CN117813381A - Pikfyve反义寡核苷酸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及PIKFYVE反义寡核苷酸(ASO)、含有它们的药物组合物以及用它们治疗、抑制、遏制和预防神经系统疾病的方法。
Description
本申请要求于2021年6月22日提交的美国专利申请号63/202,717的权益,所述申请通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及PIKFYVE反义寡核苷酸(ASO)、含有它们的药物组合物以及用它们治疗、抑制、遏制和预防神经系统或神经变性疾病的方法。
发明背景
患者的许多神经变性病症难以有效治疗,尤其是在特定患者的神经变性病症的病理学尚未完全了解的情况下。
国际公开号WO 2016/210372公开了通过施用PIKFYVE抑制剂来治疗神经变性疾病的方法。
许多神经变性病症,例如肌萎缩性侧索硬化(ALS)和额颞痴呆(FTD),仍然需要有效的治疗方法。
发明内容
本发明涉及PIKFYVE反义寡核苷酸(ASO)、含有它们的药物组合物以及它们在治疗神经变性病症中的用途。
一个实施方案是遏制PIKFYVE表达的单链ASO,其中ASO具有包含SEQ ID NO:1-500的任何核碱基序列的至少12或15个连续核碱基的核碱基序列。ASO的核碱基序列可包含SEQID NO:1-500的任何核碱基序列的最多30、25、24、23、22、21或20个连续核碱基。ASO还可以是SEQ ID NO:1-500中的任何一个。
另一实施方案是由12至30个连接的核苷组成的寡核苷酸,其具有包含SEQ ID NO:1-500的任何核碱基序列的至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20个连续核碱基的核碱基序列。寡核苷酸可包含SEQID NO:1-500的任何核碱基序列的最多25、24、23、22、21或20个连续核碱基。
在某些实施方案中,至少一个核苷间键联是修饰的核苷间键联,并且修饰的核苷间键联可以是硫代磷酸酯核苷间键联或磷酸二酯核苷间键联。至少一个核苷也可以是修饰的核碱基。
在其他实施方案中,ASO的至少一个核苷可以是修饰的糖部分,其中该修饰的糖部分可以是双环糖部分,或者该修饰的糖部分可以包含2'-O-甲氧基乙基基团。在某些方面,双环糖部分包含4'-CH(R)-O-2'桥,其中R基团独立地为H、C1-12烷基或保护基团。
在其他实施方案中,ASO是缺口聚物(gapmer)(例如,MOE缺口聚物),其中缺口区段可由8至12个连接的脱氧核苷组成,5'翼区段由3至5个连接的核苷组成,并且3'翼区段由3至5个连接的核苷组成。在某些方面,缺口区段可以位于5'翼区段和3'翼区段之间,其中每个翼区段的核苷包含修饰的糖部分(如,具有2'-O-甲氧基乙基基团的糖部分)。
在其他实施方案中,寡核苷酸由12至30个连接的核苷组成,并具有包含SEQ IDNO:1-500的任何核碱基序列的至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20个连续核碱基的核碱基序列。
另一个实施方案是药物组合物,其包含本发明的PIKFYVE ASO和一种或多种药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。在一个实施方案中,药物组合物适于肠胃外施用,诸如脑室内注射或鞘内施用。
又一个实施方案是通过向患者施用(例如通过脑室内注射或鞘内施用)本文所述的PIKFYVE ASO或药物组合物(例如其有效量)来抑制、遏制或预防患者(例如患有神经系统疾病或神经变性疾病的患者)体内PIKFYVE表达的方法。
又一个实施方案是通过施用治疗有效量的本文所述的PIKFYVE ASO或药物组合物来治疗患有神经系统疾病或神经变性疾病的受试者的方法。在一个实施方案中,该疾病是肌萎缩性侧索硬化(ALS)(例如C9orf72相关的ALS)。在另一个实施方案中,该疾病是额颞痴呆(FTD),诸如具有TDP-43病理学的FTD或具有τ病理学的FTD。在又一个实施方案中,该疾病是C9orf72相关的FTD(C9-FTD)。在又一个实施方案中,该疾病是微管相关蛋白τ(MAPT)相关的FTD(MAPT-FTD),例如具有V337M MAPT突变的FTD。
又一个实施方案是通过施用治疗有效量的本文所述的PIKFYVE ASO或药物组合物来治疗患有PIKFYVE疾病或病症的受试者的方法。
附图简述
当结合附图考虑时,通过参考下面的详细描述,将容易获得对本发明及其许多伴随的优点的更完整的理解,并且变得更好理解,其中:
图1显示了HeLa细胞中的PIKFYVEASO筛选,测量ASO 1-33(SEQ ID NO:1-33)相对于对照(NCASO)的相对mRNA表达水平。
图2是显示各种PIKFYVE ASO在新生转基因hPIKFYVE BAC小鼠中的遏制作用的条形图。
图3是显示在ASO-520或人工脑脊液(aCSF)治疗和不治疗的情况下非人灵长类动物(NHP)中PIKFYVE mRNA和PIKFYVE-蛋白的变化的条形图。
图4A是显示在存在非编码ASO(NC ASO)或C9ALS患者来源的运动神经元的情况下在存在(i)NC ASO或(ii)AS-20(SEQ ID NO:20)的情况下对照运动神经元的存活百分比的图。
图4B是显示在存在NC ASO或C9ALS患者来源的运动神经元的情况下在存在(i)NCASO或(ii)AS-520(SEQ ID NO:520)的情况下对照运动神经元的危害比的条形图。
图5A是显示在NC ASO或AS-520(SEQ ID NO:520)存在下,具有MAPT V337V或V337M的FTD患者来源的皮层神经元的存活概率的图。
图5B是显示用NC ASO或AS-520治疗的对照、C9orf72相关的FTD(C9-FTD)、散发性FTD(sFTD)和微管相关蛋白τ(MAPT)相关的FTD(MAPT-FTD)患者的皮层神经元的危害比的条形图。
优选实施方案的详述
除非另有定义,否则本文所用的所有技术和科学术语都具有与本领域普通技术人员通常理解的意义相同的意义。如有冲突,以本文件(包括定义)为准。尽管与本文所述的那些方法和材料类似或等效的方法和材料可于本发明的实践或测试中,但以下描述优选的方法和材料。本文提及的所有公布、专利申请、专利和其他参考文献都以引用的方式整体并入本文。本文所公开的材料、方法和实例仅是说明性的而不是旨在限制。本文所用的术语仅是出于描述特定实施方案的目的而并不旨在限制。
定义
如本文所用的术语“包括”、“包含”、“具有”、“有”、“可以”、“含有”、“可能”及其变体是开放式的过渡短语、术语或词语,不排除附加动作或结构的可能性。
除非上下文中另外明确指定,否则单数形式“一种/一个(a)”、“一种/一个(an)”和“所述(the)”包括复数指代物。
本公开还设想了“包括”、“由”和“基本上由”本文所呈现的实施例或元件组成的其他实施例,无论是否明确阐述。
如本文所用,“2’-脱氧核苷”意指包含如在天然存在的脱氧核糖核酸(DNA)和核碱基中所发现的2'-H(H)呋喃糖基糖部分的核苷。在某些实施方案中,2’-脱氧核苷可包含修饰的核碱基和呋喃糖基糖部分,或者可包含RNA核碱基(尿嘧啶)和呋喃糖基糖部分。
如本文所用,“2’-取代的核苷”意指包含2’-取代的糖部分的核苷。如本文所用,关于糖部分的“2'-取代”意指包含至少一个除H或OH之外的2'-取代基的糖部分。
如本文所用,“反义分子”意指能够实现至少一种反义活性的寡聚核酸或寡聚双链体。
与数量结合使用的修饰语“约”包括所述值,并且具有上下文所规定的含义(例如,它至少包括与特定数量的测量相关的误差程度)。修饰语“约”还应被视为公开了由两个端点的绝对值定义的范围。例如,表述“约2至约4”也公开了范围“2至4”。术语“约”可以指所示数值的±10%。例如,“约10%”可以表示9%至11%的范围,并且“约1”可以表示0.9-1.1。“约”的其他含义可以从上下文中显而易见,诸如四舍五入,因此,例如“约1”也可以表示0.5至1.4。
针对本文中数值范围的叙述,明确涵盖具有相同精确度的介于其间的每个数字。例如,针对6-9的范围,除了6和9之外还涵盖数字7和8,并且针对6.0-7.0的范围,明确涵盖数字6.0、6.1、6.2、6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9和7.0。
如本文所用,“双环糖”或“双环糖部分”意指包含两个环的修饰的糖部分,其中第二环通过连接第一环中的两个原子的桥而形成,从而形成双环结构。在某些实施方案中,双环糖部分的第一环是呋喃糖基部分。在某些实施方案中,双环糖部分不包含呋喃糖基部分。如本文所用,“双环核苷”或“BNA”意指包含双环糖部分的核苷。
如本文所用,“手性富集群体”意指具有相同分子式的多个分子,其中在特定手性中心含有特定立体化学构型的群体内分子的数量或百分比大于如果所述特定手性中心是立体随机的,则预期在所述群体内相同特定手性中心包含相同特定立体化学构型的分子的数量或百分比。每个分子内具有多个手性中心的手性富集分子群可以含有一个或多个立体随机手性中心。在某些实施方案中,分子是修饰的寡核苷酸。在某些实施方案中,分子是包含修饰的寡核苷酸的化合物。
如本文所用,关于寡核苷酸的“互补”意指当寡核苷酸的核碱基序列和另一种核酸在相反方向上排列时,寡核苷酸或其一个或多个区域的核碱基和另一核酸或其一个或多个区域的核碱基的至少70%能够彼此形成氢键。互补核碱基意指能够彼此形成氢键的核碱基。互补核碱基对包括腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T);腺嘌呤(A)和尿嘧啶(U);胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G);和5-甲基胞嘧啶(mC)和鸟嘌呤(G)。互补的寡核苷酸和/或核酸不必需在每个核苷上均具有核碱基互补性。相反,容忍一些错配。如本文所用,关于寡核苷酸的“完全互补”或“100%互补”意指寡核苷酸在寡核苷酸的每个核苷处与另一寡核苷酸或核酸互补。
如本文所用,“缺口聚物”意指包含具有多个核苷的内部区域的修饰的寡核苷酸,所述核苷支持位于具有一个或多个核苷的外部区域之间的RNA酶H切割,其中包含内部区域的核苷在化学上不同于包含外部区域的核苷。内部区域可被称为“缺口”,而外部区域可被称为“翼”。除非另有说明,否则“缺口聚物”是指糖基序。除非另有说明,否则缺口聚物的缺口的核苷的糖部分是未修饰的2'-脱氧呋喃糖基。因此,术语“MOE缺口聚物”指示在两个翼中具有2'-MOE核苷的糖基序和2'-脱氧核苷的缺口的缺口聚物。除非另有说明,否则MOE缺口聚物可包含一个或多个修饰的核苷间键联和/或修饰的核碱基,并且此类修饰不一定遵循糖修饰的缺口聚物模式。下表2提供了示例性的MOE缺口聚物。
在某些实施方案中,寡核苷酸包含以限定的模式或糖基序沿着寡核苷酸或其区域布置的一种或多种类型的修饰的糖和/或未经修饰的糖部分。在某些情况下,此类糖基序包括但不限于本文讨论的任何糖修饰。
在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含具有缺口聚物基序的区域或由具有缺口聚物基序的区域组成,该区域由两个外部区域或“翼”和中央或内部区域或“缺口”限定。缺口聚物基序的三个区域包括“5'翼”、“缺口”和“3'翼”,它们形成核苷的连续序列,其中每个翼的核苷的至少一些糖部分不同于缺口的核苷的至少一些糖部分。确切来说,每个翼的核苷的至少最接近缺口的糖部分(5’-翼的最3’核苷和3’-翼的最5’核苷)不同于邻近缺口核苷的糖部分,从而限定了翼与缺口之间的边界(翼/缺口接合处)。在某些实施方案中,缺口内的糖部分彼此相同。在某些实施方案中,缺口包括一个或多个核苷,所述核苷具有不同于缺口的一个或多个其他核苷的糖部分的糖部分。在某些实施方案中,两翼的糖基序彼此相同(对称的缺口聚物)。在某些实施方案中,5'-翼的糖基序不同于3'-翼的糖基序(不对称的缺口聚物)。
在某些实施方案中,缺口聚物的翼包含1-5个核苷。在某些实施方案中,缺口聚物的每个翼的每个核苷均为经修饰的核苷。
在某些实施方案中,缺口聚物的缺口包含7-12个核苷(例如10个核苷)。在某些实施方案中,缺口聚物的缺口的每个核苷均为未经修饰的2’-脱氧核苷。
在某些实施方案中,缺口聚物是脱氧缺口聚物。在实施方案中,每个翼/缺口接合处的缺口侧上的核苷是未修饰的2'-脱氧核苷,并且每个翼/缺口接合处的翼侧上的核苷是修饰的核苷。在某些实施方案中,缺口的每个核苷均为未修饰的2’-脱氧核苷。在某些实施方案中,缺口聚物的每个翼的每个核苷均为修饰核苷。
在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含具有完全修饰的糖基序的区域或由具有完全修饰的糖基序的区域组成。在此类实施方案中,修饰的寡核苷酸的完全修饰区域的每个核苷包含修饰的糖部分。在某些实施方案中,整个修饰的寡核苷酸的每个核苷包含修饰的糖部分。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含具有完全修饰的糖基序的区域或由具有完全修饰的糖基序的区域组成,其中完全修饰的区域内的每个核苷包含相同的修饰的糖部分,在本文中称为统一修饰的糖基序。在某些实施方案中,完全修饰的寡核苷酸是统一修饰的寡核苷酸。在某些实施方案中,统一修饰的寡核苷酸的每个核苷包含相同的2'-修饰。
如本文所用,“抑制”是指基本上拮抗、阻止、预防、遏制、限制、减缓、破坏、改变、消除、停止或逆转特定因子(例如,传染剂)或疾病的活性的进展或严重性的能力。
如本文所用,术语“核苷间键联”是指寡核苷酸中相邻核苷之间的共价键联。如本文所用,“修饰的核苷间键联”意指除了磷酸二酯核苷间键联之外的任何核苷间键联。“硫代磷酸酯键联”是修饰的核苷间键联,其中磷酸二酯核苷间键联的一个非桥氧原子被硫原子取代。
在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸的核苷可以用任何核苷间键联连接在一起。通过磷原子的存在或不存在来定义两大类核苷间连接基团。代表性的含磷核苷间键联包括但不限于含有磷酸二酯键(也称为未修饰或天然存在的键联)的磷酸酯、磷酸三酯、甲基膦酸酯或其他烷基膦酸酯、氨基磷酸酯、硫代磷酸酯以及二硫代磷酸酯。代表性的不含磷的核苷间连接基团包括但不限于亚甲基甲基亚氨基(-CH2-N(CH3)-O-CH2)、硫代二酯、硫代氨基甲酸酯(-O-C(=O)(NH)-S-);硅氧烷(-O-SiH2-O-);以及N,N'-二甲基肼(-CH2-N(CH3)-N(CH3)-)。与天然存在的磷酸酯键联相比,修饰的核苷间键联可用于改变(通常是增加)寡核苷酸的核酸酶抗性。制备含磷和不含磷核苷间键联的方法是本领域技术人员熟知的。
具有手性中心的代表性核苷间键联包括但不限于烷基膦酸酯和硫代磷酸酯。包含具有手性中心的核苷间键联的修饰的寡核苷酸可以制备为包含立体随机核苷间键联的修饰的寡核苷酸群体,或包含特定立体化学构型的硫代磷酸酯键联的修饰的寡核苷酸群体。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸群体包含硫代磷酸酯核苷间键联,其中所有硫代磷酸酯核苷间键联都是立体随机的。此类修饰的寡核苷酸可以用合成方法产生,该方法导致随机选择每个硫代磷酸酯键联的立体化学构型。尽管如此,如本领域技术人员所熟知的,每个单个寡核苷酸分子的每个单个硫代磷酸酯具有确定的立体构型。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸群体富含修饰的寡核苷酸,所述修饰的寡核苷酸包含处于特定的、独立选择的立体化学构型的一个或多个特定的硫代磷酸酯核苷间键联。在某些实施方案中,特定硫代磷酸酯键联的特定构型存在于群体中至少65%的分子中。在某些实施方案中,特定硫代磷酸酯键联的特定构型存在于群体中至少70%的分子中。在某些实施方案中,特定硫代磷酸酯键联的特定构型存在于群体中至少80%的分子中。在某些实施方案中,特定硫代磷酸酯键联的特定构型存在于群体中至少90%的分子中。在某些实施方案中,特定硫代磷酸酯键联的特定构型存在于群体中至少99%的分子中。此类修饰的寡核苷酸的手性富集群体可以使用本领域已知的合成方法产生,例如Oka等人,JACS 125,8307(2003)中描述的方法;Wan等人,Nuc.Acid.Res.42,13456(2014);Chapter 10of Locked Nucleic Acid Aptamers inNucleic Acid and Peptide Aptamers:Methods and Protocols v 535,Barciszewski等人,2009年,编辑Gunter Mayerand;和WO 2017/015555。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸群体富集具有至少一种处于(Sp)构型的所示硫代磷酸酯的修饰的寡核苷酸。在另一个实施方案中,修饰的寡核苷酸群体富集具有至少一种处于(Rp)构型的所示硫代磷酸酯的修饰的寡核苷酸。
如本文所用,“MOE”意指甲氧基乙基。“2'-MOE”意指呋喃糖基环的2'位处的-OCH2CH2OCH3基团。
“神经系统疾病”是指导致大脑、脊柱或神经元电、生化或结构异常的任何疾病。例如,神经系统疾病可以是神经变性疾病。例如,神经变性疾病可导致运动神经元变性。神经系统疾病可以是例如肌萎缩性侧索硬化(ALS)、亨廷顿氏病、阿尔茨海默氏病或额颞痴呆。神经系统疾病的其他实例包括但不限于例如帕金森氏病、多发性硬化症、外周肌病、拉斯穆森脑炎、注意力缺陷多动障碍、自闭症、中枢性疼痛综合征、焦虑症和/或抑郁症。
神经系统疾病可能与异常的内体运输有关。例如,内体途径和内体是膜结合蛋白的回收或分解、高尔基体相关蛋白的运输以及外泌体中蛋白质的细胞外释放的必要组成部分。例如,这些过程有助于神经传递并推动突触小泡或神经递质受体的回收和降解之间的平衡。
神经系统疾病可能与异常的溶酶体降解有关。溶酶体降解的改变可能存在于神经系统疾病例如神经变性疾病中。衰老和年龄相关疾病期间的组织蛋白酶失衡可能会对中枢神经系统(CNS)神经元产生有害影响,而溶酶体可能是膜蛋白或其前体展开和部分降解的位点,随后膜蛋白或其前体从细胞中排出,或从死亡细胞中释放出来并积累为病理实体。
医疗保健专业人员可以通过评估运动神经元变性的一种或多种症状来诊断受试者患有与运动神经元变性相关的疾病。为了诊断神经系统疾病,体检后可能会进行彻底的神经系统检查。神经系统检查可以评估运动和感觉技能、神经功能、听力和言语、视力、协调和平衡、精神状态以及情绪或行为的变化。与神经系统疾病相关的疾病的非限制性症状可以是手臂、腿、脚或脚踝无力;言语含糊不清;抬起脚前部和脚趾有困难;手无力或笨拙;肌肉麻痹;肌肉僵硬;不自觉的抽搐或书写动作(舞蹈病);肌肉不自主、持续性肌肉挛缩(肌张力障碍);运动迟缓;失去自动动作;姿势和平衡受损;缺乏灵活性;身体部位有刺痛感;头部运动时产生的电击感;手臂、肩膀和舌头抽搐;吞咽困难;呼吸困难;咀嚼困难;视力部分或完全丧失;复视;眼球运动缓慢或异常;震颤;步态不稳定;疲劳;记忆丧失;头晕;难以思考或集中注意力;阅读或写作困难;对空间关系的误解;迷失方向;沮丧;焦虑;难以做出决定和判断;失去冲动控制;难以计划和执行熟悉的任务;攻击性;易怒;社交退缩;情绪波动;精神错乱;睡眠习惯的改变;神志恍惚;和食欲改变。
可以进行测试来排除可能具有与神经系统疾病相似症状的疾病和病症、测量肌肉受累情况、评估神经元变性。测试的非限制性示例是肌电图(EMG);神经传导速度研究;血液、尿液或其他物质的实验室测试;磁共振成像(MRI);磁共振波谱;肌肉或神经活检;经颅磁刺激;基因筛查;X射线;透视;血管造影;计算机断层扫描(CT);正电子发射断层扫描;脑脊液分析;鞘内增强CT扫描;脑电图;眼震电图;诱发反应;多导睡眠图;热成像;和超声波。医疗保健专业人员还可以评估患者与运动神经元变性相关的疾病家族史,并部分根据神经系统疾病家族史做出诊断。医疗保健专业人员可以在受试者出现一种或多种症状后诊断与神经系统疾病相关的疾病。
神经变性疾病导致神经元的进行性破坏,从而影响神经元信号传导。例如,神经变性可以是肌萎缩性侧索硬化、阿尔茨海默氏病、亨廷顿氏病、弗里德赖希共济失调、路易体病、帕金森氏病、脊髓肌萎缩、原发性侧索硬化、进行性肌肉萎缩、进行性延髓麻痹和假性延髓麻痹。
与运动神经元变性相关的疾病可能会导致运动神经元的进行性破坏,从而干扰神经元向肌肉发出的信号,导致肌肉无力和萎缩。在健康个体中,上运动神经元将信号从大脑传递到脑干和脊髓中的下运动神经元,然后将信号传递到肌肉以产生随意肌肉活动。上运动神经元和下运动神经元的破坏会影响呼吸、说话、吞咽和行走等活动,随着时间的推移,这些功能可能会丧失。运动神经元疾病的实例包括但不限于肌萎缩性侧索硬化、原发性侧索硬化、进行性肌肉萎缩、进行性延髓麻痹和假性延髓麻痹。
当兴奋性神经递质谷氨酸受体(谷氨酸受体)(例如NMDA受体和AMPA受体)被过量的谷氨酸或作用于谷氨酸受体的其他化合物或神经递质过度激活时,可能会发生神经元过度兴奋。兴奋性毒性可能是由神经元过度兴奋引起的。兴奋性毒性是神经细胞因过度刺激而受损或死亡的病理过程。过度刺激会使高水平的钙离子(Ca2+)进入细胞。Ca2+流入细胞会激活多种酶,包括磷脂酶、核酸内切酶和蛋白酶(例如钙蛋白酶)。这些酶会损害细胞结构,例如细胞骨架、膜和DNA的成分。
神经元过度兴奋可能与以下有关:脊髓损伤、中风、创伤性脑损伤、听力损失(由于噪音过度暴露或耳毒性)、癫痫、疼痛性神经病、注意力缺陷多动障碍、自闭症、中枢性疼痛综合征、神经变性疾病、多发性硬化症、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化(ALS)、帕金森氏病、额颞痴呆、精神分裂症、拉斯穆森脑炎、亨廷顿氏病、酗酒或酒精戒断,特别是苯二氮类药物戒断过快,以及亨廷顿氏病。导致神经元周围谷氨酸浓度过高的其他常见情况是低血糖。血糖是从NMDA和AMPA受体位点的突触间空间去除谷氨酸的主要方法。
如本文所用,“非双环修饰的糖部分”意指包含修饰(例如取代基)的修饰糖部分,该修饰不在糖的两个原子之间形成桥以形成第二环。
如本文所用,“核碱基”意指未修饰的核碱基或修饰的核碱基。如本文所用,“未修饰的核碱基”是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)、尿嘧啶(U)或鸟嘌呤(G)。如本文所用,“修饰的核碱基”是指除未修饰的A、T、C、U或G之外的一组原子,其能够与至少一种未修饰的核碱基或修饰的核碱基配对。"5-甲基胞嘧啶"或“mC”是修饰的核碱基。通用碱基是一种修饰的核碱基,其可以与五个未修饰的核碱基中的任何一个配对。如本文所用,“核碱基序列”意指核酸或寡核苷酸中连续核碱基的顺序,其不受任何糖或核苷间键联修饰的影响。
在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含一种或多种核苷,所述核苷包含未修饰的核碱基。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含一种或多种核苷,所述核苷包含修饰的核碱基。在某些实施方案中,修饰的寡核苷酸包含一种或多种不包含核碱基的核苷,称为脱碱性核苷。
在某些实施方案中,修饰的核碱基选自:5-取代的嘧啶、6-氮杂嘧啶、烷基或炔基取代的嘧啶、烷基取代的嘌呤以及N-2、N-6和O-6取代的嘌呤。在某些实施方案中,修饰的核碱基选自:2-氨基丙基腺嘌呤、5-羟甲基胞嘧啶、黄嘌呤、次黄嘌呤、2-氨基腺嘌呤、6-N-甲基腺嘌呤、2-丙基腺嘌呤、2-硫代尿嘧啶、2-硫代胸腺嘧啶和2-硫代胞嘧啶、5-丙炔基(-C≡C-CH3)尿嘧啶、5-丙炔基胞嘧啶、6-偶氮尿嘧啶、6-偶氮胞嘧啶、6-偶氮胸腺嘧啶、5-核糖尿嘧啶(假尿嘧啶)、4-硫代尿嘧啶、8-卤代、8-氨基、8-硫醇、8-硫代烷基、8-羟基、8-氮杂和其他8-取代的嘌呤、5-卤代、特别是5-溴代、5-三氟甲基、5-卤代尿嘧啶和5-卤代胞嘧啶、7-甲基鸟嘌呤、7-甲基腺嘌呤、2-F-腺嘌呤、2-氨基腺嘌呤、7-脱氮鸟嘌呤、7-脱氮腺嘌呤、3-脱氮鸟嘌呤、3-脱氮腺嘌呤、6-N-苯甲酰腺嘌呤、2-N-异丁酰鸟嘌呤、4-N-苯甲酰胞嘧啶、4-N-苯甲酰尿嘧啶、5-甲基4-N-苯甲酰胞嘧啶、5-甲基4-N-苯甲酰尿嘧啶、通用碱基、疏水碱基、混杂碱基、尺寸扩展碱基和氟化碱基。进一步修饰的核碱基包括三环嘧啶,诸如1,3-二氮杂吩噁嗪-2-酮、1,3-二氮杂吩噁嗪-2-酮和9-(2-氨基乙氧基)-1,3-二氮杂吩噁嗪-2-酮(G-夹)。修饰的核碱基还可包括其中嘌呤或嘧啶碱基被其他杂环例如7-脱氮-腺嘌呤、7-脱氮鸟嘌呤、2-氨基吡啶和2-吡啶酮替代的那些。另外的核碱基包括公开于美国专利号3,687,808中的那些、公开于The Concise Encyclopedia Of Polymer Science And Engineering,Kroschwitz,J.I.编辑,John Wiley&Sons,1990,858-859;Englisch等人,Angewandte Chemie,国际版,1991,30,613;Sanghvi,Y.S.,第15章,Antisense Research and Applications,Crooke,S.T.和Lebleu,B.编辑,CRC Press,1993,273-288中的那些;以及公开于第6和15章,Antisense Drug Technology,Crooke S.T.编辑,CRC Press,2008,163-166和442-443中的那些。
如本文所用,“核苷”意指包含核碱基和糖部分的化合物。核碱基和糖部分各自独立地是未修饰的或修饰的。如本文所用,“修饰的核苷”意指包含修饰的核碱基和/或修饰的糖部分的核苷。修饰的核苷包括缺乏核碱基的脱碱基核苷。“连接的核苷”是以连续序列连接的核苷(即,在连接的核苷之间不存在额外的核苷)。
如本文所用,“寡聚化合物”意指寡核苷酸和任选的一个或多个附加特征,例如缀合物基团或末端基团。寡聚化合物可以与与第一寡聚化合物互补的第二寡聚化合物配对,或者可以不配对。“单链寡聚化合物”是不配对的寡聚化合物。术语“寡聚双链体”意指由具有互补核碱基序列的两个寡聚化合物形成的双链体。寡聚双链体的每种寡聚化合物可称为“双链体寡聚化合物”。
如本文所用,“寡核苷酸”意指通过核苷间键联连接的连接核苷链,其中每个核苷和核苷间键联可以是修饰的或未修饰的。核苷间键联可以是本文所述的任何连接。除非另有说明,否则寡核苷酸由8-50个连接的核苷组成。如本文所用,“修饰的寡核苷酸”意指其中至少一个核苷或核苷间键联被修饰的寡核苷酸。如本文所用,“未修饰的寡核苷酸”意指不包含任何核苷修饰或核苷间修饰的寡核苷酸。
“PIKFYVE”,在本领域中也称为“磷脂酰肌醇-3-磷酸5-激酶III型”或“PIPKIII”,是一种由PIKFYVE基因编码的包含FYVE指的磷酸肌醇激酶。PIKFYVE是一种进化上高度保守的脂质激酶,也具有蛋白激酶活性,可调节内膜稳态,并在早期内体的内体载体囊泡的生物合成中发挥作用。PIKFYVE介导的PI3P向PI(3,5)P2的转化可阻断蛋白质EEA1的募集。募集被阻断,因为PIP3需要与RAB5形成平台,使EEA1能够锚定到早期内体。然后EEA1驱动与内吞囊泡和其他内体囊泡的融合。
如本文所用,“PIKFYVE疾病或病症”包括溶酶体降解疾病和由PIKFYVE介导的病症。例如,PIKFYVE疾病或病症包括但不限于淀粉样蛋白疾病(诸如阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、2型糖尿病、糖尿病淀粉样变性和慢性血液透析相关淀粉样蛋白)、多发性硬化症和MPS障碍(诸如MPS I、MPS II、MPS IIIA、MPS IIIB、MPS IIIC、MPS HID、MPSIVA、MPS IVB、MPS VI、MPS VII或MPS IX)。在一些实施方案中,这些疾病是自身免疫性疾病(诸如多发性硬化症、类风湿性关节炎、青少年慢性关节炎、强直性脊柱炎、银屑病、银屑病关节炎、成人斯蒂尔病、贝塞综合征、家族性地中海热、克罗恩病、麻风病、骨髓炎、肺结核、慢性支气管扩张症、卡斯尔曼病)或中枢神经系统疾病(诸如海绵状脑病(克雅氏脑病、库鲁病、疯牛病))。本公开的组合物和方法可用于治疗患有溶酶体贮积疾病的个体,包括向需要治疗的受试者施用治疗有效量的本文所述的PIKfyve ASO或药物组合物。在一些实施方案中,本公开的ASO和组合物降低或抑制PIKfyve的活性,并以降低溶酶体贮积疾病中异常储存在溶酶体中的物质的丰度的方式改变内体或溶酶体系统的生物合成、功能或动力学。在一些实施方案中,所述ASO和组合物靶向、降低或抑制PIKfyve的活性,从而以降低溶酶体贮积疾病中异常储存在溶酶体中的物质的丰度的方式改变内质网或高尔基体的生物合成、功能或动力学。在其他实施方案中,该疾病是神经障碍。
如本文所用,“糖部分”意指未修饰的糖部分或修饰的糖部分。上标撇号(')用于描述核苷或核苷酸中糖的编号(核碱基位置编号时不带撇号)。仅描述糖时,不使用撇号。如本文所用,“未修饰的糖部分”意指在RNA中发现的2-OH(H)呋喃糖基部分(“未修饰的RNA糖部分”),或在DNA中发现的2-H(H)部分(“未修饰的DNA糖部分”)。未修饰的糖部分在1、3和4位各有一个氢,在3位有一个氧,在5位有两个氢。如本文所用,“修饰的糖部分”或“修饰的糖”意指修饰的呋喃糖基糖部分或糖替代物。如本文所用,修饰的呋喃糖基糖部分意指包含非氢取代基以代替未修饰糖部分的至少一个氢的呋喃糖基糖。在某些实施方案中,修饰的呋喃糖基糖部分为2-取代的糖部分。此类修饰的呋喃糖基糖部分包括双环糖和非双环糖。
在某些实施方案中,修饰的糖部分是包含具有一个或多个取代基的呋喃糖基环的非双环修饰的糖部分,其中没有一个取代基桥接呋喃糖基环的两个原子以形成双环结构。此类非桥接取代基可以位于呋喃糖基的任何位置,包括但不限于2、4和/或5位处的取代基。在某些实施方案中,非双环修饰的糖部分的一个或多个非桥接取代基是支链的。适用于非双环修饰的糖部分的2-取代基的实例包括但不限于:2-F、2-OCH3(“OMe”或“O-甲基”)和2-O(CH2)2OCH3(“MOE”)。在某些实施方案中,2-取代基选自:卤素、烯丙基、氨基、叠氮基、SH、CN、OCN、CF3、OCF3、O-C1-10烷氧基、O-C1-10取代的烷氧基、O-C1-10烷基、O-C1-10取代的烷基、S-烷基、N(Rm)-烷基、O-烯基、S-烯基、N(Rm)-烯基、O-炔基、S-炔基、N(Rm)-炔基、O-亚烷基-O-烷基、炔基、烷芳基、芳烷基、O-烷芳基、O-芳烷基、O(CH2)2SCH3、O(CH2)2ON(Rm)(Rn)或OCH2C(=O)-N(Rm)(Rn),其中每个Rm和Rn独立地为H、氨基保护基团、或取代或未取代的C1-10烷基,并且所述2-取代基可以进一步被一个或多个独立地选自以下的取代基取代:羟基、氨基、烷氧基、羧基、苄基、苯基、硝基(NO2)、硫醇、硫代烷氧基、硫代烷基、卤素、烷基、芳基、烯基和炔基。适用于非双环修饰的糖部分的4'-取代基的实例包括但不限于烷氧基(例如甲氧基)和烷基。适用于非双环修饰的糖部分的5-取代基的实例包括但不限于:5-甲基(R或S)、5-乙烯基和5-甲氧基。在某些实施方案中,非双环修饰的糖部分包含多于一个非桥接糖取代基,例如2-F-5-甲基糖部分等。
在某些实施方案中,2’-取代的非双环修饰的核苷包含糖部分,所述糖部分包含选自以下的非桥接2’-取代基:F、NH2、N3、OCF3、OCH3、O(CH2)3NH2、CH2CH=CH2、OCH2CH=CH2、OCH2CH2OCH3、O(CH2)2SCH3、O(CH2)2ON(Rm)(Rn)、O(CH2)2O(CH2)2N(CH3)2和N-取代乙酰胺(OCH2C(=O)-N(Rm)(Rn)),其中每个Rm和Rn独立地为H、氨基保护基团或取代或未取代的C1-10烷基。
在某些实施方案中,2’-取代的核苷非双环修饰的核苷包含糖部分,所述糖部分包含选自以下的非桥接2’-取代基:F、OCF3、OCH3、OCH2CH2OCH3、O(CH2)2SCH3、O(CH2)2ON(CH3)2、O(CH2)2O(CH2)2N(CH3)2和OCH2C(=O)-N(H)CH3(“NMA”)。
在某些实施方案中,2’-取代的非双环修饰的核苷包含糖部分,所述糖部分包含选自以下的非桥接2’-取代基团:F、OCH3和OCH2CH2OCH3。
某些修饰的糖部分包含取代基,该取代基桥接呋喃糖基环的两个原子以形成第二环,从而产生双环糖部分。在某些此类实施方案中,双环糖部分在4'呋喃糖环原子与2'呋喃糖环原子之间包含桥接。此类4至2个桥接糖取代基的实例包括但不限于:4-CH2-2、4-(CH2)2-2、4-(CH2)3-2、4-CH2-O-2(“LNA”)、4-CH2-S-2、4-(CH2)2-O-2(“ENA”)、4-CH(CH3)-O-2(称为“受限乙基”或“cEt”)、4-CH2-O-CH2-2、4-CH2-N(R)-2、4-CH(CH2OCH3)-O-2(“受限MOE”或“cMOE”)及其类似物、4-C(CH3)(CH3)-O-2及其类似物、4-CH2-N(OCH3)-2及其类似物、4-CH2-ON(CH3)-2、4-CH2-C(H)(CH3)-2、4-CH2-C(=CH2)-2及其类似物、4-C(RaRb)-N(R)-O-2、4-C(RaRb)-O-N(R)-2、4-CH2-O-N(R)-2和4-CH2-N(R)-O-2,其中R、Ra和Rb各自独立地为H、保护基团或C1-12烷基。
在某些实施方案中,此类4至2个桥接独立地包含1至4个独立地选自以下的连接基团:-[C(Ra)(Rb)]n-、-[C(Ra)(Rb)]n-O-、-C(Ra)=C(Rb)-、-C(Ra)=N-、-C(=NRa)-、-C(=O)-、-C(=S)-、-O-、-Si(Ra)2-、-S(=O)x-和-N(Ra)-;其中:x为0、1或2;n为1、2、3或4;每个Ra和Rb独立地为H、保护基团、羟基、C1-12烷基、取代的C1-12烷基、C1-12烯基、取代的C2-12烯基、C2-12炔基、取代的C2-12炔基、C5-20芳基、取代的C5-20芳基、杂环基、取代的杂环基、杂芳基、取代的杂芳基、C5-7脂环基、取代的C5-7脂环基、卤素、OJ1、NJ1J2、SJ1、N3、COOJ1、酰基(C(=O)-H)、取代的酰基、CN、磺酰基(S(=O)2-J1)或亚磺酰基(S(=O)-J1);并且J1和J2各自独立地为H、C1-12烷基、取代的C1-12烷基、C2-12烯基、取代的C2-12烯基、C2-12炔基、取代的C2-12炔基、C5-20芳基、取代的C5-20芳基、酰基(C(=O)-H)、取代的酰基、杂环基、取代的杂环基、C1-12氨基烷基、取代的C1-12氨基烷基,或保护基团。
另外的双环糖部分是本领域已知的,参见例如:Freier等人,Nucleic AcidsResearch,1997,25(22),4429-4443,Albaek等人,J.Org.Chem.,2006,71,7731-7740,Singh等人,Chem.Commun.,1998,4,455-456;Koshkin等人,Tetrahedron,1998,54,3607-3630;Kumar等人,Bioorg.Med.Chem.Lett.,1998,8,2219-2222;Singh等人,J.Org.Chem.,1998,63,10035-10039;Srivastava等人,J.Am.Chem.Soc.,20017,129,8362-8379;Wengel等人,美国专利号7,053,207;Imanishi等人,美国专利号6,268,490;Imanishi等人,美国专利号6,770,748;Imanishi等人,U.S.RE44,779;Wengel等人,美国专利号6,794,499;Wengel等人,美国专利号6,670,461;Wengel等人,美国专利号7,034,133;Wengel等人,美国专利号8,080,644;Wengel等人,美国专利号8,034,909;Wengel等人,美国专利号8,153,365;Wengel等人,美国专利号7,572,582;和Ramasamy等人,美国专利号6,525,191;Torsten等人,WO2004/106356;Wengel等人,WO 1999/014226;Seth等人,WO 2007/134181;Seth等人,美国专利号7,547,684;Seth等人,美国专利号7,666,854;Seth等人,美国专利号8,088,746;Seth等人,美国专利号7,750,131;Seth等人,美国专利号8,030,467;Seth等人,美国专利号8,268,980;Seth等人,美国专利号8,546,556;Seth等人,美国专利号8,530,640;Migawa等人,美国专利号9,012,421;Seth等人,美国专利号8,501,805;和美国专利申请Allerson等人,US2008/0039618和Migawa等人,US2015/0191727。
本文中可互换使用的“受试者”和“患者”是指任何脊椎动物,包括但不限于哺乳动物(例如牛、猪、骆驼、美洲驼、马、山羊、兔、绵羊、仓鼠、豚鼠、猫、狗、大鼠和小鼠、非人灵长类动物(例如,猴子,如食蟹猴或恒河猴、黑猩猩等)和人)。在一些实施方案中,受试者可以是人类或非人类。在一个优选的实施方案中,受试者或患者是人类。该受试者或患者可能正在接受其他形式的治疗。在一个实施方案中,患者因C9ORF72基因突变而患有神经系统疾病(例如,患者可能是C9ORF72基因单倍体不足(例如,导致C9ORF72蛋白活性降低50%或更多),或者C9ORF72基因可以包含GGGGCC重复扩展(诸如C90RF72中的(GGGGCC)n六核苷酸扩展))。变量“n”可以至少为30。
除非另有定义,否则本文中可互换使用的“治疗有效量”或“有效剂量”或“有效量”意指在必要的时间段内有效实现所需治疗结果的药物剂量。有效剂量可以由本领域技术人员确定,并且可以根据诸如个体的疾病状态、年龄、性别和体重以及药物在个体内引起期望反应的能力等因素而变化。本文所用的该术语还可以指在动物、哺乳动物或人中有效产生所需体内效果的量,诸如降低和/或抑制受体的功能。治疗有效量可以在一次或多次施用(例如,药剂可以作为预防性治疗或在疾病发展的任何阶段、症状之前或之后等治疗性给予)、应用或剂量中给予,并且不意图限于特定的制剂、组合或施用途径。药物可以在受试者治疗过程中的不同时间施用,这在本公开的范围内。施用的时间和使用的剂量将取决于若干因素,诸如治疗目标(例如,治疗与预防)、受试者的状况等,并且可以由本领域技术人员容易地确定。
如本文所用,术语“治疗(treat)”或“治疗(treating)”受试者是指向受试者施用本文所述的组合物或药剂,使得疾病或病症的至少一种症状被治愈(healed)、缓解、减轻、改变、治愈(remedied)、减少、改善(ameliorated)或改善(improved)。治疗包括施用有效量以缓解、减轻、改变、治愈、减少、改善和/或改善与疾病或病症相关的一种或多种症状。该治疗可以抑制与疾病或病症相关的症状的恶化(deterioration)或恶化(worsening)。
本文描述的治疗方法可以包括向有需要的受试者施用包含有效量的一种或多种反义寡核苷酸的组合物,其通过抑制或遏制PIKFYVE表达来治疗神经系统疾病。所述一种或多种反义寡核苷酸可以减少或抑制神经变性。所述一种或多种反义寡核苷酸可以降低神经元过度兴奋。降低PIKFYVE mRNA和PIKFYVE蛋白水平可遏制由毒性TDP-43聚集体、DPR聚集体(例如,在C9ORF72-ALS患者中)和促进TDP-43在细胞核中的保留而驱动的神经变性。本文所述的靶向PIKFYVE mRNA的ASO的递送降低了PIKFYVE蛋白水平。
该组合物可以通过抑制激酶的表达来抑制激酶活性。该组合物可以抑制PIKFYVE激酶活性或表达。所述一种或多种反义寡核苷酸可以与小分子治疗剂(诸如阿匹莫德(apilimod)和/或YM201636)组合。
本公开提供了可用于调节PIKFYVE表达的寡核苷酸(修饰的或未修饰的)。表1提供了本公开的PIKFYVE反义寡核苷酸或抑制性核酸的(5'至3')通用碱基序列:
表1
在一个实施方案中,本公开提供了由12-30个连接的核苷组成的修饰的寡核苷酸,其具有包含表1中SEQ ID NO:1-500的任何核碱基序列的至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个、至少15个、至少16个、至少17个、至少18个、至少19个或至少20个连续核苷酸碱基的核碱基序列。在一些实施方案中,修饰的寡核苷酸与包含SEQID NO:1-500或由SEQ ID NO:1-500组成的任何序列至少80%至100%相同(即,80%、82%、84%、86%、88%、90%、92%、94%、96%、98%或100%;或前述任何值之间的任何数值范围或值)。
表1中提供的序列可用于设计用于抑制PIKFYVE表达的反义分子。例如,缺口聚物寡核苷酸可以使用表1中的序列来设计,并且可以包含约3-5个核苷酸的5’-翼、约3-5个核苷酸的3’-翼和包含表1中任何一个序列的8-12个连续脱氧核糖核苷的缺口区域。在一个实施方案中,本公开的寡核苷酸包含具有表1中SEQ ID NO:1-136的任何核碱基序列的至少8个、至少9个、至少10个、至少11个、至少12个、至少13个、至少14个、至少15个、至少16个、至少17个、至少18个、至少19个或至少20个连续核苷酸碱基的缺口区段的缺口聚物;两侧为5'翼区段和3'翼区段,其中所述缺口区段位于所述5'翼区段和3'翼区段之间,并且其中每个翼区段包含修饰的糖。在一个实施方案中,所述缺口区段的长度为8-10个核苷,并且每个翼区段的长度为3-5个修饰的核苷。在又一个实施方案中,本公开的寡核苷酸包含5'翼区段,其包含修饰的糖并且具有SEQ ID NO:1-500中任一个的前3-5个核碱基的核碱基序列,随后是对应于SEQ ID NO:1-500的相同序列的接下来8-12个未修饰的核苷酸的缺口,随后是包含修饰的糖并具有对应于SEQ ID NO:1-500的相同序列的最后3-5个核碱基的核碱基序列的3’区段。表2提供了本公开的MOE缺口聚物。
5'和/或3'翼可包含以下化学物质:2'-OMe、2'-MOE、LNA或DNA,它们单独使用或彼此组合使用。5'翼和/或3'翼的主链键联可以是硫代磷酸酯或磷酸二酯和硫代磷酸酯的混合物。缺口区域中的键联可以是硫代磷酸酯。
在一些实施方案中,所述寡核苷酸为单链的。在一些实施方案中,所述寡核苷酸包含中和寡核苷酸上的电荷的部分或与该部分复合,以促进跨细胞膜的摄取和转移。
在一个实施方案中,表1中的每个ASO具有以下5-10-5基序:2MOE*2MOE-2MOE-2MOE-2MOE-N*N*N*N*N*N*N*N*N*N*2MOE-2MOE-2MOE*2MOE*2MOE,其中(i)2MOE是具有2'-OCH2CH2-OCH3基团的核碱基(即2'-MOE),(ii)N是核碱基,(iii)星号(*)指硫代磷酸酯键联,并且(iv)破折号(-)指磷酸二酯键联。下表2显示了SEQ ID NO:1-33(此处为SEQ ID NO:501-533)上的该基序。
表2:PIKFYVE反义寡核苷酸中的碱基序列-(ASO)。(缺口聚物设计:5'-5个2'-甲氧基乙基核糖核苷酸–10个DNA核苷酸–5个2'-甲氧基乙基核糖核苷酸–3';大写字母是2'-甲氧基乙基核糖核苷;小写字母是DNA核苷;星号(*)是硫代磷酸酯键联;没有星号的键联是磷酸二酯键联)(注意下表提供了2'MOE翼;然而,考虑了包含2'-OMe或LNA(锁定的核酸)的替代翼)。
表2
本公开的PIKFYVE激酶反义或抑制性核酸可以抑制表达并因此抑制与PIKFYVE相关的活性。PIKFYVE激酶反义或抑制性核酸可包括表2中列出的寡核苷酸和与其98%-99%相同的序列的任何组合。
本文所述的PIKFYVE ASO,诸如SEQ ID NO:501-533,以最小的脱靶结合遏制PIKFYVE mRNA表达。
治疗方法可以包括任何数量的施用所公开的组合物的方式。施用方式可包括水性溶液、脂质溶液、油性溶液或其他溶液、模拟脑脊液中的溶液、乳液诸如水包油乳液、脂质体、水性或油性悬浮液等。通常,本公开的ASO将被直接施用至受试者的CNS。因此,制剂或组合物将是无菌的并且更优选地适用于注射。以下制剂和方法仅是示例性的并且绝不是限制性的。
适用于肠胃外施用的制剂包括水性和非水性等渗无菌注射溶液,其可含有抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂以及使制剂与预期接受者的血液等渗的溶质;以及水性和非水性无菌混悬液,其可包含助悬剂、增溶剂、增稠剂、稳定剂和防腐剂。制剂可存在于单位剂量或多剂量密封容器中,诸如,安瓿和小瓶,并且可作为液体或存储于冷冻干燥(冻干)条件下,只需要在使用前即时添加无菌液体赋形剂,例如注射用水。临时注射溶液和混悬液可由无菌粉末、颗粒和片剂制备。该制剂可以在预装注射器中提供。
另外的治疗剂可以与所公开的一种或多种反义或抑制性核酸和组合物同时或顺序施用。顺序施用包括在公开的一种或多种反义或抑制性核酸或组合物之前或之后施用。在一些实施方案中,可以在与所公开的一种或多种反义或抑制性核酸相同的组合物中施用另外的一种或多种治疗剂。在其他实施方案中,在施用另外的治疗剂和所公开的一种或多种反义或抑制性核酸之间可以存在时间间隔。在一些实施方案中,将另外的治疗剂与所公开的一种或多种反义或抑制性核酸一起施用可以允许较低剂量的其他治疗剂和/或以较低频率的间隔施用。当与一种或多种其他活性成分组合使用时,本公开的一种或多种反义或抑制性核酸和其他活性成分可以以比各自单独使用时更低的剂量使用。因此,除了本公开的一种或多种反义或抑制性核酸之外,本公开的药物组合物还包括含有一种或多种其他活性成分的那些。上述组合包括本公开的一种或多种反义或抑制性核酸不仅与一种其他活性化合物的组合,而且包括与两种或更多种其他活性化合物的组合。例如,本公开的化合物可以与多种药物组合以治疗神经系统疾病。所述反义寡核苷酸可以共价连接至另一种寡核苷酸,诸如具有除PIKFYVE之外的靶标的寡核苷酸。所述反义寡核苷酸可以共价连接至抗体。
所公开的一种或多种反义或抑制性核酸可以与以下但不限于抗胆碱能药物、抗惊厥药、抗抑郁药、苯二氮类、减充血剂、肌肉松弛剂、止痛药和/或兴奋剂组合。其他类型的治疗和处理包括但不限于数字通信设备、饲管、机械通气、营养支持、深部脑刺激、职业治疗、物理治疗和/或言语治疗。
所公开的组合物可以掺入适合施用于受试者(诸如患者,其可以是人类或非人类)的药物组合物中。所述药物组合物可包含载体(例如药学上可接受的载体)。在本公开的上下文中可以使用任何适合的载体,并且此类载体是本领域所熟知的。载体的选择将部分地由组合物的具体用途(例如向动物施用)和用于施用组合物的具体方法来确定。因此,本发明的组合物有多种合适的制剂。
所述药物组合物可包括治疗有效量或预防有效量的反义寡核苷酸。组合物的治疗有效量可由本领域技术人员确定并且可根据例如个体的疾病状态、年龄、性别和体重以及组合物在个体中引发所需应答的能力等因素而变化。治疗有效量还是其中本公开的一种或多种反义或抑制性核酸的任何毒性或有害作用被治疗有益作用超过的量。“预防有效量”是指在必要的剂量和时间段内达到预期预防效果的有效量。通常,因为在疾病之前或疾病的早期阶段在受试者中使用预防剂量,所以预防有效量将小于治疗有效量。
所述药物组合物可包括一种或多种药学上可接受的载体。本文所用的术语“药学上可接受的载体”意指无毒、惰性的固体、半固体或液体填充剂、稀释剂、包封材料或任何类型的制剂助剂。根据配制者的判断,可充当药学上可接受的载体的材料的一些实例是糖,包括但不限于乳糖、葡萄糖以及蔗糖;淀粉,诸如但不限于玉米淀粉和马铃薯淀粉;纤维素及其衍生物,诸如但不限于羧甲基纤维素钠、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,诸如但不限于可可脂和栓剂蜡;油,诸如但不限于花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油以及大豆油;二醇,诸如丙二醇;酯,诸如但不限于油酸乙酯和月桂酸乙酯;琼脂;缓冲剂,诸如但不限于氢氧化镁和氢氧化铝;海藻酸;无热原水;等渗盐水;林格氏溶液(Ringer's solution);乙醇和磷酸盐缓冲溶液,以及其他无毒相容的润滑剂,诸如但不限于月桂基硫酸钠和硬脂酸镁,并且释放剂、包衣剂、防腐剂以及抗氧化剂也可存在于组合物中。
所公开的一种或多种反义或抑制性核酸的施用途径以及组合物的形式将决定所使用的载体的类型。
本公开的药物组合物可以多种方式施用,这取决于是否需要局部或全身治疗以及待治疗的区域。施用可以是肠胃外的,包括静脉内、动脉内、皮下、腹膜内或肌内注射或输注;或颅内施用,例如鞘内、脑室内或心室内施用。在一个实施方案中,反义或抑制性核酸通过静脉内、腹膜内施用或作为推注注射施用,或直接施用到靶器官中。在另一个实施方案中,反义或抑制性核酸作为推注注射在鞘内或脑室内施用。
用于全身施用的载体通常包括溶剂、稀释剂、润滑剂、粘合剂、崩解剂、着色剂、调味剂、甜味剂、抗氧化剂、防腐剂、助流剂、溶剂、悬浮剂、润湿剂、表面活性剂、其组合等中的至少一种。所有载体在组合物中都是任选的。
合适的稀释剂包括糖,诸如葡萄糖、乳糖、右旋糖和蔗糖;二醇,诸如丙二醇;碳酸钙;碳酸钠;糖醇,诸如甘油;甘露醇;和山梨糖醇。
合适的润滑剂包括二氧化硅、滑石、硬脂酸及其镁盐和钙盐、硫酸钙;以及液体润滑剂诸如聚乙二醇,和植物油诸如花生油、棉籽油、芝麻油、橄榄油、玉米油和可可油。全身或局部组合物中润滑剂的量通常为约5%至约10%。
合适的粘合剂包括聚乙烯吡咯烷酮;硅酸镁铝;淀粉,诸如玉米淀粉和马铃薯淀粉;明胶;黄芪胶;纤维素及其衍生物,诸如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素、甲基纤维素、微晶纤维素、羧甲基纤维素钠等。全身组合物中粘合剂的量通常为约5%至约50%。
合适的崩解剂包括琼脂、海藻酸及其钠盐、泡腾混合物、交联羧甲基纤维素、交聚聚维酮、羧甲基淀粉钠、淀粉乙醇酸钠、粘土和离子交换树脂。全身组合物中崩解剂的量通常为约0.1%至约10%。
合适的着色剂包括诸如FD&C染料的着色剂。当使用时,全身或局部组合物中着色剂的量通常为约0.005至约0.1%。
合适的调味剂包括薄荷醇、薄荷和水果调味剂。当使用时,全身或局部组合物中调味剂的量通常为约0.1%至约1.0%。
合适的抗氧化剂包括丁基化羟基苯甲醚(“BHA”)、丁基化羟基甲苯(“BHT”)和维生素E。全身或局部组合物中抗氧化剂的量通常为约0.1%至约5%。
合适的防腐剂包括苯扎氯铵、对羟基苯甲酸甲酯和苯甲酸钠。全身或局部组合物中防腐剂的量通常为约0.01至约5%。
合适的助流剂包括二氧化硅。全身或局部组合物中助流剂的量通常为约1%至约5%。
合适的溶剂包括水、等渗盐水、油酸乙酯、甘油、羟基化蓖麻油、醇诸如乙醇和磷酸盐缓冲溶液。全身或局部组合物中溶剂的量通常为约0至约100%。
合适的悬浮剂包括AVICEL RC-591(来自Philadelphia,PA的FMC Corporation)和海藻酸钠。全身或局部组合物中悬浮剂的量通常为约1%至约8%。
合适的表面活性剂包括卵磷脂、聚山梨醇酯80和月桂基硫酸钠,以及来自Wilmington,Delaware的Atlas Powder Company的TWEENS。合适的表面活性剂包括C.T.F.ACosmetic Ingredient Handbook,1992,第587-592页;Remington's PharmaceuticalSciences,第15th版,1975,第335-337页;和McCutcheon的第1卷,Emulsifiers&Detergents,1994,北美版,第236-239页中公开的那些。全身或局部组合物中表面活性剂的量通常为约0.1%至约5%。
用于肠胃外、鞘内、脑室内或心室内施用的组合物和制剂可以包括无菌水溶液,其还可以含有缓冲剂、稀释剂和其他合适的添加剂,诸如但不限于渗透促进剂、载体化合物和其他药学上可接受的载体或赋形剂。例如,鞘内脑脊液(CSF)导管可用于递送本公开的反义制剂。导管可插入L3或L4椎骨。导管的远端在鞘内空间内延伸至大约L1椎骨。将反义寡核苷酸溶解在盐水中,通过过滤灭菌,并以0.33ml/分钟的速度以1.0ml的体积施用,然后用0.5ml无菌水冲洗。总输注时间为4.5分钟。
用于肠胃外施用的组合物通常包含0.1%至10%的活性物质和90%至99.9%的载体(包括稀释剂和溶剂)。
与公开的化合物结合使用的载体的量足以提供用于每单位剂量药物施用的组合物的实际量。用于制备可用于本发明方法的剂型的技术和组合物描述于以下参考文献中:Modern Pharmaceutics,第9章和第10章,Banker&Rhodes编辑(1979);Lieberman等人,Pharmaceutical Dosage Forms:Tablets(1981);和Ansel,Introduction toPharmaceutical Dosage Forms,第二版(1976)。
候选反义或抑制性核酸的体内测试可以通过本领域普通技术人员已知的方式进行。例如,候选的一种或多种反义或抑制性核酸可以施用于哺乳动物,诸如小鼠或兔子。可以通过任何被认为合适的途径向哺乳动物施用一定剂量的候选反义或抑制性核酸。然后可以使用常规方法和标准来分别监测动物运动神经元活性和/或PIKFYVE基因或蛋白质的表达或活性的减少或改善的迹象。如果需要,可以将在候选反义或抑制性核酸存在下获得的结果与未用候选反义或抑制性核酸处理的对照动物中的结果进行比较。剂量研究可以在本文所述的用于鉴定能够治疗神经系统疾病的一种或多种反义或抑制性核酸的方法和/或在体内对候选反义或抑制剂核酸的任何后续测试中进行,或与其结合进行。医学领域的技术人员可以确定一种或多种反义或抑制性核酸的适当剂量。剂量可以通过监测受试者的疾病抑制或改善迹象来确定。可以增加或减少剂量以获得所需的治疗频率。一种或多种反义或抑制性核酸的毒性和功效可以通过细胞培养或实验动物中的标准药物程序来确定,例如确定对50%的群体的致死剂量(LD50)和对50%的群体的治疗有效剂量(ED50)。LD50/ED50的剂量比是治疗指数,表示毒性和治疗效果之间的比率。递送系统可被设计成通过将一种或多种反义或抑制性核酸递送至特定靶标(例如,特异性递送至运动神经元或中枢神经系统神经元)来帮助预防毒副作用。例如,可以基于临床电生理学或肌电图的结果来确定一种或多种反义或抑制性核酸的最佳剂量,以分析周围神经的兴奋性。
用于人类的剂量可以通过评估从动物研究和细胞培养测定中获得的数据来确定。优选的剂量将具有很小的毒性或没有毒性,并且包括ED50。剂量可能因剂型和施用途径而异。对于本文所述方法中使用的任何反义或抑制性核酸,剂量可在细胞培养中初始估计。可以在动物模型中配制剂量,该剂量包括在细胞培养中测定的实现症状的半数最大抑制(LD50)的测试化合物的浓度。从细胞培养和动物模型获得的此类信息可用于更准确地确定人类的有用剂量。
本发明具有多个方面,通过以下非限制性实施例来说明。
实施例
PIKFYVE激酶的小分子抑制剂和遏制PIKFYVE表达的反义寡核苷酸(ASO)可以防止携带C9ORF72基因突变的人类和小鼠神经元变性,该突变导致肌萎缩性侧索硬化(ALS)和额颞痴呆(FTD)。
ASO是神经变性疾病的有吸引力的一种治疗选择,因为它们易于输送到中枢神经系统,并且相对较低的暴露于外周。这些特性使中枢神经系统中的目标参与最大化,并使外周中不期望的目标参与或脱靶效应最小化。
本公开提供了靶向PIKFYVE基因的新型反义寡核苷酸(ASO)序列,其可以遏制人类细胞中的PIKFYVE表达。PIKFYVE ASO还可以挽救来自散发性ALS患者的运动神经元的存活。此外,PIKFYVE ASO可以降低小鼠体内源自C9ORF72重复扩增的神经毒性二肽重复蛋白聚集体的水平。
实施例1
为了鉴定遏制人类细胞中PIKFYVE表达的ASO序列,设计ASO(参见表2),并将其合成为含有糖和键联修饰的MOE缺口聚物,其增加了核酸酶抗性和解链温度,同时保持用作RNA酶H底物的能力。通过用浓度为100nM的Lipofectamine 2000将它们转染到人胚胎肾293T细胞中并在转染后7天测量PIKFYVE表达,来测试每种ASO遏制PIKFYVE RNA水平的能力。使用NCASO作为对照。显示的相对PIKFYVE表达是三个技术重复试验的平均值,并且通过归一化至GAPDH对照来计算值。总之,如图1所示,这些结果表明几种PIKFYVE ASO(SEQ IDNO:1-33,其对应于图中的ASO 1-33)遏制人类细胞中PIKFYVE的表达。
实施例2
对于本文所述的各种ASO,在计算机中预测了脱靶基因(诸如CNTN5)的遏制。结果在下表3中示出。
表3
从序列分析中预测了ASO-520(SEQ ID NO:520)的五(5)个脱靶候选基因(相比之下,tofersen有25个)。这些中的两个基因在脑中的表达非常低,并且在诱导神经元中检测不到。为了评估其余三个基因(ZNF385D、ERC2和AKAP6)的实际脱靶遏制,通过qPCR在患者诱导的神经元系中测试了ASO-520治疗对这三个基因和PIKFYVE表达的影响。在将PIKFYVE降低50%的剂量下,ASO-520并未显著影响其表达。
实施例3
在该研究中,新生转基因hPIKFYVE BAC小鼠在P1(出生后第1天)通过脑室内(ICV)注射接受25μg阴性对照ASO或测试化合物,并在治疗后14天收集组织样本。如图2所示,测试的ASO是有效的PIKFYVE遏制剂。在0.0004μg至25μg剂量的ASO-520情况下,在小鼠中观察到剂量依赖性PIKFYVE mRNA水平降低。
实施例4
使用出现神经变性、运动障碍和瘫痪的TDP-43小鼠模型来评估PIKFYVE遏制的功效。Wils等人,“TDP-43Transgenic Mice Develop Spastic Paralysis and NeuronalInclusions Characteristic of ALS and Frontotemporal Lobar Degeneration.”PNAS107(8):3858–63,2010。
小鼠经过进一步遗传改造,以缺失了PIKFYVE的一个拷贝。这种缺失显著挽救了TDP-43小鼠的运动功能,将平均存活期延长了28%,并将死亡风险(hR:危害比)降低了73%。缺失不会给野生型(WT)小鼠带来任何运动、认知或健康问题。
出生后第1天脑室内注射25μg mPIKFYVE-靶向ASO(中枢神经系统中浓度为5μg/μl),与阴性对照(NC)ASO相比,显著将PIKFYVE表达降低了约50%。这种PIKFYVE ASO治疗显著挽救了TDP-43小鼠的运动功能和存活,其水平与遗传缺失相似,并且没有改变WT小鼠的功能。低5倍剂量的5μg PIKFYVE ASO也显著挽救了运动功能和存活,其水平与遗传缺失相似。这表明ASO在该模型中具有至少5倍的治疗窗口。
组织学分析表明,TDP-43小鼠中病理性pTDP-43聚集体的数量有所增加,但经过mPIKFYVE ASO治疗后显著降低,并完全恢复到WT小鼠的水平。在TDP-43小鼠中,TDP-43的总定位在病理上定位于细胞质,在治疗后明显重新定位于细胞核。在PIKFYVE ASO治疗的小鼠中,脊髓腹角区域外侧运动柱中的运动神经元数量完全恢复至WT水平。
实施例5
每隔一周对非人类灵长类动物鞘内施用35mg ASO-520,持续两周(2剂)。如图3所示,这导致PIKFYVE mRNA减少和PIKFYVE80%遏制,没有观察到不良事件(包括脑和脊髓组织病理学)。(从RNA-seq数据中去除了一个异常值。)
实施例6
测定运动神经元在非编码ASO或AS-520(SEQ ID NO:520)存在下存活的能力。图4A显示了在存在非编码ASO(NC ASO)或C9ALS患者来源的运动神经元的情况下,在存在(i)NCASO或(ii)AS-520的情况下,对照运动神经元的存活百分比。在ASO-520存在下存活的C9ALS患者来源的运动神经元数量多于在NC ASO存在下的情况。图4B显示了在存在NC ASO或C9ALS患者来源的运动神经元的情况下,在存在(i)NC ASO或(ii)AS-520(SEQ ID NO:520)的情况下,对照运动神经元的危害比。在AS-20存在的情况下,C9ALS患者来源的运动神经元的危害比显著低于在NC ASO存在下的情况。
测定FTD患者来源的皮质神经元在非编码ASO或AS-520(SEQ ID NO:520)存在下存活的能力。图5A是显示在NC ASO或AS-520(SEQ ID NO:520)存在下,具有MAPT V337V或V337M的FTD患者来源的皮层神经元的存活概率的图。与NC ASO相比,AS-520增加了MAPTV337M皮质神经元的存活概率。图5B是显示用NC ASO或AS-520治疗的对照、C9orf72相关的FTD(C9-FTD)、散发性FTD(sFTD)和微管相关蛋白τ(MAPT)相关的FTD(MAPT-FTD)患者的皮层神经元的危害比的条形图。AS-520显著降低了C9-FTD、sFTD和MAPT-FTD皮质神经元的危害比。
本公开提供了遏制人类细胞中PIKFYVE表达的ASO。随附数据表明,这些ASO可能能够预防ALS和FTD患者的神经变性。
上述描述和附图应当被视为仅仅是对本发明原理的说明。本发明并不旨在受限于优选实施方案,并且可以以本领域普通技术人员清楚的多种方式来实现。本领域技术人员将容易想到本发明的多种应用。因此,不期望将本发明限制于所公开的具体示例或所示和所描述的精确构造和操作。相反,可以采取落入本发明的范围内的所有合适的修改和等同物。本文引用的所有参考文献以引用的方式并入本文。
Claims (44)
1.一种遏制PIKFYVE表达的单链反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有包含SEQID NO:1-500的任何核碱基序列的至少12或15个连续核碱基的核碱基序列。
2.如权利要求1所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有SEQ ID NO:1-500中任一项的核碱基序列。
3.如权利要求1或2所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有18至20个连接的核苷。
4.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中至少一个核苷间键联是修饰的核苷间键联。
5.如权利要求4所述的反义寡核苷酸,其中至少一个修饰的核苷间键联是硫代磷酸酯核苷间键联。
6.如权利要求4所述的反义寡核苷酸,其中每个修饰的核苷间键联是硫代磷酸酯核苷间键联。
7.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中至少一个核苷间键联是磷酸二酯核苷间键联。
8.如权利要求7所述的反义寡核苷酸,其中至少一个核苷间键联是硫代磷酸酯键联,并且至少一个核苷间键联是磷酸二酯键联。
9.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中至少一个核苷包含修饰的核碱基。
10.如权利要求9所述的反义寡核苷酸,其中所述修饰的核碱基是5-甲基胞嘧啶。
11.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸的至少一个核苷包含修饰的糖部分。
12.如权利要求11所述的反义寡核苷酸,其中所述修饰的糖部分包含2'-O-甲氧基乙基基团。
13.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸是缺口聚物。
14.如权利要求13所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸包含:
由8至12个连接的脱氧核苷组成的缺口区段;
由3至5个连接的核苷组成的5’翼区段;和
由3至5个连接的核苷组成的3’翼区段,
其中所述缺口区段定位在所述5’翼区段与所述3’翼区段之间,并且其中每个翼区段的核苷包含修饰的糖部分。
15.如权利要求14所述的反义寡核苷酸,其中每个翼区段的每个核苷包含修饰的糖部分。
16.如权利要求14所述的反义寡核苷酸,其中构成每个翼区段的核苷包含至少两个不同的修饰的糖部分。
17.如权利要求14所述的反义寡核苷酸,其中构成每个翼区段的核苷包含相同的修饰的糖部分。
18.如权利要求15所述的反义寡核苷酸,其中所述修饰的糖部分包含2'-O-甲氧基乙基基团。
19.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸包含15至50个核苷。
20.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有包含SEQ ID NO:501-533的任何核碱基序列的至少12或15个连续核碱基的核碱基序列。
21.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有SEQID NO:501-533的序列。
22.如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸,其中所述反义寡核苷酸具有SEQID NO:520的序列。
23.一种药物组合物,其包含如前述权利要求中任一项所述的反义寡核苷酸和药学上可接受的载体、稀释剂和/或赋形剂。
24.如权利要求23所述的药物组合物,其中所述药物组合物被配制用于肠胃外递送。
25.如权利要求23所述的药物组合物,其中所述药物组合物被配制用于脑室内注射。
26.一种治疗有此需要的患有神经系统疾病或神经变性疾病的受试者的方法,其包括施用治疗有效量的如权利要求1-22中任一项所述的反义寡核苷酸或如权利要求23-25中任一项所述的药物组合物。
27.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病与神经元过度兴奋有关。
28.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病与异常的内体运输有关。
29.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病与异常的溶酶体运输有关。
30.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病选自由以下各项组成的组:家族性和散发性肌萎缩性侧索硬化(ALS)、家族性和散发性额颞痴呆(FTD)、进行性核上性麻痹、阿尔茨海默氏病、慢性创伤性脑病、帕金森氏病、夏洛-玛丽-图斯病2A和4B、亨廷顿氏病、痴呆、传染性海绵状脑病、脊髓延髓肌萎缩、齿状核红核苍白球路易体萎缩、脊髓小脑性共济失调和克雅氏病。
31.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是家族性肌萎缩性侧索硬化。
32.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是散发性肌萎缩性侧索硬化。
33.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是家族性额颞痴呆。
34.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是散发性额颞痴呆。
35.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是具有TDP-43病理学的额颞痴呆。
36.如权利要求26所述的方法,其中所述神经系统疾病是具有τ病理学的额颞痴呆。
37.如权利要求26-36中任一项所述的方法,其中所述受试者为C9ORF72基因单倍体不足。
38.如权利要求26-36中任一项所述的方法,其中所述受试者在C90RF72中具有GGGGCC重复扩增。
39.如权利要求26-36中任一项所述的方法,其中所述受试者在C90RF72中具有(GGGGCC)n六核苷酸扩增,其中n为至少30。
40.如权利要求26-36中任一项所述的方法,其中所述受试者患有C9orf72相关的额颞痴呆。
41.如权利要求26-36中任一项所述的方法,其中所述受试者患有微管相关蛋白τ(MAPT)相关的额颞痴呆。
42.如权利要求41所述的方法,其中所述患者患有V337MMAPT突变。
43.一种在患有神经系统疾病或神经变性疾病的患者中抑制或遏制PIKFYVE表达的方法,其包括施用有效量的如权利要求1-22中任一项所述的反义寡核苷酸或如权利要求23-25中任一项所述的药物组合物。
44.一种寡核苷酸,其由12至30个连接的核苷组成,并具有包含SEQ ID NO:1-533的任何核碱基序列的至少8、至少9、至少10、至少11、至少12、至少13、至少14、至少15、至少16、至少17、至少18、至少19或至少20个连续核碱基的核碱基序列。
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