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1、10申请公布号CN104177500A43申请公布日20141203CN104177500A21申请号201310432137X22申请日20130922201310201278020130524CNC07K19/00200601C12N15/62200601C12N15/63200601C12N1/21200601C12P21/02200601A61K47/48200601A61K38/17200601A61P35/00200601C12R1/1920060171申请人江苏靶标生物医药研究所有限公司地址213164江苏省常州市常武中路801号常州科教城科教会堂南楼2204室72发明人华子春邱。
2、樊胡敏进74专利代理机构常州佰业腾飞专利代理事务所普通合伙32231代理人金辉54发明名称一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白及其制法和用途57摘要本发明属生物技术领域,具体公开了一种肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白融合蛋白及其制法和用途。该融合蛋白是由膜联蛋白、连接肽、肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白组成的,通过克隆构建该融合蛋白的编码基因。该肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白融合蛋白具有显著增强的诱导细胞凋亡的效果,能够使得诱导对细胞凋亡不敏感的肿瘤细胞凋亡,能够降低获得治疗效果所需要的蛋白给药剂量。66本国优先权数据51INTCL权利要求书1页说明书43页附图9页19中华人民共和国国家知识产权局12发。
3、明专利申请权利要求书1页说明书43页附图9页10申请公布号CN104177500ACN104177500A1/1页21一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,其特征在于它包括膜联蛋白的氨基酸序列、肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白的氨基酸序列、以及位于膜联蛋白氨基酸序列和肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白氨基酸序列之间的连接肽序列3部分,其中所述的膜联蛋白是指具有磷脂结合活性的膜联蛋白家族成员或具有磷脂结合活性的膜联蛋白家族成员衍生物,所述的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白是指肿瘤坏死因子家族中具有诱导细胞凋亡活性的成员蛋白质或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族成员衍生物。2一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合。
4、蛋白,其特征在于它包括膜联蛋白V的氨基酸序列或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物序列、肿瘤坏死因子相关凋亡配体的氨基酸序列或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物序列、以及位于膜联蛋白V的氨基酸序列和肿瘤坏死因子相关凋亡配体氨基酸序列之间的连接肽序列3部分。3根据权利要求1或2所述的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,其特征在于所述连接肽序列由130个氨基酸残基构成。4根据权利要求1或2所述的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,其特征在于所述融合蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO16中所示。5一种分离的DNA分子,其特征在于它编码权利要求1所述的融合蛋白。6根据权利要求5所述的DNA分。
5、子,其特征在于其核苷酸序列如SEQIDNO712中所示。7一种载体,其特征在于它含有权利要求5或6所述的DNA分子。8一种宿主细胞,其特征在于它含有权利要求7所述的载体。9根据权利要求8所述的宿主细胞,其特征在于它包括重组大肠埃希菌BL21。10一种制备权利要求14任一项所述的融合蛋白的方法,其特征在于,它包括如下步骤在适合表达所述融合蛋白的条件下,培养权利要求7所述的宿主细胞,从而表达出所述的融合蛋白;和分离所述的融合蛋白。11根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于所述宿主细胞在低温下进行培养和诱导表达,所述低温指1035。12根据权利要求10所述的制备方法,其特征在于所述分离融合蛋白采。
6、用离子交换层析和金属亲和层析。13根据权利要求1或2所述的一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白在制备诱导细胞凋亡的治疗药物中的应用。14根据权利要求1或2所述的一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白在制备肿瘤治疗药物中的应用。15根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于所述应用包括将所述融合蛋白单独用于制备肿瘤治疗药物,或与现有的肿瘤治疗药物联合用药,或与现有的肿瘤治疗药物组成组合物,或与现有化疗、放疗、中药治疗、生物治疗等方法在肿瘤治疗中联合应用。16一种药物组合物,其特征在于包括药学上可接受的载体或赋形剂或稀释剂,以及有效量的权利要求1或2所述的融合蛋白。权利要求书CN104177500A1。
7、/43页3一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白及其制法和用途技术领域0001本发明属生物技术领域,涉及一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白及其制法和用途。背景技术0002癌症是世界上导致死亡的第二大因素。目前治疗癌症的方法除手术外,主要是化疗和放疗,但这两种方法缺乏特异性,具有明显的细胞毒性。理想的抗肿瘤药物是能选择性地杀死肿瘤细胞而不伤害正常细胞。许多化疗药物是通过诱导凋亡来杀死肿瘤细胞的,肿瘤细胞也会通过产生抑制凋亡的机制而导致化疗的失败。因此,凋亡通路成为研制抗肿瘤药物的最具吸引力的靶点。0003自从AGGARWAL等人1984年分离并鉴定出首个肿瘤坏死因子(TNF)至今,这个蛋白家族已。
8、有19名成员。肿瘤坏死因子家族成员通过与其受体家族肿瘤坏死因子受体家族相互作用,发挥重要生理作用。肿瘤坏死因子及其受体家族系统在自身免疫性疾病、细菌和病毒感染、肿瘤、糖尿病、骨质疏松等多种疾病的发生与发展中起关键作用。因此,大部分肿瘤坏死因子及其受体家族成员被作为多种疾病的药物靶点进行广泛开发。美国食品药品管理局(FDA)已批准5种TNF阻断剂药物上市销售,主要用于关节炎、牛皮癣、克罗恩病等炎症和自身免疫疾病治疗,其中有三种药物的销售额已跻身于美国“重磅炸弹”(年销售额过10亿美元)行列,成为最成功的生物技术类药物之一。2010年11月FDA批准肿瘤坏死因子家族成员之一RANKL的人源化抗体(。
9、XGEVA)用于防治肿瘤转移相关的骨破坏病症;近期,FDA又批准另外一种肿瘤坏死因子家族成员BAFF的中和抗体(BENLYSTA)用于系统性红斑狼疮(SLE)治疗。另外,还有多种肿瘤坏死因子及其受体家族成员相关药物正处于不同的临床试验阶段。肿瘤坏死因子及其受体家族成为药物开发中的明星家族,相信不久的将来会有更大的发展。肿瘤坏死因子及其受体家族成员中,大部分肿瘤坏死因子家族成员均可以表达为型跨膜蛋白,包括氨基端的胞内区、跨膜区、羧基端的胞外区三部分。肿瘤坏死因子家族成员的胞外区结构比较类似,都是由多条反向平行的折叠片层组成典型的蛋卷结构,在与受体结合的几个区域,氨基酸序列比较保守。大部分跨膜型T。
10、NF家族成员胞外区可以被特定的酶水解产生可溶性蛋白;可溶性与膜结合型TNF家族成员与受体结合能力相似,但是可以激活不同的信号途径,介导不同的生理与病理作用。0004到目前为止,大约有19种肿瘤坏死因子超家族的成员被克隆出来,有部分已经作为药物使用如TNF,TNF,大部分还处于临床阶段,如FASL、TRAIL、TWEAK、RANKL等。其中,大部分肿瘤坏死因子家族成员(例如,FASL、TNF、TRAIL等)都是通过诱导细胞凋亡发挥其生物学及其治疗功能。以下仅以肿瘤坏死因子相关凋亡配体为例,说明肿瘤坏死因子家族成员诱导细胞凋亡的作用、应用及其面临的问题。0005肿瘤坏死因子相关凋亡配体(TRAIL。
11、)是肿瘤坏死因子(TNF)超家族的又一成员,自从1995年被发现以来,因为其能诱导一系列的肿瘤细胞凋亡而不影响正常细胞而成为具有重要应用前景的抗肿瘤生物药物(WALCZAKH等,1999,NATMED5157163)。TRAIL是说明书CN104177500A2/43页4分子量为30KD的型跨膜蛋白,能被半胱氨酸蛋白酶加工成分子量为20KD的可溶性蛋白(SMMARIANI等,1998,EURJIMMONOL28973982)。TRAIL的N端区域是不保守的,但C端与该家族的其它成员有高度的保守性。TRAIL是该家族唯一含有半胱氨酸CYS230的蛋白,该CYS230使三个TRAIL分子能相互作用。
12、。与该CYS结合的锌离子对维持三聚体结构、可溶性以及正常的生物学功能具有重要的作用(MONGKOLSAPAYAJ等,NATSTRUCTBIOL610481053)。本发明中所称的TRAIL是指可溶性的肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体,通常是指、但不局限于肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体114281氨基酸序列,其中包括了由肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体衍生物(截短的、加长的、突变的突变体蛋白质)。TNF超家族的成员FASL以及TNF的表达是严格控制的、并且只短暂表达于一些活化的细胞中;但TRAIL在多种正常组织包括淋巴细胞,脾,胸腺,前列腺,卵巢以及肠等组织中组成型表达(在脑和肝脏中不表达)(WILEY,。
13、SR等,1995,IMMUNITY3673682)。在体内,系统给药时,FASL以及TNF除了能诱导肿瘤细胞凋亡外还能引起炎症反应以及肝毒性,但TRAIL不会(ASHKENAZI,A等,1998,SCIENCE28113051308)。因此,TRAIL是一种有前景的抗肿瘤药物。0006凋亡主要由两条通路引起,即胞外信号通路和胞内信号通路,但这两条通路最终激活相同的凋亡效应半胱氨酸蛋白酶(CASPASE)和凋亡效应分子。胞内凋亡信号通路是由严重的DNA损伤、缺氧以及其它压力引起的(如化疗和放疗)。胞内信号通路很大程度上是由BCL2蛋白家族的凋亡与抗凋亡成员相互作用来介导和调控的(WEI,MC等,。
14、2001,SCIENCE292727730)。胞外凋亡信号通路是由TNF超家族配体结合到相应的受体上引起的。TRAIL主要是通过胞外通路来诱导凋亡的(SCAFFIDIC等,1998,EMBOJ1716751687)。与TNF超家族其它成员不同,TRAIL能与一系列受体结合,与不同受体结合的亲和力不同,引起的结果也不同。TRAILR1(DR4)和TRAILR2(DR5)是凋亡受体,能将TRAIL诱导的凋亡信号传到细胞内(LEBLANC,HN等,2004,CELLDEATHDIFFER106675)。TRAILR3(DCR1)和TRAILR4(DCR2)是假受体,可拮抗TRAIL的凋亡信号。TRA。
15、ILR3没有胞内区域而TRAILR4的死亡结构域是剪切了的,因此它们都不能传导凋亡信号。此外,TRAIL还能与OPG结合,但亲和力较低。0007如同其它TNF超家族配体成员一样,肿瘤坏死因子相关凋亡配体诱导凋亡的第一步是三聚体的TRAIL与TRAILR1和TRAILR2的结合。TRAIL与其受体的相互作用促使受体成簇并招募接头蛋白FADD,FADD通过死亡效应区域进一步招募CASAPASE8前体,进而形成死亡信号诱导复合物(DISC)(KISCHKELFC等,2000,IMMUNITY1261120)。CASAPASE8前体招募到DISC后,通过构象变化以及自我剪切而激活,激活后的CASPAS。
16、E8进一步剪切和活化效应CASPASE3,6,7从而执行细胞凋亡。根据是否需要胞内信号通路来执行凋亡可将细胞分为两种类型即型和型。在型细胞中,DISC完全活化CASPASE8并通过直接活化CASPASE3,6,7而诱导凋亡(GONZALVEZF等,2010,ONCOGENE2947524765)。在型细胞中,DISC活化的CASPASE8不足以诱导凋亡因而需要胞内信号通路来放大凋亡信号。胞内信号通路是在CASPASE8介导的BID剪切成活性形式TBID后而激活的。TBID迅速移位到线粒体内并激活BAX和BAK,从而引起线粒体膜电位的改变。从而,凋亡因子如细胞色素C和SMAC/DIABLO释放到。
17、细胞质中。细胞色素C与接头蛋白APAF1结合并将CASPASE9招募到凋亡复合物中。活化的CASPASE9进一步激活CASPASE3,从而引起完全的凋亡。说明书CN104177500A3/43页50008虽然很多报道证实肿瘤坏死因子相关凋亡配体能诱导多种肿瘤细胞凋亡,是一种有前景的抗肿瘤药物,但是许多原发的肿瘤对TRAIL诱导的凋亡具有抵抗作用(DYER,MJ等,2007,JCLINONCOL2545054506)。这种抵抗机制发生在TRAIL诱导的凋亡通路中从受体到效应分子的多个水平。在受体水平,DR4或DR5重要区域如死亡受体区域和与TRAIL结合区域的突变会抑制TRAIL诱导的凋亡(MC。
18、DONALDER3RD等,2001,JBIOLCHEM2761493914945)。DCR1与DR4和DR5竞争结合TRAIL而抑制DISC的形成,而DCR2与DR5一起被招募到DISC中并抑制起始CASPASE的激活(MERINOD等,2006,MOLCELLBIOL2670467055)。在TRAILDISC水平,CFLIP与CASPASE8竞争结合FADD从而抑制CASPASE的活化(KATAOKAT等,2005,CRITREVIMMUNOL253158)。XIAP的高表达可直接抑制CASPASE3,7,9(DEVERAUX,QL等,1997,NATURE388300304)。BCL2家。
19、族的抗凋亡蛋白如BCL2,BCLXL以及MCL1可抑制线粒体膜电势的改变而抑制凋亡(TAITSW等,2010,NATREVMOLCELLBIOL11621632)。此外,其他生存信号通路包括AKT和NFB通路的激活也会导致对TRAIL诱导凋亡的抑制(LOPICCOLOJ等,2008,DRUGRESISTUPDAT113250)。肿瘤细胞对TRAIL的抵抗性限制了TRAIL的使用,因此了解肿瘤细胞对TRAIL抵抗的胞内分子机制有助于基于TRAIL的抗肿瘤方法的发展。0009目前,化疗和放疗与TRAIL联合使用是较常用的增加肿瘤细胞对TRAIL敏感性的方法,但放疗和化疗对正常细胞也有一定的影响。此。
20、外,TRAIL不稳定容易变性,并且半衰期短,这些对其应用都有影响。因此,如何利用生物学的方法增加以肿瘤细胞为代表的疾病细胞或病理组织肿瘤细胞对TRAIL的敏感性这对于TRAIL的应用具有重要的意义。对于以细胞凋亡活性为主要生物学功能的肿瘤坏死因子家族配体成员而言,诱导细胞凋亡是它们的主要生物学功能及药学价值,在治疗过程中被治疗的靶细胞对于细胞凋亡的抵抗对于肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白的应用具有重要的意义。0010膜联蛋白(ANNEXINS)是一大类钙依赖的磷脂结合蛋白超家族,在结构上均具有保守C端中心结构域,及其端结构域。被定义为膜联蛋白的标准是,能够在钙离子存在条件下可逆地结合于细胞表面带负。
21、电的磷脂;并且必须包含具有约70个氨基酸的重复序列,这种重复序列被称作膜联蛋白折叠。膜联蛋白基因超家族具有独特的、保守的四个同源重复序列,该结构具有钙和磷脂结合能力。从序列比对和进化上看,膜联蛋白1、2、3、9、10、36高度同源和相似,膜联蛋白4、5(V)、8、56高度同源和相似。但是膜联蛋白I(膜联蛋白1)的空间结构域膜联蛋白V(ANNEXIN5)几乎完全重叠,显示出膜联蛋白在结构及功能(与细胞表面带负电的磷脂结合)上的高度相似性。膜联蛋白V(ANNEXINV)是膜联蛋白(ANNEXIN)家族的成员之一,在钙离子存在的条件下可与磷脂酰丝氨酸(PS)结合。其表达较广泛,特别是在骨骼,心脏,平。
22、滑肌,内皮细胞,软骨细胞以及神经元。膜联蛋白V参与了多种胞内胞外过程,包括凝血,信号转导,抗炎症反应,膜运输以及离子通道活性(RAHMAN,MM等,1997,ANATEMBRYOL1953139)。此外,最近的研究还发现,膜联蛋白V可封闭肿瘤细胞自分泌的含有EGFR的微囊泡从而抑制肿瘤血管的新生(KHALIDALNEDAWI等,2009,PROCNATLACADSCI10637943799)。发明内容0011本发明的一个目的是提供一种以肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白为基础的、克服说明书CN104177500A4/43页6靶细胞或者治疗患者对于肿瘤坏死因子家族成员诱导的细胞凋亡抵抗的蛋白,它是膜联。
23、蛋白(ANNEXIN)或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物与肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物构成的融合蛋白。0012本发明的另一个目的是提供一种以肿瘤坏死因子相关凋亡配体(TRAIL)为基础的、克服以靶细胞(例如,一些肿瘤细胞)或者患者(例如,肿瘤患者)对TRAIL抵抗的蛋白,它是膜联蛋白V(ANNEXINV)或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物与肿瘤坏死因子相关凋亡配体(TRAIL)或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物构成的融合蛋白。0013本发明的另一目的是提供编码所述融合蛋白的DNA、含有该DNA序列的载体和含该载体的。
24、宿主细胞。0014本发明的另一目的是提供一种成本低廉,效果显著地生产所述融合蛋白的方法。0015本发明的再一目的是提供所述的融合蛋白在制备包括抗肿瘤药物在内的诱导细胞凋亡药物中的应用。0016在本发明的第一方面,提供了一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,其特征在于它具有膜联蛋白的氨基酸序列或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物序列、肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白的氨基酸序列或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物序列、以及位于膜联蛋白氨基酸序列和肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白氨基酸序列之间的连接肽序列,是通过基因工程方法构建由膜联蛋白或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物、连接肽、肿瘤。
25、坏死因子家族细胞凋亡蛋白或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物三个部分组成的肿瘤坏死因子相关凋亡配体变体融合蛋白质,即利用常规基因工程方法通过人工合成或者克隆构建融合蛋白的编码基因、可溶性地重组表达和简便地分离纯化。0017所述的膜联蛋白是指具有磷脂结合活性的膜联蛋白家族成员或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物,所述的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白是指肿瘤坏死因子家族中具有诱导细胞凋亡活性的成员蛋白质或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物。所述的连接肽序列是一段具有柔性结构的、不含支链氨基酸的短肽,其中,短肽长度为、但不局限于,130个氨基酸残基,主要由甘氨。
26、酸、丙氨酸、丝氨酸等不含支链的氨基酸组成。所述的衍生物是指具有磷脂结合活性的,截短的、加长的、突变的膜联蛋白突变体,或具有诱导细胞凋亡活性的,截短的、加长的、突变的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白突变体。0018上述由膜联蛋白或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物与肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物所构成的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白可以是将膜联蛋白或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物置于肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物的N端,中间添加一段含有但不局限于130个氨基酸残基组成的连接肽;也可以将膜。
27、联蛋白或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物置于肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物的C端,中间添加一段含有但不局限于130个氨基酸残基组成的连接肽。0019优选的所述融合蛋白包括如SEQIDNO6或SEQIDNO1中所示的氨基酸序列。说明书CN104177500A5/43页70020在本发明的第二方面,还提供了一种肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,其特征在于它具有膜联蛋白V的氨基酸序列或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物的氨基酸序列、肿瘤坏死因子相关凋亡配体的氨基酸序列或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物的氨基酸序列、以及位于膜。
28、联蛋白V的氨基酸序列或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物的氨基酸序列和肿瘤坏死因子相关凋亡配体氨基酸序列或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物的氨基酸序列之间的连接肽序列,是通过基因工程方法构建由膜联蛋白V或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物、连接肽、肿瘤坏死因子相关凋亡配体或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物三个部分组成的肿瘤坏死因子相关凋亡配体变体融合蛋白质,即利用常规基因工程方法通过人工合成或者克隆构建融合蛋白的编码基因、可溶性地重组表达和简便地分离纯化。0021所述的连接肽序列是一段具有柔性结构的、不含支链氨基酸的短肽,其中,短肽长度为、但不局限于,1。
29、30个氨基酸残基,主要由甘氨酸、丙氨酸、丝氨酸等不含支链的氨基酸组成。0022优选的所述融合蛋白包括如SEQIDNO15中所示的氨基酸序列。0023上述由膜联蛋白V与肿瘤坏死因子相关凋亡配体所构成的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白可以是将膜联蛋白V或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物置于肿瘤坏死因子相关凋亡配体或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物的N端,中间添加一段含有但不局限于130个氨基酸残基组成的连接肽;也可以将膜联蛋白V或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物置于肿瘤坏死因子相关凋亡配体或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物的C端,中间添加一段含有但不局限。
30、于130个氨基酸残基组成的连接肽。0024在本发明的第三方面,提供了一种分离的DNA分子,它编码本发明上述的融合蛋白,较佳的,所述的DNA分子编码包括SEQIDNO16中所示的氨基酸序列的融合蛋白。更加的,所述的DNA分子包括SEQIDNO712中所示的核苷酸序列。0025在本发明的第四方面,提供含有上述DNA分子的载体;还提供了含有上述载体的宿主细胞。所述宿主细胞可以选用基因工程中常用的工程菌,优选的为大肠埃希菌BL21。0026在本发明的第五方面,提供了一种产生本发明融合蛋白的方法,它包括如下步骤0027在适合表达所述融合蛋白的条件下,培养权利要求7所述的宿主细胞,从而表达出所述的融合蛋白。
31、;和分离所述的融合蛋白。0028具体的,本发明提供了一种在大肠杆菌中可溶性表达、能够方便地进行大规模分离纯化的、高纯度的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的方法。目前肿瘤坏死因子相关凋亡配体在大肠杆菌中表达多为无生物活性的包涵体产物,而本发明中的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的分子结构和分子量比野生型肿瘤坏死因子相关凋亡配体更为复杂,因此在大肠杆菌中表达时,其包涵体形成将更为严重、纯化将更为复杂。本发明采用了低温下培养和诱导表达肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的表达方法,使得表达产物有效避免了包涵体的形成;本发明同时利用了肿瘤坏死因子相关凋亡配体具有鏊合金属离子的生物功能,利用离子交换层析和金。
32、属亲和层析相结合使得肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白得到了有效的纯化、获得了高纯度的蛋白质产物,而且纯化产物具有高比例的聚体形式,说明书CN104177500A6/43页8因此具有非常好的生物活性。其中低温指1035。当然,利用高等生物的细胞(酵母、真菌、昆虫细胞、哺乳动物细胞等)能够比大肠杆菌更好地产生可溶性的融合蛋白质产物。0029膜联蛋白V与肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合后,能够显著提高肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白多聚体的比例,由于肿瘤坏死因子相关凋亡配体的活性依赖于多聚体(尤其是三聚体)的形成,因此肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白诱导细胞凋亡的活性得以显著提高。0030同时公开编码肿。
33、瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的CDNA,它可以通过肿瘤坏死因子相关凋亡配体的CDNA与膜联蛋白VCDNA序列、以及连接肽的DNA序列制备。上述组成的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的CDNA可用于基因治疗。0031本发明的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白可以通过采用聚乙二醇、脂肪酸化、重组加上抗体FC片段或白蛋白等方法修饰,从而延长肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的半衰期,达到更好的药代动力学效果。0032在本发明的第六方面,提供了如上所述的融合蛋白在制备肿瘤治疗药物中的应用。所述应用包括所述融合蛋白单独用于制备肿瘤治疗药物,或与现有的肿瘤治疗药物组成组合物,或与现有化疗、放疗、中药治疗、生。
34、物治疗等方法在肿瘤治疗中联合运用。0033在本发明的第七方面,提供了一种药物组合物,包括药学上可接受的载体或赋形剂或稀释剂,以及有效量的权利要求1所述的融合蛋白。0034在本发明的第八方面,由于肿瘤坏死因子及其受体家族在进化、蛋白质结构及其作用方式、生物学功能等方面的高度同源和相似,因此,本发明公开的技术方案不仅仅局限于肿瘤坏死因子相关凋亡配体或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子相关凋亡配体衍生物,也适用于肿瘤坏死因子家族其它成员或具有诱导细胞凋亡活性的肿瘤坏死因子家族细胞凋亡蛋白衍生物。0035在本发明的第九方面,由于膜联蛋白家族在进化、蛋白质结构及其作用方式、生物学功能等方面的高度同源和相。
35、似,因此,本发明公开的技术方案不仅仅局限于膜联蛋白V或具有磷脂结合活性的膜联蛋白V衍生物,也适用于膜联蛋白家族其它成员或具有磷脂结合活性的膜联蛋白衍生物。0036同已有的肿瘤坏死因子相关凋亡配体及其变体相比,本发明具有如下的有益效果0037(1)更好的形成聚体的能力与野生型肿瘤坏死因子相关凋亡配体单独或者与膜联蛋白V混合存在时相比较,肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白具有更高的多聚体存在形式,例如,肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8的三聚体形式比野生型肿瘤坏死因子相关凋亡配体高11倍。由于肿瘤坏死因子相关凋亡配体诱导凋亡的第一步是三聚体的TRAIL与其受体结合,因此,三聚体形式则必然使得肿瘤。
36、坏死因子相关凋亡配体融合蛋白具有更高的诱导细胞凋亡的生物活性。0038(2)更为高效的诱导肿瘤细胞凋亡的效果肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白呈现出比肿瘤坏死因子相关凋亡配体更高的诱导肿瘤细胞凋亡的效果。肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白能显著诱导TRAIL敏感的、中度敏感的甚至TRAIL不敏感的肿瘤细胞凋亡,而且对于COLO205和MDAMB231肿瘤细胞,进行测定EC50实验时,肿瘤坏死因子相关凋亡配体仅仅需要作用细胞4小时,而不是像常规测定其他肿瘤细胞时需要作用24小时,说明书CN104177500A7/43页9由此可见肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白具有强烈增强的诱导肿瘤细胞凋亡的能力。0。
37、039除诱导肿瘤细胞凋亡之外,肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白还具有长期的作用效应,它能显著抑制肿瘤细胞的克隆形成,因此具有抑制肿瘤生长的能力。0040(3)可靠的选择性作用虽然肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白诱导肿瘤细胞凋亡的能力显著增强,但肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白对肿瘤细胞的特异性并没有改变,正常细胞系(如LO2和293T)并不响应肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白诱导的细胞凋亡,即是说与TRAIL相比较,肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白不会带来额外的毒副作用。肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白诱导肿瘤细胞凋亡的方式与TRAIL完全相同,均依赖于CASPASE8。TRAIL,膜联蛋白V。
38、与肿瘤坏死因子相关凋亡配体混合物(ANNEXINVTRAIL)以及肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白与肿瘤细胞A549细胞表面的受体DR4/DR5的结合能力没有差异。下游的信号分子(如DR4,DR5,DCR2以及与线粒体通路相关的蛋白如BCLXL,BAX,BIM,NOXA,PUMA)的表达在经不同药物处理后也无差异。但是CASPASE8,CASPASE3,PARP只有在经肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白处理后才被明显激活。而且,CASPASE8抑制剂ZIETDFMK可明显减少肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白诱导的细胞凋亡,而CASPASE9抑制剂ZLEHKFMK对肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白。
39、诱导的凋亡无明显影响。这充分说明,肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白与TRAIL具有完全一样的作用机制,其安全性与TRAIL相同。0041(4)更为高效的抗肿瘤效果由于本专利发明的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白具有显著增加的诱导TRAIL敏感的、中度敏感的甚至TRAIL不敏感的肿瘤细胞的细胞凋亡的能力,与野生型TRAIL、靶向于肿瘤细胞表面的整合素V3、V5的TRAIL变体RGDLTRAIL(中国发明专利申请号2007101338621)、靶向于肿瘤细胞表面的CD13的TRAIL变体NGRLTRAIL(中国发明专利申请号2007101338621)相比,无论在单独使用、还是与现有的化疗、放疗、。
40、中药治疗、生物治疗等方法联合使用时都表现出具有更好的抗肿瘤效果。0042(5)更低的使用剂量由于肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白比相同剂量的肿瘤坏死因子相关凋亡配体具有更好的抗肿瘤效果,因此在使用时,能够在保证相同抗肿瘤疗效的情况下,大大降低肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的用量。肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白给药剂量的降低将能够克服肿瘤坏死因子相关凋亡配体在肿瘤治疗中潜在的副作用,同时可以降低肿瘤患者的治疗费用,达到高效、低毒副作用、低成本肿瘤治疗的效果。0043(6)可溶性的表达和简易的分离纯化尽管目前肿瘤坏死因子相关凋亡配体在大肠杆菌中表达时易形成无生物活性的包涵体产物,而本专利发明的。
41、肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的分子结构和分子量比野生型肿瘤坏死因子相关凋亡配体更为复杂,因此依照常规条件在大肠杆菌中表达融合蛋白时,其包涵体形成将更为严重、纯化难度更大。本发明采用了低温下培养和诱导表达肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的表达方法,使得表达产物有效避免了包涵体的形成;本发明同时利用了肿瘤坏死因子相关凋亡配体具有鏊合金属离子的生物功能,将金属亲和层析和离子交换层析方法相结合使得肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白得到了有效的纯化、获得了高纯度的蛋白质产物。本发明通过可溶性表达和简易分离纯化方法的优化最终导致纯化产物具有高比例的聚体形式,从而保证了获得说明书CN104177500A8。
42、/43页10的产物具有非常好的生物活性。生产高比例聚体形式的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白,这是本发明与同类研究的显著区别。本发明提供了一种有效表达和高效获得高的聚体含量的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白的表达方法和纯化工艺。附图说明0044为了使本发明的内容更容易被清楚地理解,下面根据具体实施例并结合附图,对本发明作进一步详细的说明,其中0045图1SDSPAGE分析肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8纯化结果及聚体形成情况。0046图11ZN2离子金属亲和层析与DEAE离子交换层析纯化获得的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP81蛋白质分子量标准,2纯化后的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合。
43、蛋白TP8;0047图12非还原SDSPAGE分析TRAIL以及ANNEXINVTRAIL中TRAIL单体、二聚体以及三聚体形成情况1蛋白质分子量标准,2ANNEXINV,3TRAIL,4ANNEXINVTRAIL;21TRAIL三聚体,22TRAIL二聚体,23TRAIL单体;0048图13非还原SDAPAGE分析肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8单体、二聚体以及三聚体形成情况31TP8三聚体,32TP8二聚体,33TP8单体。0049图2不同细胞系对肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8敏感性分析。0050图21不同浓度的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8对正常的人源细胞293T的。
44、影响分析;0051图22不同浓度的肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8对正常的人源细胞LO2的影响分析。0052图3等摩尔数的不同药物处理A549相同时间后A549细胞形态、细胞凋亡分析以及克隆形成分析。0053等摩尔数的ANNEXINV、TRAIL、ANNEXINVTRAIL以及肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8处理A549相同时间后,以PBS作为阴性对照0054图31在显微镜下观察细胞形态的变化1PBS;2ANNEXINV;3TRAIL;4ANNEXINVTRAIL;5TP8;0055图32透射电镜观察经不同蛋白处理后细胞形态变化1PBS;2ANNEXINV;3TRAIL;4ANNE。
45、XINVTRAIL;5TP8;0056图33流式细胞仪分析不同药物处理后A549凋亡情况1PBS;2ANNEXINV;3TRAIL;4ANNEXINVTRAIL;5TP8;0057图34不同药物处理对A549克隆形成的影响1PBS;2ANNEXINV;3TRAIL;4ANNEXINVTRAIL;5TP8。0058图4肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8诱导人非小细胞肺癌细胞A549细胞凋亡的剂量及作用时间的关系分析。0059图41流式细胞分析术分析A549凋亡与TP8剂量的关系1PBS;210NG/MLTP8;350NG/MLTP8;4100NG/MLTP8;5200NG/MLTP8;640。
46、0NG/MLTP8;7600NG/MLTP8;8800NG/MLTP8;说明书CN104177500A109/43页110060图42TP8处理时间与A549细胞凋亡的关系。0061图5肿瘤坏死因子相关凋亡配体TRAIL、肿瘤坏死因子相关凋亡配体变体RGDTRAIL、肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8以及TP8变体诱导人非小细胞肺癌细胞A549凋亡的效果比较。0062图51肿瘤坏死因子相关凋亡配体TRAIL、肿瘤坏死因子相关凋亡配体变体RGDTRAIL、肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8诱导人非小细胞肺癌细胞A549凋亡的效果比较。0063图52肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8与。
47、肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8变体TP8C230G诱导人非小细胞肺癌细胞A549凋亡的效果比较1未给药对照组;26100、200、400、600、800NG/ML肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8(黑色柱状)及肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8变体TP8C230G(白色柱状)。0064图6TP8诱导A549凋亡机制分析0065图61WESTERNBLOTTING分析凋亡通路中重要蛋白的变化情况1PBS组;2ANNEXINV组;3TRAIL组;4ANNEXINVTRAIL组;5TP8组;0066图62RTPCR分析细胞凋亡信号通路中重要蛋白质的变化情况1PBS组;2ANNEXIN。
48、V组;3TRAIL组;4ANNEXINVTRAIL组;5TP8组;0067图63流式细胞仪分析ANNEXINV、TRAIL、ANNEXINVTRAIL以及TP8与A549细胞结合情况。蛋白经荧光染料标记后与A549一起孵育,再经流式检测;0068图64流式细胞仪分析不同药物处理后A549细胞表面的TRAIL受体DR4和DR5表达情况1DR5;2DR4。0069图7CASPASE8和CASPASE3活性分析0070图71CASPASE8活性分析1PBS组;2ANNEXINV组;3TRAIL组;4ANNEXINVTRAIL组;5TP8组;P701671506说明书CN104177500A3938/。
49、43页400168DNA0169人工合成序列01700171肿瘤坏死因子相关凋亡配体融合蛋白TP8基因序列017270173GCACAGGTTCTCAGAGGCACTGTGACTGACTTCCCTGGATTTGATGAGCG500174GGCTGATGCAGAAACTCTTCGGAAGGCTATGAAAGGCTTGGGCACAGATG1000175AGGAGAGCATCCTGACTCTGTTGACATCCCGAAGTAATGCTCAGCGCCAG1500176GAAATCTCTGCAGCTTTTAAGACTCTGTTTGGCAGGGATCTTCTGGATGA2000177CCTGAAATCAGAACTAACTGGAAAATTTGAAAAATTAATTGTGGCTCTGA2500178TGAAACCCTCTCGGCTTTATGATGCTTATGAACTGAAACATGCCTTGAAG3000179GGAGCTGGAACAAATGAAAAAGTACTGACAGAAATTATTGCTTCAAGGAC3500180ACCTGAAGAACTGAGAGCCATCAAACAAGTTTATGAAGAAGAATATGGCT4000181CAAGCCTGGAAGATGACGTGGTGGGGGACACTTCAGGGTACTACCAGCG。