用于本发明的方法的所述修饰的糖蛋白激素相对于野生型糖蛋 白激素而言活性增强。所述修饰的糖蛋白激素的相对活性(例如效价) 与野生型糖蛋白激素相比至少高约3倍至约6倍。此外,所述修饰的 糖蛋白激素对糖蛋白受体具有高亲和力。在本发明中可利用修饰的糖 蛋白激素的这些属性提供使与糖蛋白激素相关病症有关的细胞成像、 检测其和测定其的改进方法以及向与糖蛋白激素相关病症有关的细 胞递送活性剂的改进方法。
本发明提供使含有糖蛋白激素受体的细胞成像和检测其的方法 以及测定干扰修饰的糖蛋白激素与糖蛋白受体结合的分析物的方法。 本发明还提供向有此需要的个体靶向递送与修饰的糖蛋白激素偶联 的治疗活性剂的方法。
A.成像方法
在一个实施方案中,本发明提供使含有糖蛋白激素受体的细胞成 像的方法,所述方法包括给予个体修饰的糖蛋白激素,所述修饰的糖 蛋白激素具有相对于野生型糖蛋白激素而言增加激素活性的至少一 个突变。成像和检测激素的方法可以是本领域技术人员已知的任何方 法。通常使用的成像方法包括例如核
磁共振成像(MRI)、
X射线、计 算机
断层显像(CT)、
正电子发射断层显像(PET)、乳房X线照相术和
超声波。
已经描述了利用基本的放射学技术使个体成像的方法,例如 ″Textbook of Radiology and Imaging″,Sutton and Livingstone,7th Edition,(2 Volume set),Churchill Livingstone(Elsevier Sciences), London.2002;″A Concise Textbook of Radiology,″Armstrong and Wastie(eds.)Amold Publishing(The Thomson Corporation), Scarborough,Ontario,Canada,2001;″Walter & Miller′s Textbook of Radiotherapy,″Bomford and Knuckler,6th Edition,Churchill Livingstone(Elsevier Sciences),London,2001中描述,这些文献以其全 部内容引入本文作为参考。另参见Bottomley,Comput.Radiol.1984, 8(2):57-77;Dixon,Radiology 1984,153(1):189-94;Daley and Cohen, Cancer Res.1989,49(4):770-9;Ellis等,Clin.Radiol.2001,56(9):691-9; Paushter等,Med.Clin.North Am.1984,68(6):1393.421;Blecher,Aust. Fam.Physician 1983 12(6):449-50,452;Bragg,Cancer 1977,40(1 Suppl):500-8;Moseley,Br.Med.J.(Clin.Res.Ed.)1982,284(6323): 1141-4;Lentle and Aldrich,Lancet 1997,350(9073):280-5;Weber等, Strahlenther Onkol.1999,75(8):356-73;Hanbidge,Can.J.Gastroenterol. 2002,16(2):101-5;Miles,Eur.Radiol.2003,Suppl 5:M134-8; Prigent-Le Jeune等,Eur.J.Nucl.Med.Mol.Imaging 2004,Feb 19 [Epub ahead of print];DeSimone等,Gynecol.Oncol.2003,89(3):543-8 以及Goldenberg等,J.Clin.Oncol.1987,5(11):1827-35,这些文献以 其全部内容引入本文作为参考。
可以使用任何合适的成像或检测方法,此外还取决于个体病症或 疑似病症的性质、成像组织以及期望功能性(生理性)成像还是结构性 (解剖性)成像。在一些实施方案及其它方案中,所述成像方法提供在 个体中检测到一些标记的修饰的糖蛋白激素或在个体中检测到修饰 的糖蛋白激素水平升高指示选自甲状腺癌、突眼性甲状腺肿、桥本氏 甲状腺病、卵巢癌、子宫癌、
宫颈癌、子宫内膜癌、
肺癌、畸胎瘤、 乳癌、睾丸癌或垂体
肿瘤的癌细胞或自身免疫病症的存在。
成像方法可以主要分为提供个体结构或解剖信息的方法和提供 个体功能或生理信息的方法。结构成像提供骨或组织成分的形状,以 确定例如是否有某些元件的异常结构或破坏。肿瘤或癌细胞的存在可 以表现为结构变化。较新类型的结构成像提供组织不同部分的化学组 成以确定是否有正在进行的损害或异常生化过程(例如癌细胞的存在 或生长)。参见例如Bonilha等,Med.Sci.Monit.2004,10(3):RA40-6, epub 2004 Mar 01;Ballmaier等,Psychiatry Res.2004,15;130(1): 43-55;Ballmaier等,Biol.Psychiatry,2004,55(4):382-9;Cha,Magn. Reson.Imaging Clin.N.Am.2003,11(3):403-13以及Kopelman等, Hippocampus,2003;13(8):879-91,这些文献以其全部内容引入本文作 为参考。
功能成像是相对新的技术,其旨在确定特定的组织或器官是否行 使特定的功能性任务。该技术能够利用多种生理过程包括例如血流和 与血流变化相关的活性(即肿瘤的存在或生长)以及监测对化疗的反 应。参见例如Takeuchi等,J.Med.Invest.2004,51(1-2):59-62;Otsuka 等,J.Med.Invest.2004,51(1-2):14-9;Martincich等,Breast Cancer Res. Treat.2004,83(1):67-76;Cohen和Goadsby,Curr.Neural.Neurosci. Rep.2004,4(2):105-10以及Lewis等,Eur.J.Neurosci.2004,19(3): 755-60,这些文献以其全部内容引入本文作为参考。
不受任何理论的束缚,预期特别是特定亚群的个体将受益于本发 明的方法。这些个体是糖蛋白激素受体结合降低的个体,该糖蛋白激 素受体结合降低是由于该受体的突变使得糖蛋白激素结合和/或糖蛋 白激素表达降低。预期高亲和力糖蛋白类似物,例如本文所述的修饰 的糖蛋白将至少部分克服活性剂在这些亚群个体中的成像和靶向递 送的限制。
在一些实施方案中,所述个体是
哺乳动物。在优选的实施方案中, 所述个体是人。
一般而言,放射学方法如
核磁共振成像(MRI)、X射线、计算机 断层成像(CT)、乳房X线照相术和
超声波提供个体的结构或解剖信 息。放射学方法如
核医学、
放射性核素成像和正电子发射断层显像 (PET)提供个体的功能或生理信息、。结构成像和功能成像都在本发明 的范围之内。
在本发明的一个实施方案中,成像方法提供所述修饰的糖蛋白激 素是被标记的(即使用
造影剂)。可以使用任何标记物或造影剂。参见 Minato等,J.Comput.Assist.Tomogr.2004,28(1):46-51;Antoch等, JAMA 2003,290(24):3199-206;Brinker,Rev.Cardiovasc.Med.2003;4 Suppl S:S19-27;el-Diasty等,J.Urol.2004,171(1):31-4;Williams等, Int.J.Oral Maxillofac.Surg.2003,32(6):65 1-2;Follen等,Cancer 2003, 98(9 Suppl):2028-38,Behrenbruch等,Med.ImageAnal.2003,7(3): 311-40,Knopp等,Mol.Cancer Ther.2003,2(4):419-26,这些文献以 其全部内容引入本文作为参考。所述标记物可以是本领域技术人员已 知的任何标记物。在一个实施方案中,所述标记物可以是不透射线标 记物、放射性标记物、
荧光标记物或顺磁标记物。不透射线标记物是 对X射线或其它
辐射(如MRI)不透过的标记物,通常根据其重量克分 子渗透浓度(高或低)、结构(单聚或二聚环结构)和离子趋势(非离子或 离子)分类。
X射线照相术造影剂通常是吸收X射线的染料,使含有它们的 器官在与周围组织对比下可见。高重量克分子渗透浓度造影剂的溶液 重量克分子渗透浓度为1200-2400mOsm/kg水,并且是离子
单体。低 重量克分子渗透浓度造影剂分为离子二聚体(即碘克酸)、非离子单体 或非离子二聚体。由于毒性较低,非离子单体正成为更加优选的造影 剂。非离子二聚体大部分仍处于开发阶段,但由于它们的
粘度接近血 浆,因此临床用途有限。低重量克分子渗透浓度造影剂的重量克分子 渗透浓度为约290-860mOsm/kg水。造影剂最重要的特征是碘含量。 碘的相对较高的
原子量提供足够的放射
密度以与周围组织形成放射 显像对比(radiographic contrast)。参见Drug Facts and Comparisons, Updated Monthly,(March,2004)Wolters Kluwer Company,St.Louis, Missouri,该文献以其全部内容引入本文作为参考。
不透射线
试剂的重量克分子渗透浓度和粘度 不透射线试剂 重量克分子渗透浓度 (mOsm/kg H2O) 粘度(cps 在37℃) 离子试剂 泛影酸葡甲胺(diaztrizoate meglumine)30% 633 1.42 泛影酸葡甲胺60% 1415 4.12 泛影酸葡甲胺66%和泛影酸钠 10%(Hypague-76) 2016 9.0 泛影酸葡甲胺66%和泛影酸钠 10%(MD-76R) 1551 10.5 泛影酸葡甲胺66%和泛影酸钠 10%(RenoCal-76) 1870 9.1 泛影酸钠50% 1515 2.34 碘他拉葡甲胺30% 600 1.5 碘他拉葡甲胺43% 1000 2.0 碘他拉葡甲胺60% 1400 4.0 碘他拉葡甲胺39.3%和碘羟拉酸 钠19.6% 600 7.5 非离子试剂 钆双胺 789 1.4 钆特醇 630 1.3 钆弗塞胺 1110 2.0 碘克沙醇270 290 6.3 碘克沙醇320 290 11.8
碘海醇140 322 1.5 碘海醇180 408 2.0 碘海醇240 520 3.4 碘海醇300 672 6.3 碘海醇350 844 10.4 碘帕醇41% 413 2.0 碘帕醇51% 524 3.0 碘帕醇61% 616 4.7 碘帕醇76% 796 9.4 碘普胺150 328 1.5 碘普胺240 483 2.8 碘普胺300 607 4.9 碘普胺370 774 10.0 碘佛醇34% 355 1.9 碘佛醇51% 502 3.0 碘佛醇64% 651 5.5 碘佛醇68% 702 5.8 碘佛醇74% 792 9.0 顺磁试剂 非莫西德 340 -- 钆喷酸二葡甲胺 1960 2.9 锰福地吡三钠 298 0.8
根据Drug Facts and Comparisons,Updated Monthly,(March,2004) Wolters Kluwer Company,St Louis,Missouri,p.2003改编。
在一个实施方案中,所述不透射线标记物是离子试剂或非离子试 剂。可获得多种离子试剂和非离子试剂,并且它们可用于本发明的方 法中。例如离子试剂可以是泛影酸葡甲胺30%、泛影酸葡甲胺60%、 泛影酸葡甲胺66%以及泛影酸钠10%、泛影酸钠50%、碘他拉葡甲 胺30%、碘他拉葡甲胺43%、碘他拉葡甲胺60%、碘羟拉酸葡甲胺 39.3%和碘羟拉酸钠19.6%或它们的组合。在一个实施方案中,所述 非离子试剂可以是例如钆双胺、钆特醇、钆弗塞胺、碘克沙醇270、 碘克沙醇320、碘海醇140、碘海醇180、碘海醇240、碘海醇300、 碘海醇350、碘帕醇41%、碘帕醇51%、碘帕醇61%、碘帕醇76%、 碘普胺150、碘普胺240、碘普胺300、碘普胺370、碘佛醇34%、碘 佛醇51%、碘佛醇64%、碘佛醇68%、碘佛醇74%或它们的组合。
核磁共振成像的造影剂是影响纵向或自旋点阵(T1)时间或横向 或自旋-自旋驰豫时间(T2)的顺磁试剂。顺磁造影剂通常通过降低保留 造影剂的组织的T1或T2值并增强信号强度来起作用。参见Drug Facts and Comparisons,Updated Monthly,(March,2004)Wolters Kluwer Company,St.Louis,Missouri以及Physicians′Desk Reference Medical Economics Data,Montvale,N.J.1993,这些文献以其全部内容 引入本文作为参考。任何影响T1或T2时间的试剂可用于本发明的 方法中。在一个实施方案中,本发明方法中使用的顺磁试剂可以是例 如非莫西德(FERIDEX I.V.Berlex)、钆喷酸二葡甲胺(MAGNEVIST, Berlex)、锰福地吡三钠(TESLASCAN,Nycomed)或它们的组合。
核医学涉及放射性同位素的使用,单独使用或与有一些生物功能 的生物分子(
放射性药物)结合使用,通常用于研究体内生理变化。本 文使用的术语放射性同位素、放射性药物和
放射性核素可以互换使 用。放射性药物通常以静脉注射(例如静脉内)给予个体。一旦注射后, 放射性药物参与在各器官和组织中发生的生理过程。然后成像系统检 测放射性发射(通常贝塔(β)或伽
马(γ)射线)以产生图像。临床上有用的 放射性同位素的实例是碘131(I131)和锝99m(Tc99m)。
所述放射性核素通常将是稳定复合物如
螯合物的形式。这些诊断 试剂的体内生物分布可以经适当的标准外部(即非侵入性)方法分析。 在优选的实施方案中,所述放射性核素标记物是I131或Tc99m。
放射性核素通常发射贝塔(β)或伽马(γ)射线。I131发射约90%β射 线和约10%γ粒子,物理
半衰期约为8天。Tc99m发射γ射线,半衰 期为约6小时。给予例如Tc99m标记的抗体后,放射性核素的生物分 布可以通过已知的方法用γ
照相机扫描患者来检测。因此Tc99m在靶 点的蓄积被容易地显像。参见Toohey,Radiographics 2000;20: 533-546;Kostakoglu等,RadioGraphics 2003,23:315-340;Saremi等, RadioGraplaics 2002,22:477-490;Intenzo等,RadioGraphics 2001,21: 957-964;Ranger,RadioGraphics 1999,19:481-502;Simpkin,Radio Graphics 1999,19:155-167;Janoki and Kerekes,Acta Physiol.Hung 1992,79(2):183-96;Hoefnagel,Anticancer Drugs 1991,2(2):107-32; Hoefnagel,Eur.J.Nucl.Med.1991,18(6):408-31;Gatley等,Acta Radiol.Suppl.1990,374:7-11;Ott,Br.J.Radiol.1989,62(737): 421-32;Andersen,Cerebrovasc.Brain Metab.Rev.1989,1(4):288-318 以及Miraldi,Int.J.Radiat.Oncol.BioL Phys.1986,12(7):1033-9,这些 文献以其全部内容引入本文作为参考。
除I131或Tc99m之外,本领域技术人员已知的任何放射性同位素 都可用于本发明的方法中。其它放射性核素和螯合物可以包括例如 Co57、Co58、Cr51、F18FDG、Ga67、氯化In111、In111喷替酸盐(DTPA)、 In111羟基喹啉(喔星)、In111卡罗单抗喷地肽、In111英西单抗喷替酸盐、 In111喷曲肽、In111沙妥莫单抗喷地肽、I123、I125碘酞酸盐、I125人血清
白蛋白(RISA)、I131碘马尿酸盐、I131碘甲基去甲胆固醇(NP-59)、I131 间碘苯甲胍(MIBG)、Kr81m气体、p32
磷酸铬、p32磷酸钠、Ru82、Sm153 lexidronam(Sm-153 EDTMP)、Sr89、Tl201和Xe133。
放射性核素的任何螯合物都可用于本发明的方法中。例如,虽然 Tc99m高锝酸盐是临床使用的最常见形式的Tc99m,但是也可以获得其 它形式的Tc99m,它们也在本发明的范围之内,例如Tc99mDMSA(二 巯基
琥珀酸)、Tc99m阿西肽、Tc99m阿莫西单抗、Tc99m白蛋白胶体、 Tc99m比西酯(ECD)、Tc99m地普奥肽、Tc99m地索苯宁(DISIDA)、Tc99m 依沙美肟(HMPAO)、Tc99m葡庚糖酸盐、Tc99m人血清白蛋白(HSA)、 Tc99m二
甲苯双酸(HIDA)、Tc99m大颗粒白蛋白(MAA)、Tc99m甲溴苯 宁、Tc99m美罗酸盐(MDP)、Tc99m巯替肽、Tc99m Nofetumomab Merpentan、NR-LU-10、Tc99m奥昔膦酸盐(HDP)、Tc99m喷替酸盐 (DTPA)、Tc99m焦
磷酸盐(PYP)、Tc99m红细胞(RBC)、Tc99m Sestamibi、 Tc99m二巯丁二酸盐(DMSA)、Tc99m硫胶体(SC)、Tc99m Teboroxime或 Tc99m替曲膦。
其它可以获得的成像、诊断或造影剂,优选可商购获得的成像、 诊断或造影剂可以用于本发明的方法中。优选可商购获得的用于诊 断、检测和评价甲状腺和性腺病症的试剂。这些试剂包括例如普罗瑞 林(THYPINONE,Abbott等)、促甲状腺素α(THYROGEN, Genzyme)或戈那瑞林(FACTREL,American Home Products)或它们 的组合。
在一些实施方案中,所述方法提供检测未标记的修饰的糖蛋白激 素。本领域技术人员可以进行未标记的修饰的糖蛋白激素的检测。对 于成像方法如CT和MRI而言,任选使用造影剂或标记物。使用非 增强(noncontrast)CT或MRI时,组织间的差异(组织对比)可以基于 组织密度进行观察。对于非增强CT,组织对比由接受检查的组织的 密度变化提供。密度较大的组织(如骨、异物或肿瘤)在CT上显示为 白色,而密度较小的组织(如空气或水)显示为黑色。在非增强MRI 中,各组织的T1和T2驰豫时间决定组织对比(即影像的黑或白)。对 于超声波,高密度组织如骨或肾结石反射回声,因此在超声影像上显 示为白色。空气如肠中的空气也反射回声,所以肠的边缘在超声影像 上也显示为白色。因此,密度很大不同的物质(如空气、骨)在超声影 像上可显示为亮白色。用非增强成像方法检测到非标记的修饰的糖蛋 白激素的能力特别是在本文提供的具体实施方式的教导下在本领域 技术人员的能力范围之内。
B.递送活性剂的方法
本发明提供向有此需要的个体中表达糖蛋白受体的细胞递送活 性剂的方法,所述方法包括给予所述个体与修饰的糖蛋白激素偶联的 活性剂,所述修饰的糖蛋白激素具有相对于野生型糖蛋白激素而言增 加激素活性的至少一个突变。所述向细胞递送(即靶向递送)活性剂的 方法可以使用任何合适的活性剂,取决于个体
疾病或疑似疾病的性 质。所述活性剂可以是细胞保护化合物、抗体、药物、敏化剂 (sensitizer)、生物反应调节剂、放射性核素、毒素、病毒或它们的组 合。
在一些实施方案中,所述靶向递送的方法用于治疗患有与糖蛋白 受体表达异常有关的病症或疑似病症的患者。在一些实施方案中,所 述靶向递送的方法用于诊断或检测与糖蛋白受体表达异常有关的病 症。在一些实施方案中,所述靶向递送的方法可以与包括放射和/或 手术(如垂体的经蝶骨手术、乳房缩小成形术、乳房
切除术、子宫切 除术等)在内的其它治疗、诊断方法或临床手段联合使用。
在一些实施方案中,所述方法提供恢复癌细胞的分化。不受任何 理论的束缚,假设本文所述修饰的糖蛋白激素与糖蛋白激素受体之间 的高亲和相互作用可能促进遗传物质的递送。在一些实施方案中,遗 传物质可以与修饰的糖蛋白激素偶联以向癌细胞进行靶向递送。该遗 传物质的摄取可以增加受体的数目并恢复细胞分化。还假设修饰的糖 蛋白激素向癌细胞的递送,如修饰的TSH向甲状腺癌细胞的递送将 增加TSH受体的数目并刺激或恢复细胞分化。
不受任何理论的束缚限制,预期特别是特定亚群的个体将受益于 本发明的靶向递送方法。这些个体是糖蛋白激素受体结合降低的个 体,该糖蛋白激素受体结合降低是由于该受体的突变使得糖蛋白激素 结合和/或糖蛋白激素表达降低。预期高亲和力糖蛋白类似物,例如 本文所述的修饰糖蛋白将至少部分克服将活性剂提供给这些亚群个 体的限制。
在一些实施方案中,所述个体是哺乳动物。在优选的实施方案中, 所述个体是人。
在一个实施方案中,所述方法提供靶向递送活性剂,其中所述活 性剂是细胞保护化合物。细胞保护化合物是保护或降低细胞损伤发生 率或严重程度的化合物。可商购获得的细胞保护化合物包括美司钠 (MESNEX,Bristol-Myers Squibb)、阿米斯丁(ETHYOL,Alza)、右 丙亚胺(ZINECARD@,Pharmacia&Upjohn)和亚叶酸(多个制造商)。美 司钠是用于降低接受高剂量环磷酰胺的个体中出血性膀胱炎发生率 的化合物。细胞保护化合物阿米斯丁用于降低与反复给予
顺铂有关的 蓄积性肾毒性和用于减轻正经历手术后放疗的患者中中度至重度口 干燥症的发病率。阿米斯丁还用于保护肺
成纤维细胞免受紫杉醇的破 坏作用。右丙亚胺用于降低与个体中给予阿霉素相关的严
重心肌病的 发生率。特别地,用阿霉素治疗例如转移性乳癌的女性已经累计接受 剂量为300mg/m2的阿霉素是给予右丙亚胺的优选个体。在治疗骨肉 瘤中给予甲氨喋呤治疗后和在患有转移性结肠直肠癌的个体中给予 5-氟尿嘧啶后给予亚叶酸援救。在本发明的优选实施方案中,所述方 法可以使用细胞保护化合物美司钠、阿米斯丁、右丙亚胺、亚叶酸或 它们的组合。
此外,本发明还提供向表达糖蛋白受体的细胞靶向递送活性剂的 方法。在一个实施方案中,所述活性剂可以是用于治疗各种癌症的任 何药物,如天然或合成雌激素、雌激素受体调节剂、孕激素、雄激素、 促性腺激素释放激素、性激素
抑制剂、二膦酸盐、糖皮质激素、甲状 腺激素、抗甲状腺药、碘剂、溴麦
角环肽、烷化剂、抗代谢药、抗有 丝分裂剂、表鬼臼毒素、抗肿瘤抗生素、抗肿瘤激素、铂配位复合物、 蒽二酮(anthracenedione)、取代脲、甲基肼衍生物、DNA拓扑异构酶 抑制剂、类视黄醇、卟吩姆、米托坦或它们的组合。
在一个实施方案中,所述活性剂可以是用于治疗癌症的任何药 物。在一些实施方案中,所述癌症可以是甲状腺癌、垂体腺瘤(如肿 瘤)、肺癌、畸胎瘤或雄性或雌性生殖系统癌症(如子宫内膜癌、子宫 癌、
宫颈癌、乳癌、睾丸癌)。在优选的实施方案中,所述活性剂可 以是氯米芬、非那司提、丙基硫
氧嘧啶、甲巯咪唑、博莱霉素、长春 新
碱、长春碱、顺铂、丝裂霉素、异环磷酰胺、环磷酰胺、阿霉素、 紫杉醇、氟尿嘧啶、卡铂、表柔比星、六甲密胺、长春瑞滨、米托蒽 醌、泼尼松或它们的组合。
也可以使用已知的增强某些抗癌药物和放射性药物的细胞毒性 作用的药物。这些药物通常被称为敏化剂。增强各种治疗药物(如抗 癌药)活性的敏化剂的实例是S-(3-氨基-3-羧丙基)-S-丁基硫氧亚氨和
钙通道阻断剂如维拉帕米和地尔硫。参见美国
专利4,628,047和 Important Advances in Oncology 1986,DeVita等,Eds.,J.B.Lippincott Co.,Philadelphia,pages 146-157(1986),这些文献以其全部内容引入 本文作为参考。本领域已知的其它敏化剂有甲硝唑、米索硝唑、某些 2-氨磺酰基-6-硝基苯
甲酸衍生物、3-硝基吡嗪的2,6二取代衍生物以 及某些异吲哚二酮化合物。参见美国专利4,647,588、4,654,369、 4,609,659和4,494,547,这些文献以其全部内容引入本文作为参考。
在一些实施方案中,所述活性剂可以是生物反应调节剂。任何生 物反应调节剂都可用于本发明的范围内。用于本发明方法中的生物反 应调节剂的实例包括但不限于干扰素α、干扰素β、干扰素γ、肿瘤
坏死因子、淋巴细胞毒素、白介素1、白介素2、白介素3、白介素4、 白介素5、白介素、p53或它们的组合。
在一些实施方案中,所述活性剂可以是细胞信号转导途径调节 剂。所述糖蛋白分别在甲状腺(TSH受体)和性腺(LH受体和FSH受体) 中激活特异性G蛋白偶联受体(Greep等,Anat.Rec.1936,65:261-71; Simpson等,Anat.Rec.1950,106:247-48;Pierce等,Recent Prog.Harm. Res.1971,27:165-212以及Shupnik等,Endocr.Rev.1989,10: 459-75)。在一些实施方案中,所述细胞信号转导途径可以是G蛋白 途径。参见Penela等,Cell Signal 2003,15(11):973-81。所述细胞信 号转导途径可以是本领域技术人员已知的任何细胞信号转导途径。参 见例如Krymskaya,Cell Signal 2003,15(8):729-39、Fung等,Cell Signal 2003,15(6):625-36;Yamamoto等,Cell Signal 2003,15(6):575-83; Marino等,Cell Signal 2003,15(5):511-7;Rochette-Egly,Cell Signal 2003,15(4):355-66,这些文献以其全部内容引入本文作为参考。在一 些实施方案中,所述细胞信号转导途径可以是cAMP/蛋白激酶A (PKA)途径或蛋白激酶C(PKC)途径。
在一些实施方案中,所述活性剂可以是考福新或其它cAMP/蛋白 激酶A(PKA)途径调节剂。参见例如Woo等,Neurosci.Lett.2004,19; 356(3):187-90以及Johnston等,J Neurochem.2004,88(6):1497-508。 在一些实施方案中,所述细胞信号转导途径可以是星形孢菌素、佛波 酯或其它的蛋白激酶C(PKC)活性调节剂。在一些实施方案中,所述 活性剂可以是类固醇或非甾体抗炎药如吲哚美辛或其它前列腺素/白 细胞三烯合成的调节剂。参见例如Sasson等,Biochem.Biophys.Res. Commun.2003,28;311(4):1047-56;Paik等,Adv.Exp.Med.Biol.2002, 507:503-8以及Pouplana等,J.Comput.Aided Mol.Des.2002,16(10): 683-709。
在一些实施方案中,所述活性剂可以是抗体。所述抗体可以是单 克隆抗体或多克隆抗体。在一些实施方案中,所述抗体可以是人源化 抗体。
在一些实施方案中,所述抗体可以是嵌合构建体。
嵌合抗体的制 备和使
用例如在美国专利6,693,176;6,420,113;6,329,508;6,120,767; 5,807,548;5,750,078和5,637,288中有描述,这些文献以其全部内容 引入本文作为参考。用于本发明的方法中的嵌合单克隆抗体可以以任 何方法包括通过重组DNA技术来制备。一般参见Robinson等,PCT 专利公开PCT/US86/02269;Akira等,欧洲专利公开184,187;或 Taniguchi,M.,欧洲专利公开171,496,这些文献以其全部内容引入 本文作为参考。在一些实施方案中,所述抗体可以是抗体的功能性片 段,例如Fab1、Fab2等。
可用于本发明方法的毒素的实例是蓖麻毒素、相思豆毒素、白喉 毒素、假单胞菌外毒素A、核糖体灭活蛋白和
真菌毒素如单端孢霉烯 族毒素。单端孢霉烯族毒素是一种由不完全菌纲
土壤真菌产生的或者 由Baccharus megapotamica中分离的真菌毒素(Bamburg,Proc.Molec. Subcell Bio.1983,8:41-110;Jarvis和Mazzola,Acc.Cheni.Res.1982, 15:338-395,这些文献以其全部内容引入本文作为参考)。可以使用 治疗有效的修饰毒素或其片段如通过遗传工程或
蛋白质工程技术制 备的毒素。
用于本发明的方法中的放射性核素如前所述。
在一些实施方案中,所述方法此外还提供靶向递送与修饰的糖蛋 白激素偶联的病毒。反转录病毒可以是适合于本发明方法的任何病 毒。在一些实施方案中,所述病毒可以是腺病毒、反转录病毒、慢病 毒、它们的组合或片段。参见例如美国专利6,399,385;6428,790和 6,710,037,其描述各种病毒及其片段的用途。在一些实施方案中,所 述病毒可以是表达活性剂如糖蛋白激素受体或p53的反转录病毒。在 一些实施方案中,所述反转录病毒与修饰的糖蛋白激素偶联并与活性 剂如碘化钠共输送体(NIS)、毒素或p53偶联,如图1所示。
本发明的方法此外还提供靶向递送与修饰的糖蛋白激素偶联的 活性剂。可以使用任何使活性剂与修饰的糖蛋白激素偶联或连接的方 法。例如以前描述了多种不同的可裂解的连接体。参见美国专利 4,618,492、4,542,225和4,625,014,这些文献以其全部内容引入本文 作为参考。从这些连接体基团释放活性剂的机理包括通过光不稳定键 的辐射和酸催化
水解。美国专利5,563,250公开了含有特异化学结构 的连接体的免疫缀合物,其中连接在体内裂解,释放
原型化合物(放 射性药物、药物、毒素等),该文献以其全部内容引入本文作为参考。 连接体在微酸性pH下易于裂解,认为其在运输至靶细胞的胞质中的 过程中被裂解,从而在靶细胞内释放生物活性化合物。美国专利 4,671,958包括了对含有连接体的免疫缀合物的描述,所述连接体在 体内靶点处被患者补体系统的蛋白水解酶裂解,该文献以其全部内容 引入本文作为参考。
已经描述了其它的偶联或连接方法。例如连接体分子可商购获 得,如可从Pierce Chemical Company,Rockford,Illinois获得的连接体。 参见Pierce 1986-87 General Catalog,第313-354页,该文献以其全部 内容引入本文作为参考。与抗体偶联的方法(参见例如美国专利 4,671,958和4,659,839,这些文献以其全部内容引入本文作为参考) 和将放射性核素金属螯合物、毒素和药物与蛋白质连接或偶联的方法 是已知的。参见例如欧洲专利公开188,256;美国专利4,671,958、 4,659,839、4,414,148、4,699,784、4,680,338、4,569,789和4,590,071; Borlinghaus等,Cane.Res.47:4071-4075,Aug.1,1987;Foran,Best Pract.Res.Clin.Haematol.2002,15(3):449-65以及Fotiou等,Eur.J. Gynaecol.Oncol.1988,9(4):304-7,这些文献以其全部内容引入本文作 为参考。鉴于已报道大量使各种放射性诊断化合物、放射性药物、药 物、毒素和其它活性剂与蛋白质偶联的方法,本领域技术人员将能够 确定将给定活性剂与修饰糖蛋白连接的合适方法。
在本发明的另一个实施方案中,每个修饰的糖蛋白激素可以有相 同或不同的连于其上的活性剂。可以使用选自放射性核素、药物、毒 素、病毒、细胞保护化合物、抗体、敏化剂和生物反应调节剂的活性 剂的任何合适组合。
C.检测分析物的方法
在一个实施方案中,所述方法提供检测生物样品中干扰修饰的糖 蛋白激素受体结合的分析物,所述方法包括(i)使所述样品与修饰的 糖蛋白激素接触,所述修饰的糖蛋白激素具有相对于野生型糖蛋白激 素而言增加激素活性的至少一个突变,和(ii)检测信号,其中所检测 的信号的存在或量指示干扰修饰的糖蛋白激素与糖蛋白受体结合的 分析物的存在与否。
在一个实施方案中,所述检测分析物的方法是竞争性结合测定 法。竞争性结合测定法基于在与受体结合活性剂(如抗体、受体、转 运蛋白)反应中标记配体与未标记配体之间的竞争。IUPAC Compendium of Chemical Terminology,1997,第二版;“Competitive Protein Binding Assays”Odell和Daughaday,W.H.Lippincott,1972以 及“Principles of Competitive Protein-binding Assays”Odell和 Franchimont,P.John Wiley&Sons Inc.,1983,这些文献以其全部内容 引入本文作为参考。参见美国专利6,537,1760,该文献以其全部内容 引入本文作为参考。
在一些实施方案中,所述信号是样品中与糖蛋白受体结合的修饰 的糖蛋白激素的存在或量。在一些实施方案中,所述方法使用第二信 号的检测,例如cAMP或类固醇(如孕酮)存在或量的检测。在一些实 施方案中,所述信号是三磷酸肌醇或磷酸肌醇途径中的其它成分的存 在、不存在或量。在一些实施方案中,所述信号是细胞内钙的存在或 量或钙依赖性激酶的活性或它们的组合。在一些实施方案中,所述信 号是蛋白激酶B(PKB)或者血清/糖皮质激素诱导的激酶(SgK)的存 在、量或活性。
在一些实施方案中,所述方法使用生物样品中的完整细胞。在一 些实施方案中,所述方法仅使用细胞的一部分,例如细胞膜。
在一些实施方案中,所述方法提供检测分析物,其中所述分析物 是糖蛋白受体细胞外结构域的抗体。例如循环中促甲状腺素受体的细 胞外结构域与突眼性甲状腺肿的病因学有关。参见Fan等, Autoimmunity 1993,15(4):285-91;Seetharamaiah等,Thyroid 1999, 9(9):879-86;Kikuoka等,Endocrinology 1998,139(4):1891-8;Cho,J Korean Med.Sci.2002,17(3):293-301以及Cornelia等,Biochemistry 2001,40(33):9860-9,这些文献以其全部内容引入本文作为参考。这 些受体片段可以使抗TSHR抗体滴度增高。不受任何理论的束缚,认 为本文所述修饰的糖蛋白激素的高亲和力以及糖蛋白受体抗体的高 特异性可能与糖蛋白受体片段较高特异性和较高亲和结合,这提供了 检测这些受体片段的改进方法。此外,使用高亲和力糖蛋白类似物和 糖蛋白受体的细胞外结构域的比较测定法可以提供检测和测定抗细 胞外结构域抗体的敏感工具。对这些细胞外结构域受体片段和受体特 异性抗体的检测可以为例如突眼性甲状腺肿提供早期检测。在一些实 施方案中,所述方法可以监测突眼性甲状腺肿或防止突眼性甲状腺肿 的进展。在一些实施方案中,对这些与受体片段结合的修饰的糖蛋白 激素抗体的检测可以诊断、检测或解释特发性不育症。参见例如Kubo 等,Endocrin.J.2000,47(2):197-201;Mimura等,Endocr.J.2001,48(2): 255-60以及Kung等,J.Clin.Endocrinol.Metab.2001,86(8):3647-53, 其讨论了甲状腺抗体与生育力和受孕之间的关系,这些文献以其全部 内容引入本文作为参考。
如上所述,不受任何理论的束缚,预期特定的一小亚群个体将从 本发明的方法中受益最大。这些个体是糖蛋白激素受体结合降低的个 体,该糖蛋白激素受体结合降低是由于突变使得糖蛋白激素结合和/ 或糖蛋白激素表达降低。预期高亲和力糖蛋白类似物,例如本文所述 的修饰糖蛋白将至少部分克服活性剂在这些亚群个体中靶向递送的 限制。
在一些实施方案中,所述测定法可以在溶液中进行。在一些实施 方案中,所述测定法中的一个或多个组分可以固定在固相上。塑料表 面、微粒、
磁性颗粒、滤膜、
聚合物凝胶材料和其它固相底物都可以 用作固相。参见例如6,664,114;6,589,798;6,479,296以及6,294,342, 这些文献以其全部内容引入本文作为参考。使本发明提供的测定方法 自动化是可能的。
在本发明的方法中,温育的方式(即使生物样品与修饰的糖蛋白 激素接触以及检测前的后续处理的方法)不重要。例如,在一些测定 法中,生物样品与结合竞争剂接触后需要去除上清液。在其它测定法 中,生物样品与结合了结合竞争剂的固相接触后通常需要洗涤步骤。 本发明的方法不限于任何一种温育方式。
本发明的方法中使用的生物样品可以来自于任何动物液体,包括 但不限于
全血、血清、
血浆、尿、唾液、脊髓液或
排泄物。
D.修饰的糖蛋白激素
如上所述,成像、活性剂的靶向递送以及测定方法都使用修饰的 糖蛋白激素。野生型糖蛋白激素结构中的某些氨基酸残基可以用其它 氨基酸残基替代而不显著负性影响糖蛋白激素的活性,在很多情况下 甚至增强糖蛋白激素的活性。美国专利6,361,992;美国专利
申请 10/057113(2002年1月25日递交)、09/813398(2001年3月20日递 交)和美国临时专利申请号_____(
代理人案卷号56815-5001 PR) (2004年3月19日递交)以及PCT公开00/17360、97/42322和96/06483 中描述了这些修饰的糖蛋白激素。
在一个实施方案中,所述修饰的糖蛋白在α亚基中具有至少一 个、至少两个、至少三个、至少四个或至少五个被另一个氨基酸残基 取代的确定的氨基酸残基。在一个实施方案中,所述修饰的糖蛋白在 β亚基中具有至少一个、至少两个、至少三个、至少四个或至少五个 被另一个氨基酸残基取代的确定的氨基酸残基。在一些实施方案中, 所述修饰的糖蛋白激素是修饰的TSH、修饰的FSH、修饰的LH或修 饰的CG。
在一些优选的实施方案中,本发明提供使用修饰的TSH进行成 像、靶向递送和测定的方法,所述修饰的TSH在α亚基中在选自11、 13、14、16、17、20和22的
位置上含有至少一个、至少两个、至少 三个、至少四个或至少五个碱性氨基酸。在一些优选的实施方案中, 本发明提供使用修饰的TSH进行成像、靶向递送和测定的方法,所 述修饰的TSH在β亚基的1、6、17、58、63、66、69和81各位置 上含有至少一个、至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少 六个、至少七个或至少八个碱性氨基酸。在一些实施方案中,所述碱 性氨基酸是赖氨酸或精氨酸。
在一些优选的实施方案中,本发明提供使用修饰的TSH进行成 像、靶向递送和测定的方法,所述修饰的TSH在α亚基的13、14、 16、17、20、21、22、66、68、73、74和81的位置上含有至少一个、 至少两个、至少三个、至少四个、至少五个、至少六个、至少七个、 至少八个、至少九个、至少十个、至少十一个或至少十二个碱性氨基 酸。在一些优选的实施方案中,本发明提供使用修饰的TSH进行成 像、靶向递送和测定的方法,所述修饰的TSH在β亚基的2、4、14、 63、64、67和69的位置上含有至少一个、至少两个、至少三个、至 少四个、至少五个、至少六个、至少七个碱性氨基酸。在一些实施方 案中,所述碱性氨基酸是赖氨酸或精氨酸。
E.本发明的方法所包括的病症
如上所述,糖蛋白激素家族来源于垂体前叶,在各种组织特别是 甲状腺和生殖系统的器官中对糖蛋白激素受体发挥它们的作用。与共 享这一垂体-下丘脑轴的糖蛋白激的改变有关的病症的相关性,特别 是乳癌与甲状腺病症的相关性是已知的。参见Mittra,Br.Med.J.1976, 1:257-259;Ito和Maruchi,Lancet 1975,2:1119-1121;Kapdi和Wolfe, JAMA 1976,236:1124-1127;Rasmusson等,J.Cancer Clin.Oncol. 1987,23:553-556;Mittra和Haysward,Lancet 1974,1:885-888;Shering 等,Eur.J.Cancer Prev.1996,5:504-506;Maruchi等,Mayo Clin.Proc. 1976,51:263-265;Lemmarie和Baugnet-Mahieu,Eur.J Cancer Clin. Oncol.1986,22:301-307;Moossa等,Ann.R.Coll.Surg.1973,53: 178-188;Kurland和Annegers Lancet 1976,1:808;Anker等,Scand.J. Clin.Lab Invest.1998,58:103-107;Smyth等,J.Clin.Endocrinol, Metabol.1996,81:937-941;Goldman,Epidemiology Rev.1990,12: 28-30;McTheman等,Cancer Res.1987,47:292-294;Ron等,Br.J. Cancer 1984,49:87-90;Gogas等,Eur.J.Surg.Oncol.2001,27:626-630; Myhil等,Acta Endocrinol.1966,51:290-300;Giani等,J.Endocr. Metab.1986,81:990-994;Smyth等,Clin.Endocr.Metab.1988,83: 2711-2716;Smyth,J.Endocrinol.Invest.2000,23:42-43;Davies,J.Clin. Endocrinol.Metabol.1994,79:1232-1238;Dumont和Maenhaut, Baillieres Clin.Endocrinol.Metabol.1991,5:727-753;Spitzweg等,J. Clin.Endocrinol Metab.1998,83:1746-1751以及Kilbane等,J. Endocrinol.1998,156:323,这些文献以其全部内容引入本文作为参 考。
在一个实施方案中,本发明的方法此外还提供使含有糖蛋白激素 受体的细胞成像。在一个实施方案中,含有糖蛋白激素受体的细胞是 在诸如甲状腺癌、突眼性甲状腺肿、桥本氏甲状腺病、卵巢癌、宫颈 癌、子宫内膜癌、肺癌、畸胎瘤、乳癌、睾丸癌或垂体肿瘤等病症中 存在的细胞。所述方法提供使与甲状腺疾病有关的病症包括自身免疫 病症以及影响垂体-下丘脑轴或性腺组织的癌症的成像。
此外,本发明还提供向有此需要的个体中表达糖蛋白受体的细胞 递送活性剂的方法。在一个实施方案中,表达糖蛋白受体的细胞是存 在于诸如甲状腺癌、突眼性甲状腺肿、桥本氏甲状腺病、卵巢癌、宫 颈癌、子宫内膜癌、肺癌、畸胎瘤、乳癌、睾丸癌或垂体肿瘤等病症 中的细胞。所述方法提供将活性剂递送给患有或疑似患有与甲状腺疾 病有关的病症包括自身免疫病症以及影响垂体下丘脑轴或性腺组织 的癌症的个体。
此外,本发明还提供测定干扰修饰的糖蛋白激素与糖蛋白激素受 体结合的分析物的方法。在一个实施方案中,干扰修饰的糖蛋白激素 与糖蛋白激素受体结合的分析物的存在与可能与诸如甲状腺癌、突眼 性甲状腺肿、桥本氏甲状腺病、卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌、肺癌、 畸胎瘤、乳癌、睾丸癌、垂体肿瘤、排卵功能障碍、黄体期
缺陷、不 明原因的不育症、男性因素不育症、时间限制性受孕(time-limited conception)或自然流产等病症有关。所述方法提供在来自患有或疑似 患有与甲状腺疾病有关的病症包括自身免疫病症和影响垂体-下丘脑 轴或性腺组织的癌症的个体的生物样品中检测分析物,这些都在本发 明的范围之内。此外,所述方法提供在来自患有或疑似患有与不育症 或难以受孕或维持妊娠有关的病症的个体的生物样品中检测分析物。
F.
给药、组合物和剂量
所述修饰的糖蛋白激素或其组合物可以以任何合适的保证循环 中生物利用度的途径给药。
肠胃外给药途径包括静脉内(IV)、肌内 (IM)、皮内、皮下(SC)和腹膜内(IP)注射可以获得最佳效果。但是也 可以使用其它给药途径。例如可以通过口服给药途径(包括但不限于 口服、口含和舌下途径)经胃肠道吸收来完成,条件是使用适宜的制 剂(如
肠溶衣)以避免活性成分例如在
口腔粘膜、胃和/或小肠的不适环 境中降解或使降解降至最低。在一些情况下,例如胃肠道成像时则不 需要吸收。在这些情况下,所述修饰的糖蛋白激素不从胃肠道吸收。 或者,可以使用经粘膜组织给药如经
阴道和直肠给药途径以避免胃肠 道内的降解或使降解降至最低。或者,所述修饰的糖蛋白激素或其组 合物可以
经皮给药(例如经真皮给药)或经吸入给药。应理解优选的途 径可能随个体的条件、年龄、总体健康状况、疑似病症和要进行的成 像类型而变化。
所述修饰的糖蛋白激素或其组合物的实际给药量将随给药途径 和给药目的(如成像或靶向递送活性剂)而变化。考虑个体的年龄、总 体健康状况和病情,本领域技术人员(如放射科专家或肿瘤专家)能够 确定给药量。参见Remingtons Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Co.(A.R.Gennaro ed.1985)。
本领域技术人员可以确定放射性核素的剂量。放射性核素的剂量 以所发射的放射能表示。放射性核素可以以约0.01至约1000mCi的 剂量给予个体。在优选的实施方案中,放射性核素的剂量为约0.1至 约500mCi。在更优选的实施方案中,放射性核素的剂量为约1至约 100mCi。在更优选的实施方案中,放射性核素的剂量为约5至约80 mCi。在最优选的实施方案中,放射性核素的剂量为约50mCi。参见 Tuttle等,Thyroid 1995,5(4):243-7;Degrossi等,Eur.J.Clin.Pharmacol. 1995,48(6):489-94以及DiRusso和Kearn,Surgeiy 1994,116(6): 1024-30,这些文献引入本文作为参考。
6.
实施例以下是如何将治疗活性剂递送至甲状腺癌细胞,特别是TSH受 体(TSHR)介导的递送至甲状腺癌细胞的预测性实施例。图1提供描 述表面上具有促甲状腺素受体(TSHR)的甲状腺癌细胞的示意图。修 饰的糖蛋白激素
鉴别为高亲和力TSH类似物,用两个连接的表示亚 基的灰色椭圆表示,其与偶联或表达碘化钠共输送体(NIS)、TSHR、 毒素或p53的反转录病毒偶联。在该情况下,修饰的TSH的高亲和 力提供与TSHR的特异性结合。因此将偶联的活性剂递送至甲状腺癌 细胞附近以发挥它们期望的作用。
在一种情况下,TSH类似物与大大减少的TSH受体池之间的高 亲和相互作用可能恢复癌细胞分化。在一种情况下,假设本文所述修 饰的糖蛋白激素与糖蛋白激素受体之间的高亲和相互作用可能促进 遗传物质的递送。在这种情况下,遗传物质可与修饰的糖蛋白激素偶 联以靶向递送至癌细胞中。该遗传物质的摄取将增加受体的数目并恢 复细胞分化。还假设将修饰的糖蛋白激素递送至癌细胞例如将修饰的 TSH递送至甲状腺癌细胞将增加甲状腺癌细胞上表达的TSH受体的 量。这些增加的TSH受体表达将通过提供增加靶(如TSH受体)的数 量而刺激或恢复细胞分化或促进杀死甲状腺癌细胞。
本申请中引用的所有出版物的公开内容均以它们的全部内容引 入本文作为参考。本发明的范围不限于所述的具体实施方案,这些具 体实施方案仅意在作为本发明各方面的例示,功能上等同的方法和成 分都在本发明的范围之内。除本文已经证明和描述的之外,基于上述 的描述,本发明的各种
修改对于本领域技术人员而言也将是清楚的。 这些修改将在所附的
权利要求书的范围之内。