的炎症组分的药物治疗。肺部炎症期间肺损伤的机制复杂,但过量的ROS产生似乎起主要作用。我们先前已经显示Prdx6的aiPLA2活性对于通过NOX2活化ROS产生是必需的,并且已经描述衍生自肺表面活性物质蛋白A(SP-A)序列的若干九肽,其抑制aiPLA2活性,从而抑制肺细胞中NOX2的活化。本研究证实这些被称为PLA2抑制肽(PIP-2、PIP-4和PIP-5)的肽抑制AngII活化的NOX2在分离的小鼠肺中产生ROS。尽管PIP-2似乎比其它2个稍微更活跃,但所有3个PIP化合物作为抑制剂都是有效的,推测部分反映物种间Prdx6氨基酸序列的高度保守性。我们已经证明PIP的16个氨基酸前体的结合位点是包含Prdx6的第195至204个氨基酸的氨基酸序列。人Prdx6的这种片段的序列为:SEQ ID NO:34 195-EEEAKKLFPK-204;对于10个氨基酸中的8个,相应的小鼠序列相同,其中在200位是Q而不是K,且在201位是C而不是L。我们选择PIP-2(该PIP衍生自人SP-A的相关序列)用于后续调查。PIP-2氨基酸序列为:SEQ ID NO:1LHDFRHQIL。

本研究的主要目的是评价PIP-2对与LPS的气管内施用相关的肺损伤的影响。我们首先证明PIP-2显著抑制AngII介导的ROS生成;如我们先前已经显示的,AngII是已知的NOX2的活化剂,活化需要aiPLA2活性。然后,我们显示用LPS处理导致肺的aiPLA2活性显著增加,且通过NOX2的活化也使ROS产生显著增加;LPS介导的aiPLA2活性增加和ROS产生也被PIP-2抑制。

PIP-2在肺损伤模型中的有效性的第一项研究是同时施用PIP-2与LPS,LPS显著保护免受随后的肺损伤。评估LPS后急性肺损伤的测量值包括:a)BALf中的有核细胞(炎症);b)BALf中的蛋白质(肺泡-毛细血管通透性);c)肺的湿重与干重比(肺水肿);和d)肺TBARS、8-异前列腺素、和蛋白质羰基(组织脂质和蛋白质的氧化)。在LPS施用后12至24h评估的所有这些损伤指数在肺部中均显著升高。然而当与LPS同时施用PIP-2时,肺部中的组织损伤的这些指数均未改变。因此,PIP-2可预防小鼠中与LPS施用相关的ALI。

下一项研究调查了在LPS施用后12或16h施用PIP-2作为处理(相对于预防性)方式的的效果。如图3A至3F中所示,此时与非致死性LPS相关的组织损伤最大。在LPS后12或16h施用PIP-2,在LPS后24h检查时肺损伤的参数已恢复至基本正常值。我们从这项研究中得出的结论是:PIP-2预防了在PIP-2施用与处死动物之间的8-12h期间与LPS相关的持续性肺损伤,并允许肺自我修复。

我们的最终研究是评估在施用致死剂量的LPS后PIP-2对小鼠肺功能和存活的影响。在LPS施用后每12至24h施用PIP-2导致显著改善小鼠行为,显著降低小鼠死亡率,并导致肺损伤的指数恢复到正常值。因此,Prdx6的PLA2活性的九肽抑制剂防止NOX2活化后的ROS生成,并防止与施用致死剂量的LPS相关的死亡率。这些结果表明PIP-2可预防和治疗LPS诱导的ALI的小鼠模型。

PIP-2的当前结果给出了与我们先前的研究相似的结论,其显示使用若干不同的手段以抑制aiPLA2活性和随后的NOX2活化对LPS诱导的ALI的防护。这些包括:a)施用aiPLA2活性的脂质抑制剂,MJ33;b)使用Prdx6敲除小鼠(由于Prdx6的过氧化物酶活性也丧失,因此不是完美的模型);以及c)在Prdx6(aiPLA2活性位点的重要组分)中具有氨基酸D140突变的小鼠。MJ33抑制的小鼠、D140A突变小鼠、和PIP-2处理的小鼠均保留Prdx6的过氧化物酶活性,而在Prdx6敲除小鼠中这种活性消除。在这些先前的研究中,在a)和b)中通过IT途径施用LPS作为直接肺损伤的模型,并在c)中通过腹膜内途径施用LPS作为非感染性脓毒症的模型。我们已提出,PIP-2提供的保护机制是其由于肽与Prdx6结合引起的变构作用而抑制Prdx6的aiPLA2活性。PIP肽不抑制其它肺PLA2酶,如实验所证明以及根据不同蛋白质上潜在结合位点的不同而预期的。aiPLA2活性的抑制防止lysoPC及其下游产物的生成,从而防止Rac(Nox2活化的必要辅助因子)的活化。有趣的是,降胆固醇药物辛伐他汀也抑制Rac的活化,并且已显示抑制内皮细胞产生ROS,并且在LPS诱导的ALI的小鼠模型中具有保护作用。尽管目前尚无确切证据,但抑制Rac活化除了其对NOX2活化的影响外,还可能对非ROS介导的ALI表现具有有益的影响。

当前和先前的研究已显示NOX2是肺中ROS的主要来源,并且该酶在LPS存在时被活化。除LPS模型外,通过NOX2生成ROS已显示在若干其它相关及不同的ALI动物模型(包括革兰氏阴性脓毒症、内毒素、严重创伤、失血性休克、和油酸滴注)中发挥重要作用。据推测,与NOX2活化相关的氧化应激的主要表现是组织大分子的氧化,如本研究中所示。然而,与NOX2衍生的ROS相关的另一重要病理生理学作用是基于以下证据:ROS负责导致引导中性粒细胞向肺募集的信号和由此产生的肺部炎症(其是ALI的特征)。用PIP-2处理后BALf中有核细胞的显著减少表明ROS的此功能对肺损伤的恢复是重要的。在该方面,富含豆蔻酰化的丙氨酸的C激酶底物(Marcks)蛋白的肽抑制剂也保护小鼠免受LPS引起的肺损伤。尽管后一种肽尚未显示出抑制NOX2活化,但其作用可能是通过改变的细胞运动性来介导的,从而防止PMN流入肺。因此,PIP-2、辛伐他汀、Marcks蛋白抑制剂以及可能的NOX2抑制剂(如乙酰香兰酮)都可以防止LPS后PMN流入肺,从而逆转炎症和相关的肺损伤。

基于目前的结果,NOX2活化的肽抑制剂可以作为处于ALI风险的患者的有效预防剂,以及用于已经确诊的ALI患者的治疗。尽管这些小肽的毒性并不是基于其作为SP-A蛋白的组分在肺中的正常表达所预期的,但这仍然是必须研究的。该肽的抗原潜能理论上是低的,但这将需要在人类中得到证实。肽的其它可能副作用包括与Rac活化的抑制以及ROS的信号传导和调节功能的丧失相关的那些副作用。值得注意的是,尚未报道可能与用广泛使用的药物辛伐他汀抑制Rac有关的主要影响。用PIP处理的潜在的更重要的“副作用”可能是抑制ROS产生对炎症细胞(PMN和AM)的杀菌活性的影响,炎症细胞利用通过NOX2的活性生成的超氧阴离子来杀灭细菌。此外,已经显示一些抗生素需要ROS以发挥最大功效。尽管理论上有可能改变对感染的反应,但在ALI的LPS模型中,NOX2活化的抑制剂没有降低PMN的杀菌活性。这可能反映非NOX2通路补偿NOX2衍生的ROS的损失的能力。尽管这将强调在用NOX2抑制剂治疗的患者中抗生素覆盖的重要作用,但重要的是要注意,单独使用抗生素并不能有效地将这种疾病的死亡率降低到显著低于40%的值。

本文引用的每一个和全部专利、专利申请和出版物的公开内容特此通过引用整体并入本文。

尽管已经参考具体实施方式公开了本发明,但是显然,本领域的其他技术人员可以在不背离本发明的真实精神和范围的情况下设计本发明的其它实施方式和变型。所附权利要求旨在被解释为包括所有这种实施方式和等同变型。

序列表

<110> 宾夕法尼亚大学董事会

Fisher, Aron B.

Feinstein, Sheldon I.

<120> 治疗急性肺损伤的组合物和方法

<130> 046483-7211WO1(02047)

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<170> PatentIn版本3.5

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<223> Xaa可以是任何天然存在的氨基酸

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<223> Xaa可以是任何天然存在的氨基酸

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<213> 智人

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