專利名稱：通過給予igf結(jié)構(gòu)類似物治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法
本專利申請(qǐng)以2000年8月29日遞交的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào)No.60/228,633的申請(qǐng)為基礎(chǔ)。
根據(jù)國(guó)家神經(jīng)性疾病和中風(fēng)研究所撥款Nos.5 RO1 NS24327和9 RO1DK53922，以及疾病控制中心撥款R49 CCR811509，美國(guó)政府對(duì)本發(fā)明享有一定的權(quán)利。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及通過非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給予一種或多種IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給予一種或多種IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療腦部或脊髓失調(diào)或疾病的方法。


圖1.采用ELISA，濃度依賴性檢測(cè)(A)hIGF-I，(B)Des(1-3)hIGF-I，(C)[Leu24]hIGF-I和(D)[Leu60]hIGF-I。在各個(gè)濃度下一式三份測(cè)試樣品。利用計(jì)算機(jī)軟件程序通過線性回歸測(cè)定校正系數(shù)r。
圖2.對(duì)成年大鼠皮下注射之后，在CSF和血漿中免疫反應(yīng)性hIGF-I的劑量-依賴性分布。以一次大劑量皮下注射指定劑量的hIGF-I之后90分鐘抽取血漿和CSF進(jìn)行ELISA試驗(yàn)，每個(gè)樣品都一式三份進(jìn)行測(cè)試。給出了每組平均值±SEM(n＝3只大鼠/劑量)。A部分，CSF hIGF-I。B部分，血漿hIGF-I。利用線性回歸對(duì)數(shù)據(jù)作圖，r＝0.97。
圖3.皮下給予hIGF-II對(duì)于hIGF-I吸收進(jìn)入CSF的影響。對(duì)大鼠皮下注射單獨(dú)的150微克hIGF-I(n＝8)或者150微克hIGF-I和400微克hlGF-II的組合(n＝6)。于90分鐘后抽取血漿和CSF進(jìn)行測(cè)試。測(cè)定值是平均值±SEM。利用t-檢驗(yàn)比較每組的平均值。*P＜0.02。
圖4.給予(Des)(1-3)hIGF-I(n＝4)、hIGF-I(n＝3)或溶媒(n＝2)之后在CSF和血漿中的相對(duì)分布。皮下注射等量的(200微克/大鼠)Des(1-3)hIGF-I或hIGF-I90分鐘后，抽取血漿和CSF進(jìn)行測(cè)試。采用Newman-Keuhl＇s posthoc檢驗(yàn)比較每組平均值之間的差異。相對(duì)于CSF中的對(duì)照物來說，對(duì)于Des和hIGF-I分別是*P＜0.002和0.003。相對(duì)于血漿中的對(duì)照物來說，對(duì)于hIGF-I的*P＜0.002。
圖5.[Leu24]hIGF-I和[Leu60]hIGF-I吸收到CSF中。皮下注射[Leu24]hIGF-I(200微克/大鼠；n＝3只大鼠、[Leu60]hIGF-I(100微克/大鼠；n＝4)或hIGF-I(200微克/大鼠；n＝3)或溶媒(n＝9)，90分鐘之后抽取血漿和CSF進(jìn)行測(cè)試。A部分，CSF；B部分，血漿。利用Newman-Keuhl＇s posthoc檢驗(yàn)確定每組平均值之間的差異。CSF中hIGF-I對(duì)[Len24]hIGF-I是*P＜0.002。CSF中[Leu24]和[Leu60]對(duì)對(duì)照物的*P＜0.0004，hIGF-I對(duì)對(duì)照物的*P＜0.0007。在血漿中，[Leu24]和[Leu60]對(duì)hIGF-I分別是*P＜0.0002和0.0005。[Leu60]和hIGF-I對(duì)對(duì)照物分別是*P＜0.0005和0.0002。
發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明涉及通過非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給予一種或多種IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過非顱內(nèi)或非脊柱內(nèi)給予一種或多種IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療腦部或脊髓失調(diào)或疾病的方法。對(duì)于本發(fā)明的目的而言，″IGF結(jié)構(gòu)類似物″定義為具有與天然存在的胰島素-樣生長(zhǎng)因子(IGFs)，包括人和動(dòng)物(包括但不限于牛，豬，狗，羊，馬，鹿，山羊，大鼠，小鼠和雞)的IGF-I和IGF-II，具有基本上序列同源性的分子。更優(yōu)選地，所述IGF結(jié)構(gòu)類似物具有通過少于15個(gè)氨基酸的缺失，替代和/或附加而修飾的IGF分子的氨基酸序列。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，給予IGF結(jié)構(gòu)類似物的優(yōu)選途經(jīng)是從血-腦屏障(BBB)，血-中樞神經(jīng)系統(tǒng)-屏障(B-CNS-B)和血-脊髓-屏障(B-SC-B)外的一點(diǎn)?？梢允褂弥扑帉W(xué)公知的能夠?qū)GF結(jié)構(gòu)類似物傳遞到循環(huán)系統(tǒng)中的任何常規(guī)給藥途經(jīng)，包括但不限于經(jīng)皮，真皮內(nèi)，皮下，靜脈內(nèi)，肌內(nèi)，動(dòng)脈內(nèi)，腹膜內(nèi)，腸胃外，口腔，舌下，直腸，口服，鼻，通過吸入，從皮下植入泵或基質(zhì)，或者從在BBB，B-CNS-B和B-SC-B之外的一給予的包含IGF結(jié)構(gòu)類似物基因的質(zhì)粒構(gòu)建體給予。例如，鼻腔和肺血管豐富，并且裝IGF結(jié)構(gòu)類似物給予鼻腔或者通過吸入法可以被局部微血管系統(tǒng)快速吸收，導(dǎo)致IGF類似物穿BBB或B-CNS-B吸收到腦脊髓液(CSF)中。除了給藥是從BBB，B-CNS-B和B-SC-B外部的一點(diǎn)，本發(fā)明不局限于特定的給藥途經(jīng)。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，可以單獨(dú)地或者與其它IGF類似物聯(lián)合給予IGF結(jié)構(gòu)類似物。IGF類似物也可以與一種或多種賦形劑，著色劑，鹽，溶劑，載體，穩(wěn)定劑，和可以在配方中使用的并且是藥學(xué)上公知的其它成分混合。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，以大約0.01微克/千克/天直到大約4毫克/千克/天的量給予所述IGF結(jié)構(gòu)類似物。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及治療出生后腦或脊髓失調(diào)或疾病的方法，所述疾病是例如早老性癡呆，帕金森氏病，AIDS-相關(guān)性癡呆，老年性癡呆，中風(fēng)，外傷，皮層基底神經(jīng)節(jié)綜合癥，漸進(jìn)性癡呆，帶有痙攣性下肢輕癱的家族性癡呆，漸進(jìn)性核上性麻痹，多發(fā)性硬化，肝腦病變，皮克病，亨廷頓舞蹈病，彌散性希爾德腦硬化，急性引起壞死性出血的腦脊髓炎，腦腫瘤等。本發(fā)明不包括肌萎縮性側(cè)索硬化。
可以在本發(fā)明中使用的IGF結(jié)構(gòu)類似物包括但不限于des(1-3)IGF-I，其是缺失N-末端三肽的IGF-I類似物；[Arg3]IGF-I，其是其中Arg取代3位的Glu的IGF-I類似物；[Leu24]IGF-I，其是其中Leu取代24位的Thr的IGF-I類似物；[Leu60]IGF-I其是Leu取代60位的Tyr的突變型IGF-I；長(zhǎng)鏈R3IGF-I，其是Arg取代3位的Glu并且在N-末端延長(zhǎng)13個(gè)氨基酸的突變型IGF-I；des(1-6)IGF-II，其是缺失N-末端六肽的IGF-II類似物；[Gly1]IGF-II，其是Gly取代1位Ala的IGF-II突變型；[Arg6]IGF-II，其是Arg取代6位的Glu的IGF-II突變型；和[Leu27]IGF-II，其是Leu取代27位Tyr的IGF-II突變型。這些IGF結(jié)構(gòu)類似物是商業(yè)上可獲得的，例如，從GroPep，Pty.Ltd.(澳大利亞)獲得。要明白本領(lǐng)域中有可能產(chǎn)生各種另外的IGF結(jié)構(gòu)類似物。
本發(fā)明中使用的IGF結(jié)構(gòu)類似物具有生物學(xué)活性。例如，已知對(duì)眼給予des(1-3)IGF-I能夠增強(qiáng)移植的脊髓，大腦皮質(zhì)和眼中頂骨皮質(zhì)的生長(zhǎng)。其能夠增強(qiáng)培養(yǎng)的脊髓中膽堿乙酰基轉(zhuǎn)移酶活性，并且增強(qiáng)培養(yǎng)的嗅球細(xì)胞的生長(zhǎng)。[Arg3]IGF-I，長(zhǎng)鏈R3IGF-I，[Leu24]IGF-I，[Leu60]IGF-I，des(1-6)IGF-II，[Gly1]IGF-II，[Arg6]IGF-II，和[Leu27]IGF-II能夠與I型IGF受體，II型IGF受體，或IGF結(jié)合蛋白質(zhì)結(jié)合，并且改變細(xì)胞中蛋白質(zhì)的合成。因此，跨越BBB，B-CNS-B或B-SC-B的IGF結(jié)構(gòu)類似物可以用于本發(fā)明的目的。
腦和脊髓的治療比末梢神經(jīng)系統(tǒng)的治療更復(fù)雜，因?yàn)锽-CNS-B，B-SC-B和BBB造成藥物特別是蛋白質(zhì)和肽傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的一個(gè)障礙。普遍相信這些障礙阻礙蛋白質(zhì)和肽例如IGFs的吸收和穿入，并且這些擔(dān)心同樣適用IGF結(jié)構(gòu)類似物。申請(qǐng)人以前證明IGF-I或IGF-II能夠從血液進(jìn)入CSF并且使疾病狀態(tài)下的腦生物化學(xué)正?；?，防止脊髓中的軸突損失，并且防止對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能損傷。因此，以下面的研究為基礎(chǔ)，預(yù)期IGF結(jié)構(gòu)類似物同樣能夠從血液進(jìn)入腦脊髓液(CSF)中，并且可以預(yù)防中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷、疾病或失調(diào)。
下面的實(shí)施例證明IGF結(jié)構(gòu)類似物能夠從循環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)入CSF。結(jié)果，IGF結(jié)構(gòu)類似物可以影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的變化或治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病。實(shí)施例證明有一種載體攜帶IGFs從循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入CSF，并且這種載體的性質(zhì)與已知的IGF結(jié)合蛋白和IGF受體，例如I型IGF受體或II型IGF受體不同。實(shí)施例中被吸收進(jìn)入CSF的IGF類似物包括des(1-3)IGF-I，[Leu24]IGF-I和[Leu60]IGF-I。此外，IGF-II誘導(dǎo)IGF-I吸收到CSF中，這與通過普IGF載體吸收的競(jìng)爭(zhēng)相一致。本發(fā)明在更廣義方面不局限于描述的具體細(xì)節(jié)或者代表性實(shí)施例。因此，以下面的研究為基礎(chǔ)，預(yù)期通過這種載體吸收到CSF中的IGF結(jié)構(gòu)類似物可以用于本發(fā)明的目的。吸收到CSF中的那些IGF結(jié)構(gòu)類似物可以用作激動(dòng)劑或拮抗劑。拮抗劑可以用于抑制例如可能是IGF-依賴性的腦腫瘤的生長(zhǎng)。激動(dòng)劑可以用于治療各種腦部疾病和失調(diào)，例如帕金森氏病，早老性癡呆，多發(fā)性硬化，中風(fēng)，外傷，老年性癡呆等。
在這些實(shí)施例中，對(duì)大鼠皮下注射IGF結(jié)構(gòu)類似物。90分鐘之后抽取血漿和CSF并且通過ELISA分析(表I)。
表1.通過ELISA對(duì)hIGF-I及其類似物的選擇性檢測(cè)

如圖1所示對(duì)hIGF-I和其它蛋白質(zhì)進(jìn)行ELISA。這些實(shí)驗(yàn)自始至終以相同的檢測(cè)體積測(cè)試未處理大鼠CSF和血漿。注意在ELISA中CSF和血漿中大鼠IGF-I-I，IGF-II，胰島素和IGFBP不干擾測(cè)試。測(cè)定值是一式四份測(cè)定的平均值±SEM。
ELISA檢測(cè)人IGF-I和IGF結(jié)構(gòu)類似物。但是，ELISA不檢測(cè)IGF-II或胰島素。此外，未處理大鼠CSF或血漿中沒有物質(zhì)干擾ELISA，表明該項(xiàng)試驗(yàn)對(duì)于人IGF-I和IGF結(jié)構(gòu)類似物是特異性的。換句話說，CSF或血漿中內(nèi)源性大鼠IGF-I，大鼠IGF-II，大鼠胰島素和其它大鼠物質(zhì)不干擾ELISA。圖1說明對(duì)于不同濃度的人IGF-I，des(1-3)IGF-I，[Leu24]IGF-I和[Leu60]IGF-I的標(biāo)準(zhǔn)ELISA曲線。
對(duì)成年大鼠皮下注射各種劑量的人IGF-I。圖2說明血漿中IGF-I隨著劑量線性增加。但是，IGF-I吸收到隨漸增劑量飽和的CSF中，說明吸收是通IGF吸收載體。圖3說明對(duì)于吸收到CSF中，IGF-II與IGF-I競(jìng)爭(zhēng)。
實(shí)施例實(shí)施例1.Des(1-3)IGF-I從N-末端缺失頭3個(gè)氨基酸，導(dǎo)致對(duì)于IGF結(jié)合蛋白-3(IGFBP-3)，IGFBP-4和IGFBP-5的親合力降低至少25-倍。與IGFBP-1的結(jié)合也降低。Des(1-3)IGF-I與I型IGF受體結(jié)合，并且對(duì)于神經(jīng)元有增強(qiáng)的生物學(xué)活性。由于與IGFBP的結(jié)合降低，其更具有效力。圖4說明皮下給予的Des(1-3)IGF-I被成年大鼠腦脊髓液吸收。因此，吸收到CSF中不需要IGF和突變型IGFs與IGFBP-1、-3、-4和-5的結(jié)合，IGF吸收載體分子不具有IGFBP-1、-3、-4或-5的特征。
實(shí)施例2.Leu取代[Leu24]IGF-I中24位的Thr。對(duì)成年大鼠皮下注射[Leu24]IGF-I之后，在腦脊髓液中容易檢測(cè)它(圖5)。該實(shí)施例和實(shí)施例1和3一起，說明具有各種缺失或替代的IGF結(jié)構(gòu)類似物能夠從循環(huán)系統(tǒng)中吸收到CSF中。
實(shí)施例3.Leu取代[Leu60]IGF-I中60位的Tyr，對(duì)于I型IGF受體來說，其具有20-倍降低的親合力。對(duì)成年大鼠皮下注射[Leu60]IGF-I之后，在腦脊髓液中容易檢測(cè)它(圖5)。這說明與I型IGF受體結(jié)合對(duì)于IGFs吸收不是必需的，并且IGF載體分子不具有I型IGF受體的特征。
Des(1-3)IGF-I和IGF-I不與II型IGF受體發(fā)生可察覺的結(jié)合，然而在皮下給藥之后這兩種配體都被吸收到CSF中。因此，與II型IGF受體結(jié)合不要求IGFs吸收到CSF中，并且IGF載體分子不具有II型IGF受體的特征。
胰島素-樣生長(zhǎng)因子(IGFs)從循環(huán)系統(tǒng)吸收到腦脊髓液(CSF)中與運(yùn)輸載體蛋白相一致。這種載體蛋白與I型或II型IGF受體，或IGF結(jié)合蛋白不具有相同的性質(zhì)。結(jié)果，該載體具有和先前表征過的IGF結(jié)合分子不一樣的性質(zhì)。
因此，證明IGF結(jié)構(gòu)類似物在哺乳動(dòng)物中跨越BBB、B-CSF-B和/或B-SC-B進(jìn)入CSF。本發(fā)明具有可以從BBB，B-CSF-B和B-SC-B外部給予突變型IGFs和IGF類似物的優(yōu)點(diǎn)，并且不需要使用侵入性和危險(xiǎn)性更大的給藥方法例如顱內(nèi)或鞘內(nèi)給藥。本發(fā)明可以避免手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和費(fèi)用和CNS感染的風(fēng)險(xiǎn)。
權(quán)利要求
1.一種治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法，包括給予有效量的IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療或預(yù)防中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)元損傷。
2.權(quán)利要求1的方法，其中對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元損傷是由于出生后腦或脊髓失調(diào)或疾病所引起。
3.權(quán)利要求2的方法，其中腦部的神經(jīng)元損傷是由于早老性癡呆、帕金森氏病、AIDS-相關(guān)性癡呆、老年性癡呆、中風(fēng)、外傷、皮層基底神經(jīng)節(jié)綜合癥、漸進(jìn)性癡呆、帶有痙攣性下肢輕癱的家族性癡呆、漸進(jìn)性核上性麻痹、多發(fā)性硬化、肝腦病變、皮克病、亨廷頓舞蹈病、彌散性希爾德腦硬化或急性引起壞死性出血的腦脊髓炎所引起。
4.權(quán)利要求2的方法，其中所述腦或脊髓神經(jīng)元損傷是腫瘤或癌癥。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述IGF結(jié)構(gòu)類似物是des(1-3)IGF-I。
6.權(quán)利要求1的方法，其中IGF結(jié)構(gòu)類似物是[Arg3]IGF-I、[Leu24]IGF-I、[Leu60]IGF-I、長(zhǎng)鏈R3IGF-I、des(1-6)IGF-II、[Gly1]IGF-II、[Arg6]IGF-II或[Leu27]IGF-II。
7.權(quán)利要求1的方法，其中以大約0.01微克/千克/天直到大約4毫克/千克/天的量給予所述突變型IGF或IGF類似物。
8.權(quán)利要求1的方法，其中通過非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給藥來給予IGF結(jié)構(gòu)類似物。
9.一種治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的方法，包括通過非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給予有效量的IGF結(jié)構(gòu)類似物來治療或預(yù)防中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元損傷。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述損傷是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)失調(diào)或疾病，除了所述疾病是肌萎縮側(cè)索硬化所引起。
11.權(quán)利要求9的方法，其中所述損傷是由于腫瘤或癌癥所引起。
12.權(quán)利要求9的方法，其中所述突變型IGF或IGF類似物是des(1-3)IGF-I。
13.權(quán)利要求9的方法，其中所述IGF結(jié)構(gòu)類似物是[Arg3]IGF-I、[Leu24]IGF-I、[Leu60]IGF-I、長(zhǎng)鏈R3IGF-I、des(1-6)IGF-II、[Gly1]IGF-II、[Arg6]IGF-II或[Leu27]IGF-II。
14.權(quán)利要求9的方法，其中以大約0.01微克/千克/天直到大約4毫克/千克/天的量給予所述突變型IGF或IGF類似物。
15.權(quán)利要求9的方法，其中所述非顱內(nèi)和非脊柱內(nèi)給予是經(jīng)皮、皮下、肌內(nèi)、靜脈內(nèi)、動(dòng)脈內(nèi)、通過吸入者鼻內(nèi)給藥。
全文摘要
本發(fā)明涉及治療哺乳動(dòng)物包括人腦或脊髓疾病或失調(diào)的方法，包括在血－腦、血－中樞神經(jīng)系統(tǒng)或血－脊髓屏障外的一點(diǎn)給予有效量的胰島素－樣生長(zhǎng)因子(IGF)結(jié)構(gòu)類似物。
文檔編號(hào)A61P25/28GK1469752SQ01814751
公開日2004年1月21日 申請(qǐng)日期2001年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者D·N·伊施, D N 伊施 申請(qǐng)人:奧羅根公司