含白细胞介素37的药物、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及制药领域,尤其涉及白细胞介素37在制药中的应用,具体涉及白细胞介素37及其生物学活性片段在制备用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物中的应用。
背景技术
自身免疫性疾病是由于机体针对正常存在于体内的物质和组织产生不适当免疫反应引发的,慢性非感染性炎症疾病的根本原因是致炎因子持续存在并且损伤组织,致炎因子引发各种免疫反应和自身免疫反应。细胞因子介导各种各样免疫反应,并在多种人类自身免疫性疾病和慢性非感染性炎症疾病的发病机制中起着关键的作用,主要包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、克罗恩病、银屑病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎和再生障碍性贫血。
细胞因子在上述人类自身免疫性疾病和慢性疾病发生和发展中起到重要作用,特别是,它们的多效性功能和协同作用的倾向,使它们成为重要的疾病治疗靶点。目前为止,经FDA批准的单细胞因子靶点药物,TNFα单克隆抗体能有效抑制II胶原蛋白所诱导的免疫反应及类风湿性关节炎的发生和发展。TNFα单克隆抗体对类风湿性关节炎的炎症治疗作用是通过抑制TNFα诱导的IL-1、IL-6、IL-8、IL-17、IFN-γ、GM-CSF、MCP-1等与类风湿性关节炎炎症相关细胞因子而实现。
类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种以慢性、进行性、侵袭性关节炎为主要表现的全身性自身免疫性疾病,其特征在于关节中滑膜的慢性炎症反应,滑膜组织表达大量并具有功能活性的炎性细胞因子,研究表明这些因子与RA的炎性反应、滑膜的增生、关节软骨的降解和关节旁骨的破坏密切相关。实验证明,炎症性因子IL-1、IL-6、IL-17、IL-15、IL-18、IL-33和TNFα促进RA的发生和发展,然而抑炎因子IL-10、IL-27、IL-35和TGF-β则已被证明延缓RA的发生,减轻RA的症状,阻延RA的病理发展。
系统性红斑狼疮(Systemic Lupus Erythematosus,SLE)是一种自身免疫疾病,发病机制复杂,导致临床表现多样,表现多器官损害。细胞因子在SLE发病机制中有重要作用,在系统炎症、局部组织损害和免疫调节中起着关键作用(JabcobN,Stohl W.,Arthritis Research&Therapy.2011,13:228,11),细胞因子产物及表达水平的失衡伴随SLE发展。研究报道显示,与健康者比较,SLE患者的IL-1、IL-2、IL-6、IL-17、IFN-α、IFN-γ、TNFα、BLyS高表达,其表达与疾病活动程度相关,而IL-10和抑炎因子TGF-β表达下降。
特应性皮炎或过敏性湿疹(Atopic Dermatitis/Atopic Eczema,AD/AE)是一种慢性炎症性皮肤疾病,复发频繁。AD/AE患者的IgE和嗜酸粒细胞显高水平,细胞因子在AE的细胞间复杂应答有着重要作用(Leung DYM.,J Allergy ClinImmunol.1999,104:S99–108)。Th2细胞介导的应答在AD发生发展中起着重要作用。研究表明,AD患者中Th2细胞因子IL-4、IL-5、IL-13、IL-31表达升高,Th1细胞因子IL-17、IL-22在AD急性期患者表达水平高,而IL-18在AD患者血清中表达显著升高,且IL-18与IL-12协同诱导Th1细胞、T细胞、B细胞和NK细胞分泌IFN-γ,随着IFN-γ表达升高IL-10受抑制,在AD患者PBMC中表达下降。IL-12拮抗IL-10的作用,使Th2细胞转化为Th1细胞。患者慢性病灶产生化学因子,如CCL5、CCL17、CCL17、CXCL9、CXCL10、CXCL11,招募和保持Th1细胞功能。
克罗恩病(Crohn's Disease,CD),也被称为节段性回肠炎综合征和局限性肠炎,是一种慢性、炎症性肠疾病,由Th1/Th17过度反应引起,而Th17更重要。克罗恩病发病机制早期关注IL-12介导IFN-γ产生的应答,而近年研究显示IL-23介导的Th17应答更重要,通过与自身免疫炎症过程相关的一系列明确的介质导致疾病发生。新的传导途径称为Th17应答,由T细胞产IL-17,导致多个器官系统的组织功能障碍(Steinman L.,Nature Medicine.2007,13(2):139-145)。
银屑病(Psoriasis)是一种遗传性慢性炎症皮肤疾病,是皮肤中免疫细胞和角质细胞相互作用的结果,一般与克罗恩病一起发生。研究显示,IL-23和IL-12注入老鼠体内都能引起银屑病炎症反应,但注射IL-23的老鼠组更严重(Guttman-Yassky E等,J Immunol.2008,181:7420–7427.)。IL-23和Th17介导真皮免疫细胞和表皮角质细胞的相互作用,IL-23、IL-17、IL-22在银屑病患者体内表达增高。激活原诱导DCs和巨噬细胞产生IL-23和TNF-α,协同IL-6、TGF-β因子激活Th17细胞产生IL-17和IL-22,同时巨噬细胞产生IL-19、IL-20和IL-24。
多发性硬化(Multiple Sclerosis,MS),也被称为“播散性脑脊髓炎”,是一种炎症性疾病,由免疫介导的中枢神经系统(CNS)脱髓鞘性多发性和神经退行性疾病,病变主要发生在中枢神经系统的白质。研究报道显示,在MS患者中IFN-γ、TNF-α、IL-12、OPN表达显著升高,IL-18、IL-6在MS患者中表达升高,RR(relapsing-remitting)MS患者PBMC中IL-10和TGF-β的水平下降,IL-10缺陷小鼠比IL-4缺陷小鼠更易患实验性自身免疫性脑脊髓炎。
哮喘(Asthma)是一种常见的呼吸道慢性炎症性疾病,表现为支气管高反应性,气道阻塞,引起炎症,产生过度粘液,导致气道壁重塑。哮喘患者哮喘发作时表现出显著高水平的细胞因子和趋化因子(Schuijs MJ等,Current Opinion inPharmacology.2013,13:1–11.),如IL-4、IL-5、IL-13、IL-1、IL-18、GM-CSF、IFN-γ、IL-6、TNF-α、IL-17A、IL-17F、IL-21、IL-22、IL-23和CCR3。Th1和Th2应答平衡改变,Th17细胞也升高,而免疫抑制作用的IL-10在哮喘患者中表达水平降低。
糖尿病(Diabetes)是一组代谢性疾病,表现血糖高,因为胰腺不能产生足够的胰岛素,或者是因为对胰岛素抵抗。糖尿病分为I型和II型,I型是胰岛素分泌不足,胰岛素依赖型糖尿病或“青少年糖尿病”,II型是胰岛素抵抗,非胰岛素依赖型糖尿病或“成人发病型糖尿病”。I型和II型糖尿病和糖尿病并发症与免疫异常相关。在I型糖尿病中,T细胞的异常被认为是自身免疫性疾病的主要病因;II型糖尿病中,认为炎症和单核细胞的活化是加重胰岛素抵抗重要的因素。来自脂肪组织中的各种细胞因子,激活单核细胞和炎性细胞因子的分泌增加,加重胰岛素抵抗。研究显示,在自身免疫糖尿病中,IFN-γ/TNF-α的协同作用导致胰岛细胞凋亡。I型和II型糖尿病都伴随着炎症反应,表达炎性因子,如IL-1β、IL-6和TNF-α。在II型糖尿病患者中IL-18、IL-1β、TNF-α、IL-6表达增高。多种细胞因子和化学因子,如TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-1β、resistin、IL-8、IL-10、IL-12、IL-18、lymphotoxins、TGF-β、MIP-1α、MCP-1、MIP-1α、MIP-1β、MIP-2失调引起炎症诱导胰岛素抵抗发生。
移植排斥(Transplant Rejection,TR)是由于移植组织被接受者免疫系统排斥,从而破坏移植组织。Th1和Th2在移植组织的免疫应答中发挥重要的作用,Th1细胞因子(IFN-γ和IL-2)导致移植排斥活化,而Th2细胞因子(IL-4和IL-10)使移植接受和耐受。移植接受相关因子有IL-4、IL-6、IL-10、IL-15,而与移植排斥排斥相关的因子有IL-1、IL-2、IFN-γ、TNF-α。
动脉粥样硬化(Atherosclerosis)是一种先天性免疫和适应性免疫机制都参与的动脉壁慢性、进行性、动态的炎症性疾病,首先因为血清中过度的低密度脂蛋白导致大范围或中范围动脉的局部炎症,免疫应答在动脉粥样硬化所有阶段起关键作用。动脉粥样硬化与MS及RA相似,是一种Th1疾病,调节动脉粥样硬化的免疫炎症反应通过不同的信号通路被调节,其中IL-10和TGF-β起着关键作用(Tedgui A等,Physiol Rev.2006,86:515–581.)。目前研究显示,促进动脉粥样硬化发生发展相关的细胞因子有IL-1、IL-12、IL-18、MIF、IFN-γ、TNF-α,M-CSF,这些因子在脉粥样硬化斑块有高表达量,而抑制疾病的发生发展的细胞因子,如IL-4、IL-10、IL-33、TGF-β,在动脉粥样硬化患者中表达下降。
炎症性肠疾病(Inflammatory Bowel Disease,IBD)涉及肠胃道的系统性炎症疾病,包括克罗恩病(CD)、溃疡性结肠炎(UC)和未定型结肠炎,指一组由胃肠道炎症为特征的慢性疾病,涉及众多相关的细胞免疫和体液免疫反应的免疫机制紊乱。IBD的发病主要原因不是很清楚,其严重程度与细胞因子有很大的相关性,促炎细胞因子(如TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、IL-17、IL-23)和抗炎因子(如IL-4、IL-10、IL-11、IL-13)的失衡,在介导和调节炎症反应中发挥了关键作用。
强直性脊柱炎(Ankylosing spondylitis,AS)是一种伴随不同的外周关节和非关节参与的慢性炎症性的中轴骨疾病,主要影响脊柱的关节和骨盆的骶髂关节,并可能导致最终的脊柱融合,且女性发病率高于男性三倍。AS以骶髂关节炎为特征,伴随附着点和脊椎的炎症。AS的发病机制未彻底了解,但近年来大量研究显示AS基本上是一个遗传病,与HLA-B27存在密切联系,并且免疫机制起着关键的作用。炎性因子IL-6和TNF-α促进AS的炎症反应,研究显示AS患者血清中TNF-α、IL-6和TGF-β显著升高,IL-1β、sIL-2R、M-CSF和VEGF在AS患者体内也升高(Mattey DL等,Arthritis Res Ther.2012,14:R127.)。AS患者的PBMC细胞中IL-17阳性和IL-22阳性CD4+T细胞的百分率增加,导致PBMC受刺激后分泌更多IL-17,参与关节炎的炎症反应。
甲状腺功能亢进症(hyperthyroidism,简称甲亢)一般涉及甲状腺过度活跃,是指甲状腺本身的病变引发的甲状腺毒症,由甲状腺产生和分泌过多的游离的甲状腺激素、三碘甲状腺氨酸(T3)和/或甲状腺素(T4)引起。甲亢的病因主要是弥漫性毒性甲状腺肿(Graves disease,GD)、多结节性毒性甲状腺肿和甲状腺自主高功能腺瘤,其中GD是最常见的病因。GD是一种自身免疫性甲状腺疾病,细胞因子在自身免疫性甲状腺疾病中起到重要作用。甲状腺滤泡细胞产生的细胞因子(如IL-6、TNF-α)对T细胞和B的增殖分化非常关键。研究显示,甲亢患者血清中IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α的表达显著升高,且TNF-α能持续放大炎症,产生更多其他细胞因子,如IL-2、IL-6和PAF(platelet activating factor)(B AVCI等,J tubitak gov tr.1999,29:25-29.)。GD患者中IL-4、IL-10和IFN-γ表达量显著升高。GD甲亢患者血清中表达升高的细胞因子反应了Th1和Th2细胞的活化及相互间的作用。这与甲状腺的持续炎症反应和破坏过程一致。
乔本氏甲状腺炎(Hashimoto's thyroiditis,HT)或者称为慢性淋巴细胞甲状腺炎是一种器官特异性自身免疫疾病,其甲状腺受到多种细胞和抗体介导的免疫反应攻击。有报道显示HT以Th1应答为主要应答,其患者体内Th1细胞因子(如IL-1β,IL-2,IFN-γ)的mRNA表达上调,说明HT主要是T细胞介导的细胞毒性应答过程。研究显示,在HT患者的外周血中表达IL-17和IL-22的T细胞数目增加,而甲状腺内IL-17和IL-22表达上调(N Figueroa-Vega等,J ClinEndocrinol Metab.2010,95:953-962.),IL-23R+细胞数目增多,血清中IL-2,IL-6,IL-12,IL-15,IL-23,IFN-γ浓度升高。
再生障碍性贫血(Aplastic anemia,AA)是由于造血干细胞的减少而引起外周血中和发育不全的骨髓中每种血细胞(即红细胞,白细胞和血小板)都降低的一种疾病。虽然AA是血液系统中一直罕见的疾病,但其发病机制非常复杂,大量研究可说明AA是一种自身免疫疾病,其发病机制涉及异常的造血微环境、造血干细胞增殖分化缺乏和免疫紊乱,其中T细胞亚群的紊乱和功能失调起着关键作用。研究显示,在AA中Th1细胞处于极化状态,特异性转录因子T-bet及其效应细胞因子IFN-γ、IL-2和TNF-α表达上调;Th17细胞增多,而且IL-17及其特异转录因子RORγt在mRNA和胞质蛋白水平都升高(Du HZ等,J ClinImmunol.2013,33:436-445.)。IL-27在AA患者中表达升高,且IL-27可加强Th1细胞的分化和增殖。
白细胞介素37(IL-37)是IL-1家族中一个新成员(Kumar S等,J Biol Chem.2000,275:10308-10314)。目前,IL-37发现了五个异构体,它们是通过IL-37基因的变异剪接而形成,分别命名为IL-37a到e,其中IL-37b是最长的异构体,其余异构体则分别缺失1到3外显子不等,IL-37a拥有由IL-37基因外显子3所编码的独特N末端(Busfield SJ等,Genomics.2000,66:213)。在体内合成的IL-37是前体蛋白,经caspase-1和/或elastases切除N端前肽而成为成熟蛋白。不同的IL-37异构体表达在不同的组织,如IL-3a在大脑,IL-37b在肾脏,IL-37c在心脏,IL-37d和e则在骨髓和睾丸中,除了IL-37a仅仅表达在大脑外,其余异构体均可见在外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)。
IL-37是作为前体蛋白被合成并保存在胞浆内,在炎症的刺激下,前体蛋白被切割并释放到胞外作为配体或易位到细胞核作为转录因子。IL-37b、c、d和e之间的异构体存在同样的蛋白酶竞争抑制和功能调节。鉴别不同的前体在不同的组织和不同类型的细胞表达,将有助于澄清IL-37异构体相互调节的复杂网络,例如IL-37a是唯一在大脑中表达的异构体,因而它不能受其他IL-37异构体的调节。
目前,针对IL-37的抗炎作用已有一些研究,但并没有相关研究明确揭示其对RA、SLE、AD、CD、银屑病、MS、哮喘、糖尿病、TR、动脉粥样硬化、IBD、AS、甲亢、HT和AA疾病的治疗作用。因此,本领域需要相关研究来揭示IL-37对上述疾病的治疗作用。
发明内容
本发明人经过大量实验进行深入研究,发现IL-37对RA、SLE、AD、CD、银屑病、MS、哮喘、糖尿病、TR、动脉粥样硬化、IBD、AS、甲亢、HT和AA疾病具有明显的治疗作用,可用作治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物,据此完成本发明。
本发明具体包括以下内容:
在第一方面,本发明提供一种用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物,所述药物以白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽为活性成分;任选地,还包括药学上可接受的载体。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述变异体是白细胞介素37或其衍生物连接糖和/或脂肪PEG修饰侧链得到的功能与白细胞介素37相同或相似的修饰肽。
优选地,所述截短多肽是包括如SEQ ID NO:1中部分氨基酸序列的活性片段的截短多肽。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
优选地,所述药物经口服或非肠胃方式服用。
优选地,所述非肠胃方式服用包括局部、关节腔、动脉、肌肉内、皮下、骨髓内、囊内、心室内、静脉、腹膜内、粘膜或鼻腔注射服用。
优选地,所述药物的制剂形式为药丸、药片、注射剂、胶囊、液体、胶体、糖衣丸、糖浆、浆体或悬浮液。
在第二方面,本发明提供一种如第一方面所述的药物的制备方法,所述方法包括制备白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽作为药物的活性成分的步骤;任选地,还包括将所述活性成分与药学上可接受的载体混合制成药物制剂形式的步骤。
优选地,所述白细胞介素37通过原核细胞表达系统进行表达和分离纯化。
优选地,所述表达和分离纯化的方法为:将编码白细胞介素37的基因片段连入原核表达载体得到重组表达载体;将所述重组表达载体转化大肠杆菌,并筛选得到阳性克隆菌;大量培养所述阳性克隆菌,并用诱导物诱导白细胞介素37表达;超声破碎,并利用亲和层析进行分离纯化得到白细胞介素37重组蛋白。
优选地,所述原核表达载体为pET32a。
优选地,所述大肠杆菌菌株为E.coli Transetta(DE3)。
优选地,所述诱导物为异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷。
在本领域中,使用原核细胞表达白细胞介素37一直非常困难,要么表达不出蛋白,要么表达出的蛋白没有生物学活性。本发明成功地使用原核细胞表达了白细胞介素37,而且表达量大,并具有很强的生物学活性。可以使用该方法大量表达白细胞介素37用于制备药物。
在第三方面,本发明提供一种用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物,所述药物包含编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列;任选地,还包括药学上可接受的载体。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
优选地,所述核苷酸序列插入重组载体中。
优选地,所述重组载体来自质粒、粘粒、人工染色体、腺病毒、慢病毒或噬菌体和其它哺乳类细胞表达载体。
优选地,所述核苷酸序列或包含所述核苷酸序列的重组载体负载于脂质体及各种靶向载体。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
在第四方面,本发明提供一种白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽在制备用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物中的用途。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述变异体是白细胞介素37或其衍生物连接糖和/或脂肪PEG修饰侧链得到的功能与白细胞介素37相同或相似的修饰肽。
优选地,所述截短多肽是包括如SEQ ID NO:1中部分氨基酸序列的活性片段的截短多肽。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
在第五方面,本发明提供一种编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列在制备用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物中的用途。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
优选地,所述核苷酸序列负载于脂质体中。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
在第六方面,本发明提供一种具有编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列的重组载体在制备用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物中的用途。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
优选地,所述重组载体来自质粒、粘粒、人工染色体、腺病毒、慢病毒或噬菌体。
优选地,所述重组载体负载于脂质体中。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
在第七方面,本发明提供一种包含重组载体的宿主细胞在制备用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的药物中的用途,其中所述重组载体具有编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列。
优选地,所述白细胞介素37具有如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列。
优选地,所述衍生物是如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
优选地,所述核苷酸序列如SEQ ID NO:2所示。
优选地,所述重组载体来自质粒、粘粒、人工染色体、腺病毒、慢病毒或噬菌体。
优选地,所述重组载体负载于脂质体中。
优选地,所述宿主细胞为原核细胞或真核细胞。
优选地,所述原核细胞包括大肠杆菌、芽孢杆菌和链霉菌。
优选地,所述真核细胞包括酵母细胞、昆虫细胞、植物细胞和哺乳动物细胞。
优选地,所述疾病包括类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血。
本发明证实了IL-37对RA、SLE、AD、CD、银屑病、MS、哮喘、糖尿病、TR、动脉粥样硬化、IBD、AS、甲亢、HT和AA疾病具有明显的治疗作用,基于IL-37对上述疾病的治疗作用制备的药物,可用于治疗自身免疫或慢性非感染性炎症疾病,并取得较好的治疗效果。
附图说明
图1显示IL-37在E.coli Transetta(DE3)中的表达和鉴定结果。其中,图1A为IL-37的PCR产物电泳检测结果图(其中泳道Mr为DNA Marker,泳道1-5为从PBMC cDNA中克隆的IL-37阳性产物(去信号肽),泳道6为阴性对照);图1B为IL-37的PCR产物测序结果与NCBI公开的序列BLAST比对结果,验证克隆IL-37的PCR产物序列完全正确;图1C为SDS-PAGE考马斯亮蓝染色检测E.coliTransetta(DE3)表达IL-37的结果图,其中泳道Mr为标准分子量蛋白,泳道A为诱导前阳性菌株的破碎液,泳道B和C为诱导后阳性菌株的破碎液,结果显示E.coliTransetta成功表达IL-37重组蛋白;图1D为SDS-PAGE考马斯亮蓝染色检测纯化的IL-37蛋白结果图,其中泳道Mr为标准分子量蛋白,2ul、4ul和8ul对应的泳道分别是各自数值表示的蛋白上样量的电泳结果,结果显示纯化效果良好;图1E为重组蛋白IL-37的免疫印迹鉴定结果图,用抗IL-37抗体进行Westen blot检测IL-37重组蛋白,其中泳道Mr为标准分子量蛋白,1.6ug、0.8ug和0.4ug对应的泳道分别是各自数值表示的蛋白上样量的电泳结果。
图2显示IL-37腺病毒表达系统的构建及体内、体外鉴定IL-37表达。其中,图2A为病毒穿梭载体pShuttle-IRES-hrGFP2的图谱;图2B为L-37克隆至pShuttle-IRES-hrGFP2中PCR鉴定结果图,其中Mr为DNA Marker,1、2、3、4和5泳道分别为PCR产物,Shuttle-IRES-hrGFP2-IL-37重组质粒目的基因IL-37的PCR产物为860bp;图2C为pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37重组质粒Pme I线性化后鉴定结果图,其中泳道Mr为DNA Marker,泳道1为pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37重组质粒,泳道2和3为pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37用Pme I酶切后的产物,和预期结果一致;图2D为腺病毒同源重组质粒的PacI酶切产物鉴定结果图,其中泳道Mr为DNA Marker,泳道1为Pac I酶切后产物,大约分别为30kb和4.5kb,与预期大小一致;图2E为IL-37体内表达的鉴定结果图,其中表达IL-37的腺病毒(Ad-IL-37)和表达空载体的腺病毒(Ad-EV)注射DBA小鼠关节腔3天,利用小鼠活体成像系统(IVIS)检测小鼠关节Ad-IL-37和Ad-EV的GFP荧光信号,转Ad-EV的小鼠呈GFP荧光,说明质粒呈GFP阳性,转Ad-IL-37的小鼠呈GFP荧光,说明IL-37-GFP融合蛋白表达成功;图2F为IL-37体外表达的鉴定结果图,表达IL-37的腺病毒(Ad-IL-37)和表达空载体的腺病毒(Ad-EV)感染A549细胞3天,荧光显微镜观察Ad-IL-37和Ad-EV的GFP荧光信号。
图3显示体外IL-37重组蛋白抑制DBA小鼠免疫细胞炎性细胞因子的表达的结果。其中,图3A为qPCR检测重组IL-37蛋白显著抑制LPS激活的外周血PBMC表达TH1、TH17细胞因子;图3B为qPCR检测重组IL-37蛋白显著抑制LPS激活的外周血CD4+T表达TH1细胞因子;图3C为qPCR检测,重组IL-37蛋白显著抑制腹腔巨噬细胞表达IL-1β、IL-6、INOS炎性因子;(*P<0.05;**P<0.01)。
图4显示IL-37抑制II型胶原蛋白诱导RA的疾病进程结果图。II型胶原诱导DBA小鼠RA(CIA),关节腔注射表达IL-37的腺病毒(Ad-IL-37)和空载体的腺病毒(Ad-EV);其中,图4A为Ad-IL-37明显降低CIA小鼠的发病率,延迟了RA的发病时间,显著抑制CIA小鼠关节肿胀和平均临床得分;图4B为Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠右后肢图片;图4C为Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节组化评分,Ad-IL-37显著抑制膝关节滑膜炎、血管翳的形成以及软骨和骨破坏;图4D为Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节HE染色,其中ST代表滑膜组织,JC代表关节腔,C代表软骨,B代表骨;关节腔未注射表达IL-37腺病毒组小鼠膝关节滑膜明显增生,滑膜和半月板可见大量炎性细胞浸润,软骨和骨破坏严重。关节腔未注射表达IL-37腺病毒组小鼠膝关节滑膜组织和半月板完整,软骨和骨表面光滑,未见炎性细胞侵蚀;图4E为Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠脾脏照片,Ad-EV组小鼠小鼠脾脏肿大,Ad-IL-37组小鼠脾脏未见异常;图4为F为Ad-IL-37组小鼠显著抑制CIA小鼠脾脏肿大;(*P<0.05;**P<0.01)。
图5显示IL-37抑制CIA炎性细胞因子的表达结果图。其中,图5A显示与Ad-EV组相比,ELISA检测Ad-IL-37显著抑制CIA血清和滑膜液上清IgG、IgG2a抗体的产生,抑制IgG2a/IgG1的比例;图5B显示ELISA检测Ad-IL-37显著抑制血清和滑膜液上清胶原特异性IgG抗体的产生;图5C显示ELISA检测Ad-IL-37显著抑制血清中TH1细胞因子IL-1β、IL-6、IFN-γ的表达;图5D为qPCR检测Ad-IL-37显著抑制外周血PBMC表达TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ、INOS、IL-17的表达;图5E显示ELISA检测Ad-IL-37显著抑制滑膜液中TH1细胞因子IL-1β、IL-6、IFN-γ的表达;图5F显示qPCR检测Ad-IL-37显著抑制滑膜组织TNF-α、IL-1β、IL-6、INOS、P38的表达,且显著上调TH2细胞因子IL-4的表达;图5G为qPCR检测滑膜液中巨噬细胞表达TNF-α、IL-1β、IL-6、INOS的表达;(*P<0.05;**P<0.01)。
图6显示RA和健康人样本临床试验数据和人口统计学特征、分析IL-37在RA和健康人的表达、IL-37抑制炎性因子的表达与临床指标相关性的结果图。其中,图6A为研究样本的临床试验数据和人口统计学特征:RA样本80例,其中男性17例,女性63例,平均年龄45.6岁,28个关节平均得分6.3分,类风湿因子(RF)平均值127.9IU/ml,C反应蛋白(CRP)6.9mg/ml,抗环瓜氨酸肽抗体(Anti-CCP)浓度63.6U/ml,血沉(ESR)27.6mm/h;正常人样本65例,其中男性30例,女性35例;平均年龄40岁,血沉5.8mm/h;图6B为IL-37在类风湿性关节炎患者血清中的表达,ELISA检测,与正常人(对照)相比,RA患者血清中IL-37表达升高,具有显著差异性;图6C为IL-37在类风湿性关节炎患者PBMC的表达,qPCR检测,与正常人相比,IL-37在RA患者PBMC中高表达且具有显著差异性;图6D显示IL-37在RA患者血清表达升高与临床评分DSA28、C反应蛋白(CRP)、类风湿因子(RF)、血沉(ESR)、抗环瓜氨酸肽抗体(Anti-CCP)显著正相关;IL-37在RA患者PBMC表达升高与临床评分DSA28、C反应蛋白(CRP)、血沉(ESR)显著正相关;图6E显示IL-37抑制RA患者PBMC和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达且具有显著性差异;图6F显示IL-37抑制RA患者PBMC和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达与临床评分DSA28具有显著相关性;(*P<0.05;**P<0.01)。
图7显示体外IL-37重组蛋白抑制RA患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图7A为分离健康人、RA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制RA患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图7B显示分离健康人、RA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制RA患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图7C显示分离健康人、RA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对RA患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图7D显示分离健康人、RA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对RA患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图8显示体外IL-37重组蛋白抑制SLE患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图8A显示分离健康人、SLE患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制SLE患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图8B显示分离健康人、SLE患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制SLE患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图8C显示分离健康人、SLE患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对SLE患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图8D显示分离健康人、SLE患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对SLE患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图9显示体外IL-37重组蛋白抑制AD患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图9A显示分离健康人、AD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制RA患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图9B显示分离健康人、AD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制RA患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图9C显示分离健康人、AD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选αβ+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对RA患者αβ+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图9D显示分离健康人、AD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD11c+DC细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对AD患者CD11c+DC细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图10显示体IL-37外重组蛋白抑制CD患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图10A显示分离健康人、CD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制CD患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图10B显示分离健康人、CD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制CD患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图10C显示分离健康人、CD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对CD患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图10D显示分离健康人、CD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对CD患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图11显示体外IL-37重组蛋白抑制Psoriasis患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图11A显示分离健康人、Psoriasis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制Psoriasis患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图11B显示分离健康人、Psoriasis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制Psoriasis患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图11C显示分离健康人、Psoriasis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对Psoriasis患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图11D显示分离健康人、Psoriasis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD11c+DC细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对Psoriasis患者CD11c+DC细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图12显示体外IL-37重组蛋白抑制MS患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图12A显示分离健康人、MS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制MS患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图12B显示分离健康人、MS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制MS患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图12C显示分离健康人、MS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对MS患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图12D显示分离健康人、MS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对MS患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图13显示体外IL-37重组蛋白抑制asthma患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图13A显示分离健康人、asthma患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制asthma患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图13B显示分离健康人、asthma患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制asthma患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图13C显示分离健康人、asthma患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对asthma患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图13D显示分离健康人、asthma患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对asthma患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图14显示体外IL-37重组蛋白抑制diabetes患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图14A显示分离健康人、diabetes患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制diabetes患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图14B显示分离健康人、diabetes患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制diabetes患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图14C显示分离健康人、diabetes患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对diabetes患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图14D显示分离健康人、diabetes患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对diabetes患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图15显示体外IL-37重组蛋白抑制TR患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图15A显示分离健康人、TR患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制TR患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图15B显示分离健康人、TR患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制TR患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图15C显示分离健康人、TR患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对TR患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图15D显示分离健康人、TR患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对TR患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图16显示体外IL-37重组蛋白抑制Atherosclerosis患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图16A显示分离健康人、atherosclerosis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制atherosclerosis患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图16B显示分离健康人、atherosclerosis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制atherosclerosis患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图16C显示分离健康人、atherosclerosis患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD11c+DC细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对atherosclerosis患者CD11c+DC细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图16D显示分离健康人、atherosclerosi患者s外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD34+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对atherosclerosis患者CD34+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图17显示体外IL-37重组蛋白抑制IBD患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图17A显示分离健康人、IBD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制IBD患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图17B显示分离健康人、IBD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制IBD患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图17C显示分离健康人、IBD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对IBD患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图17D显示分离健康人、IBD患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对IBD患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图18显示体外IL-37重组蛋白抑制AS患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图18A显示分离健康人、AS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制AS患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图18B显示分离健康人、AS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制AS患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图18C显示分离健康人、AS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对AS患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图18D显示分离健康人、AS患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对IBD患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图19显示体外IL-37重组蛋白抑制甲亢患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图19A显示分离健康人、甲亢患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制甲亢患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图19B显示分离健康人、甲亢患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制甲亢患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图19C显示分离健康人、甲亢患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对甲亢患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图19D显示分离健康人、甲亢患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对甲亢患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图20显示体外IL-37重组蛋白抑制HT患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图20A显示分离健康人、HT患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制HT患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子;图20B显示分离健康人、HT患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制HT患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图20C显示分离健康人、HT患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对HT患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图20D显示分离健康人、HT患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对HT患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
图21显示体外IL-37重组蛋白抑制AA患者免疫细胞炎性细胞因子表达的结果图。其中,图21A显示分离健康人、AA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD3+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制AA患者CD3+T细胞表达炎性细胞因子;图21B显示分离健康人、AA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD8+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37显著抑制AA患者CD8+T细胞表达炎性细胞因子;图21C显示分离健康人、AA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD4+T细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对AA患者CD4+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;图21D显示分离健康人、AA患者外周血单核细胞,流式细胞仪分选CD19+B细胞,分别加入重组蛋白IL-37刺激6h,提取细胞RNA,qPCR检测,重组蛋白IL-37对AA患者CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响;(*P<0.05;**P<0.01)。
具体实施方式
下面通过具体实施方式并结合实施例和附图,对本发明的发明内容做详细描述和解释说明。除非另有定义,本文使用的所有技术和科学名词与本领域技术人员通常理解的意义相同。尽管与本文描述相类似或等同的方法和材料可以用于权利要求的实施或测试,以下描述了合适的方法和材料。文中提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均通过引用全文并入本文。有冲突的情况中,由本说明书包括定义在内来决定。此外,这些材料、方法和实例仅用于说明并非意在限制。
1、本发明的白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽
本发明的白细胞介素37(IL-37)作广义的理解,是指与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列具有相同或相似活性的氨基酸序列、多肽或者蛋白质。并不局限于特定的氨基酸序列。但是最优选地,是指SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列(该序列是genbank登录号为NP_055254的蛋白质的46-218位氨基酸,也就是去除前端信号肽后的部分),当然本发明的IL-37也可以是指登录号为NP_055254的蛋白质,因为本领域的技术人员知道其前端信号肽并不影响后面的肽段(46-218位氨基酸)发挥功能。
本发明的IL-37衍生物作广义的理解,是指如SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列取代、缺失和/或插入一个或多个氨基酸并具有与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相同或相似活性的氨基酸序列。
所述取代、缺失和/或插入一个或几个氨基酸而获得具有相同功能的衍生物的技术是本领域技术人员公知的,例如可以是进行非极性氨基酸间或是极性氨基酸间的取代。
具体地,取代可以为保守性取代,即在不实质性改变与原有序列的结构有关的特征的基础上,将特定的氨基酸残基用具有类似的物理化学特征的残基取代。例如,只要取代氨基酸不破坏原有序列中存在的螺旋结构,或不破坏赋予原有序列特征的其他种类的二级结构,可为任何取代。
保守性取代一般可用生物学体系合成(细胞表达)或化学肽合成导入。通过化学肽合成来进行时,取代基中可含有非天然的氨基酸残基,也可含有肽模仿物。
更具体地,保守性取代典型但非限定性的例子可以是下列各组氨基酸的组内氨基酸间的互相取代:亮氨酸、异亮氨酸、正亮氨酸、缬氨酸、正缬氨酸、丙氨酸、2-氨基丁酸、蛋氨酸、O-甲基丝氨酸、叔丁基甘氨酸、叔丁基丙氨酸及环己基丙氨酸组成的组;天冬氨酸、谷氨酸、异天冬氨酸、异谷氨酸、2-氨基己二酸及2-氨基辛二酸组成的组;天冬酰胺及谷氨酰胺组成的组;赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸、2,4-二氨基丁酸及2,3-二氨基丙酸组成的组;脯氨酸、3-羟基脯氨酸及4-羟基脯氨酸组成的组;丝氨酸、苏氨酸及高丝氨酸组成的组;苯丙氨酸及酪氨酸组成的组。此外,上述组中的某一种氨基酸可与其它组的氨基酸互换,为保持本发明的蛋白质的生物学功能,可以参考氨基酸的亲水指数(Kyte等,J.Mol.Biol.,157:105-131(1982))。
一般来讲,与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列同源性越高的多肽或者蛋白质,其生物学活性与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列越相近,比如可以是与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列具有约90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上、99%以上、99.1%以上、99.2%以上、99.3%以上、99.4%以上、99.5%以上、99.6%以上、99.7%以上、99.8%以上、99.9%以上同源性的氨基酸序列。
本发明的IL-37的衍生物包括在SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列的基础上添加氨基酸得到的多肽,例如N端添加CS、GSRDDDK、GSRIEGR或其他添加或替代的序列。本发明还可能包括添加利于纯化的多肽序列,例如剪切识别序列(凝血酶、肠激酶或因子Xa识别序列)。
本发明的IL-37的变异体作广义的理解,是指白细胞介素37或其衍生物连接糖和/或脂肪PEG修饰侧链得到的功能与白细胞介素37相同或相似的修饰肽。蛋白质连接糖侧链得到糖蛋白,连接脂肪PEG修饰侧链得到脂蛋白,因此本发明的修饰肽相应可以是糖蛋白(或糖肽)或者脂蛋白(或脂肽)。
所谓糖蛋白,针对本发明是指白细胞介素37或其衍生物加成至少1个糖链得到的,并无特别限定,只要所加成的糖链对本发明的白细胞介素37或其衍生物的生物学活性没有负面影响即可。优选实施方式中,本发明的糖蛋白,为具有N结合型糖链或O结合型糖链的糖蛋白质。糖蛋白中,糖链与蛋白质中的氨基酸残基,可为直接结合,也可为通过连结子(linker)而结合。糖链与氨基酸的结合部位并无特别限制,优选为在糖链的还原末端结合氨基酸。
所谓脂蛋白,针对本发明是指白细胞介素37或其衍生物加成至少1个脂肪链得到的,并无特别限定,只要所加成的脂肪链对本发明的白细胞介素37或其衍生物的生物学活性没有负面影响即可。
本发明的IL-37的截短多肽作广义的理解,是指包括如SEQ ID NO:1中部分氨基酸序列的活性片段的截短多肽,具体的可以是指在SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列的N端或者C端缺少一个或者多个氨基酸得到的、与SEQ ID NO:1所示的氨基酸序列相比其生物学活性没有实质性改变的多肽。
2、本发明的编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列
本发明编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列可以完全相同于如SEQID NO:2所示的核苷酸序列,也可以由于遗传密码的简并性,不完全等同于上述核苷酸的编码序列。例如,根据每个具体的原核宿主或者真核宿主所使用的密码子的频率不同,可以选择相应的密码子,从而提高所述的多核苷酸在相应的宿主中表达效率。也可以为了获得比天然的核苷酸序列具有更好性能的核苷酸序列(如更长的半衰期)而转换密码子。
需要注意的是,本发明的如SEQ ID NO:2所示的核苷酸序列编码如SEQ IDNO:1所示的氨基酸序列。但是,如上所述,本发明白细胞介素37还可以产生出其衍生物和截短多肽,因此本发明的核苷酸序列还包括任何编码其衍生物和截短多肽的核苷酸序列。
本发明所提供的白细胞介素37或其衍生物及编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列,是分离的蛋白或其免疫性片段及核苷酸序列。所述“分离的”是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的物质,原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的核苷酸或蛋白或多肽氨基酸序列是没有分离纯化的,但同样的核苷酸或蛋白或多肽如果从天然状态中与共同存在的其它物质分开,则为分离纯化的。这样的核苷酸可能是某一载体的一部分,也可能这样的核苷酸或蛋白或多肽是某一组合物的一部分,既然载体或组合物不是它们的天然环境的成分,这些核苷酸或蛋白多肽仍然是分离的。
本发明的核苷酸序列能用本领域已有的方法获得。这些技术包括但不局限于:(1)人工化学合成DNA序列;(2)通过构建cDNA文库而获得所需的核苷酸序列;(3)PCR扩增技术。例如,本发明的编码IL-37的核苷酸序列可以依据标准的PCR扩增技术将cDNA、mRNA或者基因组DNA作为模板,并选取合适的寡核苷酸引物扩增得到。这样得到核苷酸可以克隆至合适的载体中,然后利用在所述载体中的复制得到。也可以通过标准DNA合成技术得到,例如,使用可以按本领域熟知的固相亚磷酸酰胺三酯法在DNA合成仪上合成。
本发明的编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列可以插入适合的载体中组成重组载体,本发明的重组载体可以是普通载体或表达载体等。其中普通载体主要用于各种基因组文库和cDNA文库的建立。表达载体主要用于研究基因的表达或是用于大量生产一些有用的转录产物或蛋白质,表达载体中应含有适当的启动子、核糖体结合位点和终止子等。为了便于表达的产物在细胞中定位,在多肽编码序列上游可加入适当的前导序列。必要时,为了提高编码本发明白细胞介素37或其衍生物的DNA在高等真核细胞中的转录效率,可在载体中插入增强子序列。合适载体和启动子的选择为本领域技术人员周知。具体地,术语“载体”指本领域熟知的质粒、粘粒、人工染色体、腺病毒、慢病毒或噬菌体。
粘粒又称柯斯质粒(Cosmid),是一类由人工构建的含有λDNA粘性末端cos序列和质粒复制子的杂种质粒载体。它是为克隆和增殖真核基因组DNA的大区段而设计的,是组建真核生物基因文库及从多种生物中分离基因的有效手段。
人工染色体(artificial chromosome)指人工构建的含有天然染色体基本功能单位的载体系统。包括酵母人工染色体(YAC)、细菌人工染色体(BAC)、P1派生人工染色体(PAC)、哺乳动物人工染色体(MAC)和人类游离人工染色体(HAEC)。
本发明编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列或包含所述核苷酸序列的重组载体负载于脂质体中,通过脂质体进行转运进入细胞,然后从脂质体中释放出来,在细胞内表达白细胞介素37或其衍生物,并发挥相应功能。
脂质体(liposome)是一种人工膜,在水中磷脂分子亲水头部插入水中,脂质体疏水尾部伸向空气,搅动后形成双层脂分子的球形脂质体,直径25~1000nm不等。脂质体可用于转基因,或制备的药物,利用脂质体可以和细胞膜融合的特点,将药物送入细胞内部。药剂学定义脂质体(liposome)是指将药物包封于类脂质双分子层内而形成的微型泡囊体。
目前,已经由很多转运核酸类药物的脂质体开发出,可以应用于本发明进行对编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列或包含所述核苷酸序列的重组载体的转运。比如,美国专利申请公布号US2010/0151573A1,及中国发明专利申请公布号CN103194489A、CN1473621A和CN101120921A,均公开了相应的脂质体类型的药物转运载体。
本发明的药物活性成分还可以通过适合的肿瘤靶向药物载体系统进行转运,比如生物大分子(例如血清蛋白、脂蛋白、纤维蛋白原和运铁蛋白等)、合成大分子及单克隆抗体等大分子载体系统,脂质体、纳米微粒、乳剂、微泡及微球等微粒载体系统。
在药物运输系统中,靶向载体是近年来的热点,目前可作为主动靶向的靶向载体有抗体、多肽、叶酸、多糖和核酸适体等,本发明的药物活性成分也可以通过上述靶向载体进行转运,实现靶向给药的目的,提高给药靶向性和药效的最优化。
3、本发明的宿主细胞及蛋白表达、纯化
本发明的编码白细胞介素37或其衍生物的核苷酸序列或者包含所述核苷酸序列的重组载体可以转化适当的宿主细胞,以使其能够表达人类分泌性细胞因子的蛋白质。该宿主包括但不限于:原核宿主,例如大肠杆菌、芽孢杆菌属和链霉菌属等;真核宿主,诸如:酵母属、曲霉属、昆虫细胞(例如果蝇S2和草地夜蛾Sf9)、植物细胞(比如来源于菜籽、大豆、棉花、红花或亚麻等油料作物的细胞)和动物细胞的细胞系。
典型但非限定性的大肠杆菌,包括:大肠杆菌K-12菌株(诸如大肠杆菌C600、ATCC23724、大肠杆菌HB101NRRLB-11371、ATCC-33694等)。
典型但非限定性的酵母细胞,包括酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)、粟酒裂殖酵母(Schizosaccharomyces pombe)、汉逊酵母属(Hanseula)或巴氏毕赤酵母(Pichia pastoris)。
典型但非限定性的哺乳动物宿主细胞系,包括:COS-7系猴肾细胞、L细胞、C127细胞、3T3细胞、中国仓鼠卵巢(CHO)细胞、HeLa细胞和BHK细胞系等。
将含有本发明的核苷酸序列的重组载体导入上述宿主细胞的方法是本领域技术人员公知的,包括但不限于:氯化钙介导的转化、脂质体转化、磷酸钙转染、DEAE-15葡聚糖介导的转染、电穿孔、显微注射、粒子轰击法或基因枪方法(Sambrook,J.(1989),Molecular Cloning,a Laboratory Manual,Cold SpringHarbor Press),在适当的培养条件与培养基中培养经转化的宿主菌株或细胞,使其生长到恰当的细胞密度之后,用适当的方法(例如温度转变或化学药品诱导)诱导所选择的启动子,并将细胞再培养一段时间。针对不同的宿主菌株或细胞以及所表达的目的蛋白或多肽的性质选择相应的培养条件和培养基在本领域技术人员知识范围之内。当宿主细胞为原核细胞如大肠杆菌时,能吸收DNA的感受态细胞可在指数生长期后收集,用CaCl2法处理,所用步骤是本领域众所周知的,也可用电穿孔的方法处理。当宿主是真核细胞时,可选择以下转染方法:磷酸钙共沉淀法、常规机械方法如显微注射、电穿孔、脂质体包装等。获得的转化子可以用常规方法培养,来表达本发明的核苷酸序列所编码的蛋白或多肽。
本发明还提供一种生产白细胞介素37或其衍生物的方法:在适于表达的条件下,培养含有编码本发明的核苷酸序列或其片段的宿主细胞;从所述细胞培养物中获得核苷酸序列编码的蛋白或多肽。上述方法中的重组蛋白或多肽可包被于细胞内、细胞外或在细胞膜上表达或分泌到细胞外。如果需要,可利用其物理的、化学的和其它特性通过各种分离方法分离和纯化重组蛋白或多肽。具体地说,在转化宿主细胞并在被转化的宿主细胞生长到适当的细胞密度后,用适当的方法(如温度变动或化学特质诱导)诱导启动子,然后继续培养。
培养完成后,可用离心法收集细胞,并用任何已知的方法,这些方法是本领域技术人员所熟知的,如冻融法、超声处理法、渗透破菌、溶菌酶溶解法或机械破碎法破碎细胞。可以用各种已知的方法从宿主细胞培养物中回收和纯化本发明的蛋白或多肽或其片段或融合蛋白或多肽,这些方法包括硫酸铁或乙醇沉淀法、酸萃取法、超离心、超滤法、离子交换层析法、磷酸纤维层析法、疏水相互作用层析法、凝胶过滤法、亲和层析法、高效液相层析和其它各种液相层析技术或这些方法的结合。
4、药学上可接受的载体
本发明提到的药学上可接受的载体是指对本发明活性成分(白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽,或者它们的编码序列)具有载运作用、保护作用或其他作用的成分。具体可以是指无毒的载体、佐剂或媒介物,其不会破坏与其一起配制的活性成分的药理学活性。可用于本发明组合物中的药学上可接受的载体、佐剂或媒介物包括,但不限于:离子交换剂,氧化铝,硬脂酸铝,卵磷脂,血清蛋白例如人血清白蛋白,缓冲物质如磷酸盐类,甘氨酸,山梨酸,山梨酸钾,饱和植物脂肪酸的偏甘油酯混合物,水,盐类或电解质类例如硫酸鱼精蛋白、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠、锌盐,胶体二氧化硅,三硅酸镁,聚乙烯吡咯烷酮,基于纤维素的物质,聚乙二醇,环糊精类,羧甲基纤维素钠,聚丙烯酸酯类,蜡类,聚乙烯-聚氧丙烯-嵌段共聚物,聚乙二醇和羊毛脂。
特别地,由于本发明的活性成分白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽属于蛋白类物质,因此药学上可接受的载体优选包括蛋白稳定剂。此外,上述的脂质体也可以认为是核酸类药物的药学上可接受的载体;赋形剂和其它有利于活性成分混合于制备剂利于药物服用的成分也属于药学上可接受的载体。
本发明的药物的制备方法可以是将本发明活性成分(白细胞介素37、其衍生物、变异体和/或截短多肽,或者它们的编码序列)与上述药学上可接受的载体进行适当混合得到药物制剂。制备药物制剂的方法是本领域技术人员公知的。
5、本发明的药物服用方法及制剂形式
本发明提供的方法制备的药物服用方法可以是口服(oral)或非肠胃服用(parenteral,又称胃肠外服用)。所述非肠胃服用方法包括局部、关节腔、动脉、肌肉内、皮下、骨髓内、囊内、心室内、静脉、腹膜内、粘膜或鼻腔注射等方式。
口服药物组合物可用本领域中药学上可接受的载体制备适当的口服剂量。这些载体使药物组合物以药丸、药片、注射剂、胶囊、液体、胶体、糖衣丸、糖浆、浆体、悬浮液或其它适合吸收的形式制备。
口服药物组合物可以通过活性成分与固体赋形剂混合得到,可通过研磨目标混合物,加工成小颗粒混合物,如果需要可添加适宜的其他化合物获得药片或糖衣丸核心。合适的赋形剂包括碳水化合物或蛋白填装物,如糖(乳糖、蔗糖、甘露糖醇或山梨糖醇);淀粉(来源玉米、小麦、大米、马铃薯或其他植物);纤维素(甲基化纤维素、羟丙基甲基纤维素或羧甲基纤维素钠);粘胶(阿拉伯树胶或黄芪胶);蛋白(明胶或胶原)。如果需要,可以添加分散剂和可溶剂,如(交联聚乙烯吡咯烷酮、琼脂、海藻酸或及其相应的盐类)。
糖衣丸核心可带有合适的外衣,如浓糖汁(阿拉伯胶、聚乙烯吡咯烷酮、卡波姆凝胶、聚乙二醇、二氧化钛、适宜的有机溶解剂或混合溶解剂)。染色剂和色素也可能被添加到药片或糖衣丸外衣,利于产品的鉴定或标明活性化合物的剂量。
用于口服的包括由凝胶组成的推进式(push-fit)胶囊,还有由凝胶和外衣(如甘油或山梨醇)组成软的、密封的胶囊。push-fit胶囊可包括活性成分以及填充剂和结合剂(乳糖或淀粉)和合适的稳定剂。在软胶囊中,这些活性成份可溶解或悬浮在适宜的液体中,如脂肪油、液体石蜡、含有或不含有稳定剂的液体聚乙二醇。
非肠胃形式服用的药物形式包括活性化合物的水溶物。用于注射,本发明的药物组合物制备成水溶液形式,优选的在生理相容的缓冲液中,如Hanks’s溶液、Ringer’s溶液或生理盐水。水悬浮液注射剂可包含增加悬浮液粘度的物质,如羧甲基纤维素钠、山梨醇和右旋糖酐。另外,活性成份的悬浮液可制备成合适的油状悬浮液注射剂。合适的亲脂性溶剂或载体包括脂肪油(芝麻油),或合成脂肪酸酯(油酸乙酯或甘油三酸酯)或脂质体。可选的,所述悬浮液也可含有适宜的稳定剂或增加化合物的可溶性以利于成高浓度溶液。药物组合物也可包含辅佐剂增强或调整免疫原性。
局部或鼻腔注射服用,针对特殊屏障的渗透剂可被添加在药物制备剂中。
本发明的药物成分可根据行业标准的生产流程进行大批量生产。
本发明的药物组合物可任选地包括常规的防腐剂例如季铵盐(如苯扎氯铵和苄索氯铵),葡萄糖酸氯己定,对羟基苯甲酸酯(如对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯),以及醇化合物(如氯丁醇和苯甲醇);和/或稳定剂如不含无机阳离子的抗坏血酸和生育酚。
本发明对活性成分在药剂中的含量,没有特别限制,只要发挥对文中所提到的疾病中的一种或任意多种的治疗或预防效果即可,并且可以根据每天优选的活性成分摄入量适当确定,该量优选为0.0005至100质量%,更优选为0.005至90质量%,并且特别优选为0.05至80质量%。
本发明的药物组合物的给药剂量和给药时间没有限制,可以是根据患者年龄、患者症状的严重性和其他条件等适当选择。
本发明的药物可以以单活性成分形式给予,或与其它药物组合给予。与并用药物组合的给药形式没有特别限制,只要在给药的时候本发明活性成分与并用药物组合就是可以接受的。
6、本发明的药物的适用对象:
本发明的药物适用于患有自身免疫或慢性非感染性炎症疾病的病人,包括但不限于患有类风湿关节炎、系统性红斑狼疮、特应性皮炎、银屑病、克罗恩病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎或再生障碍性贫血的病人,也适用于遗传显示的上述疾病的高发生风险的人群,还适用于患有相关疾病的动物(如狗、猫、牛、马、猪、绵羊、山羊、猴、兔、小鼠、大鼠、仓鼠等),包括用人工建模方法产生的患有相关疾病的动物。
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解,以下实施例仅为本发明的优选实施例,以便于更好地理解本发明,因而不应视为限定本发明的范围。对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换或改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件如Sambrook等人,《分子克隆实验指南》(第三版)(Cold Spring Harbor Laboratory(CSHL)Press,2001)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。所用的实验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂厂商购买得到的。
1实验材料来源:
1.1质粒和菌种:
原核表达载体pET-32a、pET-28a、pGEX-4T-1和pGEX-6P-2购于Invitrogen公司;E.coli Trans T1克隆菌、大肠杆菌Transetta(DE3)、大肠杆菌origami(DE3)、大肠杆菌Rosetta-gamiB(DE3)均购于北京全式金生物技术有限公司。
1.2主要试剂和工具酶:
质粒DNA小量提取试剂盒和DNA胶纯化试剂盒购于生工生物工程(上海)股份有限公司;Taq酶、DNA marker购于北京全式金生物技术有限公司;蛋白Marker购于Fermentas公司;限制性内切酶BamH I和Hind III、T4连接酶均购于Takara公司。
1.3鼠:
鼠(Mouse)来源于美国Jackson lab。
1.4主要仪器:
电泳仪(A101439,BIO-RAD,美国)
超纯水系统(Classic DI,ELGA,英国)
荧光定量PCR仪(7500fast,Applied Biosystem,美国)
制冰机(SANYO,日本)
倒置荧光显微镜(Olympus,日本)
激光扫描共聚焦显微镜(Leica,德国)
流式细胞仪(BD,美国)
离心机(Thermo Scientific,德国)
PCR扩增仪(BIO-RAD,美国)
转膜仪(BIO-RAD,美国)
凝胶成像系统(Carestream,美国)
二氧化碳孵育箱(Thermo Froma,美国)
加样器(Eppendorf,德国)
琼脂糖凝胶水平电泳槽(BIO-RAD,美国)
Westen blot垂直电泳槽(BIO-RAD,美国)
加热磁力搅拌器(IKAC-MAG,德国)
-80℃冰箱(海尔,中国)
-20℃冰箱(海尔,中国)
4℃冰箱(海尔,中国)
超净工作台(苏州苏洁净化设备有限公司,中国)
电子分析天平(ALC-210.3,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司,中国)
电子分析天平(ATL-124-I,赛多利斯科学仪器(北京)有限公司,中国)
酶标仪(RT-2100C,深圳雷杜生命科学股份有限公司,中国)
液氮罐(100Z5449,乐山市东亚机电工贸有限公司,中国)
通风橱(JC,广州庄齐实验室工程有限公司,中国)。
2具体实施例:
实施例1:牛II型胶原蛋白的提取和鉴定
(1)牛II型胶原蛋白的提取
1)研磨:取新鲜牛软骨,去骨膜切成薄片,液氮冷冻研磨(软骨研磨的越碎越均匀,最终牛II型胶原蛋白的产率就越高)。
2)盐酸胍消化:10倍体积的4M盐酸胍混悬后,于4℃下搅拌24h后,5000rpm离心20min,弃上清,收集沉淀(盐酸胍能够除去软骨中大量的多糖蛋白)。
3)胃蛋白酶消化:沉淀用0.5M Tris-HCl和0.5M乙酸充分洗涤后,用5倍体积的胃蛋白酶消化液混悬,4℃搅拌48h,5000rpm离心30min,收集上清液,用5M NaOH溶液调节上清液至PH7.5(胃蛋白酶消化过程中pH应控制在2-3之间,这样胃蛋白酶才能充分发挥其酶活力)。
4)盐析:加入200mM NaCl溶液,使其浓度逐渐达到3M,4℃盐析过夜,离心得到沉淀用0.5M乙酸溶解后,2M NaOH溶液调PH至7.5。
5)透析:用50mM Tris-HCl透析平衡,取透析液4℃下,5000rpm离心30min,弃上清,收集沉淀,沉淀用TBS溶液(50mM Tris-HCl buffer+200mM NaCl,pH7.5)溶解即得牛II型胶原蛋白粗提液(牛II型胶原蛋白不溶于50mM Tris-HCl buffer中,形成乳浊液,通过离心可以除去溶解在缓冲液中的杂蛋白)。
6)离子交换层析:离心收集得到的牛II型胶原蛋白粗提液上样到已用TBS缓冲液平衡的HiTrap Q HP柱,最后用NaCl溶液洗脱;在228nm下检测样品的光吸收值;收集得到的样品最后用3M NaCl溶液盐析沉淀;离心得到的沉淀进行SDS-PAGE电泳检测。
7)检测提取的牛II型胶原蛋白浓度,用冻干机冻干,-20℃保存备用。
(2)SDS-PAGE电泳检测
配制蛋白胶:浓缩胶浓度5%(pH6.8),分离胶浓度12%(pH8.8),分别取胃蛋白酶消化、透析、离子交换层析后的样品SDS-PAGE电泳检测。
实施例2:RA动物模型的建立
(1)胶原乳剂的制备
将一定量的牛II型胶原蛋白加入0.1M冰醋酸溶液中,浓度为2.5mg/ml,置于4℃冰箱过夜乳化;乳化好的胶原,冰上等体积充分混合含结核杆菌的弗氏完全佐剂CFA,使之乳化完全,即得胶原乳剂。乳化完全的标准:滴在水上乳滴不扩散;一般至少要乳化2小时,如果滴在水上扩散了应该继续乳化。
(2)免疫致敏
取8到10周龄雄性实验小鼠,保持在24℃±2℃,12小时光/暗周期的SPF级动物房。
DBA小鼠免疫:DBA小鼠麻醉后,每只小鼠尾部皮下注射胶原乳剂共100μl,第21天进行胶原乳剂二次加强免疫(100μl/只),对照组(control)小鼠注射同体积的生理盐水。
(3)结果
实验小鼠进行两次胶原乳剂注射后,28天开始发病,建立RA动物模型。
实施例3:牛II型胶原蛋白诱导RA动物模型的评价:
(1)一般情况观察
在建模期间观察不同组别小鼠的生长情况,观察小鼠的膝关节、踝关节、足爪和足垫有无发热和肿胀,有无行走障碍,隔天仔细观察一次并详细记录观察结果,统计小鼠发病情况,计算小鼠的发病率。
(2)关节炎指数评分
参照文献(Deng GM,Zheng L,Chan FK,Lenardo M.Amelioration ofinflammatory arthritis by targeting the pre-ligand assembly domain of tumor necrosisfactor receptors[J].Nature medicine.2005,11(10):1066-1072)的方法采用关节炎评分法(0-3级)分别对实验小鼠评分。关节炎评分标准为:0分—关节无红肿;1分—关节轻度肿胀和红斑;2分—关节明显肿胀;3分—关节严重肿胀不能负重;每只小鼠的四肢总评分后求平均值,即为关节平均临床得分。
实施例4:小鼠标本的采集和处理
(1)血清的采集和PBMC分离
建模完成后,用无水乙醚麻醉小鼠,采用摘眼球取血的方法取血,部分全血于2500rpm离心15min后,取上清置于新的离心管中,-80℃保存备用。
部分全血用枸橼酸钠抗凝剂抗凝(1:9),将抗凝血先与生理盐水1:1轻轻混匀,用无菌吸管轻轻加在等量小鼠外周血淋巴细胞分离液上,2500rpm离心15min,小心吸取白膜层,加生理盐水1000rpm离心5min洗两次,即得PBMC,提取RNA,用于后续相关试验。
(2)膝关节和踝关节的采集
建模完成后,用锐利的手术剪刀剪取适中长度的小鼠膝关节和踝关节,迅速浸于甲醛溶液中固定20小时,用7%硝酸脱钙液脱钙1-2天至针刺组织无抵抗为止,用于后续石蜡切片。部分膝关节浸于甲醛溶液4℃放置过夜(不断搅拌),加14%EDTA,4℃不断搅拌5天(每24小时更换新鲜的EDTA),制作冰冻切片。在脱钙过程中禁盖瓶盖,以使脱钙过程中产生的CO2气体溢出。
(3)脾脏的采集
实验小鼠建模完成后,用无水乙醚麻醉小鼠,用手术剪分离脾脏,拍照,称重。
(4)滑膜组织采集和滑膜巨噬细胞分离
建模完成后,用无水乙醚麻醉小鼠,剥离膝关节,露出膝盖骨,继续向下分离,可见平滑的滑膜,用手术刀分离关节囊的滑膜层和纤维层,然后取出滑膜层组织。部分滑膜组织用于提取总蛋白和核蛋白,部分滑膜组织用于提取RNA。部分滑膜用PBS清洗,剪碎,用II胶原酶37℃消化1-1.5小时,1000rpm离心5min离心取上清,-20℃保存备用。离心后收集细胞,加RPMI-1640完全培养基培养2h,去除培养基,加胰酶消化贴壁细胞3min,收集细胞加RPMI-1640完全培养基继续培养,即为巨噬细胞,部分提取RNA和蛋白,部分用于细胞免疫荧光等后续相关试验。
(5)关节腔滑膜液采集和巨噬细胞的分离
建模完成后,用无水乙醚麻醉小鼠,取带股骨和胫骨的膝关节,小心剔除肌肉和连接组织,吸取200μl的PBS反复冲洗关节腔,收集关节腔的溶液1500rpm离心3min,收集上清置于EP管中,-20℃保存备用。离心后加RPMI-1640完全培养基培养2h,去除培养基,加胰酶消化贴壁细胞3min,收集细胞1000rpm离心5min,用RPMI-1640培养基洗3次,加RPMI-1640完全培养基培养基继续培养,即为关节腔巨噬细胞培养部分用于流式分析和细胞免疫荧光,部分提取RNA和蛋白用于后续相关试验。
(6)腹腔巨噬细胞的收集
颈椎脱臼法处死小鼠,将小鼠腹面朝上固定于解剖台上,以70%酒精消毒;用剪刀在尾侧腹部皮肤上剪一小切口,撕开皮肤暴露下层腹壁;70%酒精消毒腹壁,用镊子稍提起腹壁,以5ml或10ml注射器从尾侧脂肪较多部位向腹腔注射10ml不完全1640培养液(用1ml注射器的针头,斜面朝上刺入);移去固定针,轻轻摇动鼠体2-3min,并按摩腹壁;用镊子稍提起腹壁,以5ml或10ml注射器从腹部两侧脂肪较少部位进针(用5ml注射器的针头,斜面朝上刺入后旋转180度),吸取腹腔灌洗液,将收集的细胞悬液置于冰的离心管,1500rpm离心3min,用RPMI-1640培养基洗3次,加RPMI-1640完全培养基培养基继续培养,用于体外试验的相关检测。
实施例5:分离人PBMC细胞的cDNA
(1)全血的采集和PBMC分离
本研究的健康人全血和各类疾病患者的全血样本来自北大深圳医院。
全血样本与生理盐水1:1轻轻混匀,然后用无菌吸管轻轻加在等量人外周血淋巴细胞分离液上,2500rpm离心15min,小心吸取中间白色膜层,加生理盐水1000rpm离心5min洗两次,即得PBMC,用于后续相关实验。
(2)细胞总RNA提取
1)将分离的人PBMC细胞移入1.5ml无RNA酶的EP管中,加入1mL Trizol试剂,用移液枪反复吹打,直到无明显沉淀,常温静置5min;
2)在上述EP管中,按照1ml Trizol加200μl氯仿的量加入氯仿,盖上EP管盖子,在手中用力震荡15sec,待溶液充分乳化到无分相后,室温静置5min;
3)4℃,13000rpm离心10min;
4)小心取出EP管,可见浆液分为三层:上层为无色上清,中间为白色蛋白层,下层为有机相;小心吸取上清至另一新的无RNA酶的EP管中,切忌吸出白色蛋白层;
5)按照1ml Trizol加500μl异丙醇的量向上一步骤的上清中加入异丙醇,轻轻的颠倒充分混匀,室温静置10-15min;
6)4℃,13000rpm离心10min;
7)弃上清,按照1ml Trizol加1ml75%乙醇进行洗涤(不要触及沉淀),轻轻上下颠倒洗涤沉淀;
8)4℃,13000rpm离心5min;
9)小心弃去乙醇,将离心管放置于超净台上室温干燥5-10min;
10)向EP管中加入适量DEPC水,移液枪轻轻吹打溶解沉淀,待RNA沉淀溶解完全后,取2μl RNA用超微量分光光度计检测RNA的纯度和浓度。以A260/A280比值确定RNA的纯度,比值应在1.8-2.0范围内,若小于1.8说明有蛋白质或其它有机杂质污染。若大于2.0则说明可能有异硫氰酸残存或RNA降解。1%琼脂糖凝胶电泳进一步验证所提RNA的含量和纯度,并将RNA定量,尽快将RNA逆转录成cDNA,RNA保存于-80℃。
(3)RNA逆转录为cDNA
按照操作说明书,根据iScriptTM cDNA Synthesis kit将RNA逆转录成cDNA。所有操作均在冰上进行。
1)反应体系:RNA样品2μl,Oligo(dt)18primer1μl适量DEPC水分别加入500μl的无RNA酶PCR薄壁离心管中,总体系12μl;
2)在冰上将上述试剂混合,注意在超净台上操作并带上口罩,帽子,严防RNA降解;
3)将上述反应体系置于PCR仪上反应65℃温育5min;
4)然后置于冰上2-3min,向上述离心管分别加入10mM dNTP Mix2μl,RiboLock TM RNase Inhibitor1μl,5×Reaction Buffer4μl,RevertAidTM M-MuLVReverse Transcriptase1μl,总体系20μl,充分混匀;
5)上述反应体系置于PCR仪上反应42℃温育60min,70℃温育5min,即得cDNA,-80℃冰箱保存备用。
实施例6:IL-37编码基因的克隆
根据IL-37完整cDNA的ORF(Open Reading frame)序列(Genbank登录号NM_014439),设计含BamH I酶切位点(带下划线的序列)的引物F:5'-CGGGATCCATGGTTCACACAAGTCCA-3'(SEQ ID NO:3)和含XhoI酶切位点的引物R:5'-CCGCTCGAGCTAATCGCTGACCT-3'(SEQ ID NO:4),以PBMC的cDNA为模版,通过PCR技术从PBMC的cDNAs中扩增出IL-37的编码基因(去掉信号肽)。PCR体系为60μl,其中引物F和R分别为0.4μl,Taq酶30μl(含有mix dNNPs,Buffer,Mg2+),cDNA为0.6μl,补水至60μl。将以上体系混匀后分装6管进行温度梯度PCR反应,同时以水为模版进行阴性对照。PCR反应程序为:95℃5min;95℃30sec,55-70℃30sec,72℃35s,30个循环;72℃10min。
实施例7:IL-37在E.coli Transetta(DE3)中的表达和鉴定
原核表达重组质粒pET32a-IL-37的构建:将实施例6中获得PCR产物纯化后,和pET32a分别用BamH I和XhoI进行双酶切反应。回收、纯化酶切产物,用DNA Ligation Kit的Solution I将PCR片段和pET32a在16℃进行连接反应。用氯化钙法将连接产物转化E.coli TransT1克隆菌,在含氨苄青霉素(50μg/ml)的LB平板进行筛选,挑取阳性菌落(含重组质粒pET32a-IL-37)进行菌落PCR(图1A)、BamH I/XhoⅠ双酶切鉴定,并进行测序验证(广州Ivitrogen公司),测序结果与NCBI的序列比较,验证克隆IL-37的PCR产物序列完全正确(图1B)。
重组蛋白的诱导表达:将构建成功的pET32a-IL-37重组质粒分别转化E.coliTransetta(DE3),挑取单菌落培养过夜,按1%比例接种于20ml LB培养基(含50μg/ml氨苄青霉素),37℃培养至菌液的A600nm达到0.6时,加异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)至终浓度为1mmol/L,诱导4h后,收集菌体,通过SDS-PAGE考马斯亮蓝染色检测重组菌表达的IL-37蛋白(图1C)。
实施例8:构建IL-37的腺病毒表达系统
(1)腺病毒穿梭载体pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37的构建
1)设计并合成带有EcoR V酶切位点(带下划线的序列)的引物:5'-CGGATATCATGGTTCACACAAGTCC-3'(SEQ ID NO:5)和带有Xho I酶切位点(带下划线的序列)的引物:5'-CCGCTCGAGCTAATCGCTGACCTCAC-3'(SEQ ID NO:6),以pET32a-IL-37重组质粒为模板扩增带有EcoRV和XhoI酶切位点的IL-37基因;与T载体连接,转化到感受态,选择阳性克隆,测序验证;将测序验证正确的克隆菌进行扩增,提取重组质粒。
2)用DNA Ligation Kit的Solution I将经EcoR V和Xho I酶切的IL-37片段连接到经同样内切酶酶切的腺病毒穿梭质粒pShuttle-IRES-hrGFP2(图2A),将连接产物化学法转化到大肠杆菌DH5α,在LB固体筛选培养板(含50μg/ml卡那霉素)上37℃培养过夜。扩增克隆菌,提取重组质粒进行PCR(图2B)、双酶切鉴定,筛选阳性重组质粒pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37。
(2)pShuttle-IRES-hrGFP2-IL37电转BJ5183-AD-1感受态细菌,同源重组构建pAd-IL37腺病毒载体
1)酶切线性化:取0.1-0.5μg的重组质粒pShuttle-IRES-hrGFP2-IL-37和对照空载体质粒,PmeⅠ酶切线性化,琼脂糖凝胶电泳检测,回收纯化DNA,通过琼脂糖凝胶电泳对线性化产物进行验证(图2C),样品和没有酶切线性化用来对照。
2)电转BJ5183-AD-1感受态细菌,然后抽提质粒进行Pac I酶切,之后用琼脂糖凝胶电泳鉴定腺病毒同源重组载体(图2D)。
(3)重组腺病毒载体pAd-IL37在AD-293细胞内的包装:
使用上述构建的重组腺病毒载体pAd-IL37转染AD-293细胞,包装出腺病毒颗粒。使用荧光显微镜观察,显示出病毒对细胞的感染率较高(图2F)。
(4)为考察Ad-IL-37在体内表达情况,使用腺病毒(Ad-IL-37)和表达空载体的腺病毒(Ad-EV)注射DBA小鼠关节腔3天,利用小鼠活体成像系统(IVIS)检测小鼠关节Ad-IL-37和Ad-EV的GFP荧光信号。图2E显示IL-37体内表达的鉴定结果,其中转Ad-EV的小鼠呈GFP荧光,说明质粒呈GFP阳性,转Ad-IL-37的小鼠呈GFP荧光,说明IL-37-GFP融合蛋白表达成功。
实施例9:重组IL-37蛋白的纯化和鉴定
(1)纯化及SDS-PAGE电泳鉴定
培养实施例7阳性克隆菌Transetta(含重组质粒pET32a-IL-37),收集菌体进行超声破碎,将破菌液的上清过已平衡好的His Trap HP1ml柱,平衡缓冲液20mM Tris-HCl,20mM咪唑,0.5M NaCl,PH8.0,采用不同浓度的咪唑进行梯度洗脱,收集洗脱峰,用SDS-PAGE电泳检测(图1D)目的蛋白。将含有IL-37目的蛋白的洗脱峰透析至PBS中,4℃过夜,Brandford法测定蛋白浓度,于-20℃保存备用。
(2)蛋白免疫印迹(WB)鉴定
1)十二烷基磺酸钠―聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)
配制分离胶浓度为12%(pH8.8)、浓缩胶浓度为5%(pH6.8)的SDS-PAGE凝胶,然后将上述纯化获得的蛋白样品经适当的去离子水和蛋白上样缓冲液处理后加至上样孔。盖上电泳槽盖,将电极插入电泳仪中进行电泳,80V恒压电泳约25min,分离胶恒压100V电泳100min,待染料迁移至凝胶底部时将电泳仪电源关闭,取出凝胶进行电转印。
2)电转印
将电泳完成的玻璃板取出并打开,根据凝胶上的Marker条带标记位置裁下目标条带,剪取与目标条带凝胶大小一致的一张NC膜和六层滤纸,在电转印之前浸泡于1×的转移缓冲液中平衡30min;在转移压板从阴极到阳极放置的顺序依次为三层滤纸-凝胶-NC膜-三层滤纸,每放一层排空气泡一次,最后盖上阳极电极,放入转移槽中进行电转,将电压调到320V,保持恒流160mA,电转60min后,将转移压板取出并打开,NC膜与凝胶接触面为正面,并在右上角进行标记以区分正反面。
3)杂交与显影
电转印结束后,将转印好的NC膜用适量洗涤缓冲液(TBS)洗膜3次,每次5min,之后将NC膜浸入提前配好的5%脱脂奶粉溶液中放置于摇床中进行封闭,室温封闭1-2h。一抗按合适比例用TBS进行稀释配制,将稀释好的一抗溶液与NC膜一并放入杂交袋中,放置于脱色摇床4℃中孵育过夜。次日取出NC膜,放入平皿中置于摇床上,加入TBS-T(0.5%的吐温20)溶液漂洗3次,每次10min,提前将二抗按合适比例用TBS进行稀释配制,将稀释好的二抗溶液与NC膜一并放入杂交袋中,放置于摇床中室温缓慢摇动孵育1h,随后用TBS-T溶液漂洗3次,每次10min,再用TBS溶液漂洗1次,10min,取出漂洗完毕的NC膜,沥干漂洗液后,与显影液共孵育1-2min,放入凝胶成像仪中曝光,拍照保存(图1E)。
实施例10:实时荧光定量PCR(qPCR)
按照实施例5的方法获得cDNA模版
(1)目的基因及内参基因引物设计
首先从Genbank里查找目的基因及内参基因的mRNA序列,然后利用引物设计软件Primer5.0设计引物,由上海捷瑞生物工程有限公司合成,引物列表如下,其顺序都是从5端到3端;来源:鼠(Mus musculus)和人(Homo sapiens)。
表1基因的名称、来源、登录号和序列
(2)qPCR反应体系及程序
1)反应体系:Real Master mix(2x),10μl;上游引物,0.8μl;下游引物,0.8μl;cDNA,2μl;纯水,6.4μl;总体系,20μl。
2)反应循环程序:95℃预变性2min;95℃变性15s;60℃退火/延伸40s;共40个循环。
(3)qPCR测定
以β-actin为内参基因,利用已确定的体系和反应程序,对目的基因的表达进行荧光定量检测,并利用系统所带软件对实验结果进行分析。
实施例11:ELISA检测血清和滑膜液中的IgG、IgG1和IgG2a
检测方法按照ELISA kit说明书进行,步骤如下:
1)标准品稀释与加样:将试剂盒中的标准品作为第一个浓度梯度,依次两倍稀释至6个浓度梯度,在预包被有捕获抗体的酶标板上设标准品孔12孔,各孔依次加入各个浓度梯度标准品50μl,每个浓度做两个复孔;
2)加样品:在酶标板上分别设空白对照孔和待测样品孔,其中空白孔不加样品和酶标试剂,其余操作相同,在待测样品孔中加样品稀释液40μl,待测样品10μl(注意:要将样品加于酶标板孔的底部,尽量不触及孔壁);
3)温育:酶标板用封板膜封住,置于37℃恒温箱中孵育30min;
4)洗涤:取出酶标板,揭掉封板膜,甩去液体,用洗板机洗板5次,最后在吸水纸上拍干酶标板;
5)加酶标试剂:除空白孔外,各孔均加入50μl酶标试剂;
6)温育:操作同3);
7)洗涤:操作同4);
8)显色:将显色液A液与B液B1:1混匀,酶标板上每孔100μl混合液,置于37℃恒温箱,避光显色15min;
9)终止:取出酶标板,每孔加50μl终止液,终止显色反应;
10)测定:将酶标板置于酶标仪上,在450nm处依序测定每孔的吸光度OD值(注意:要在终止15min内测定);
11)分析:以标品浓度为横坐标(X),标品OD值为纵坐标(Y),绘制标准曲线,得到回归方程,根据方程式计算得出样品浓度,乘上稀释倍数,即为样品的实际浓度。
实施例12:体外IL-37重组蛋白抑制DBA小鼠免疫细胞炎性细胞因子的表达
方法:按照实施例4中方法分离DBA小鼠的外周血PBMC和腹腔巨噬细胞,用免疫磁珠法分离获得CD4+T细胞,培养过夜,加LPS(Lipopolysaccharides,脂多糖)刺激后,再用IL-37刺激,然后提取细胞的RNA,反转录成cDNA,qPCR检测外周血PBMC和腹腔巨噬细胞炎性细胞因子的表达。
结果:qPCR检测重组IL-37蛋白显著抑制LPS激活的外周血PBMC表达TH1、TH17细胞因子,如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17、IFN-γ、INOS和p38(图3A);qPCR检测重组IL-37蛋白显著抑制LPS激活的外周血CD4+T表达TH1细胞因子,如TNF-α、IL-1β、IL-6和INOS(图3B);qPCR检测重组IL-37蛋白显著抑制腹腔巨噬细胞表达IL-1β、IL-6和INOS炎性因子(图3C);(*P<0.05;**P<0.01)。
实施例13:IL-37抑制II型胶原蛋白诱导RA的疾病进程
方法:
(1)首先用牛II型胶原蛋白诱导DBA/1J小鼠建立RA模型(CIA),在RA发病前一周或在发病时关节腔注射表达IL-37的腺病毒(Ad-IL-37,实验组)和空载体的腺病毒(Ad-EV,对照组)。
(2)统计CIA小鼠的发病率和发病时间,计算CIA小鼠平均临床得分。
(3)观察Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠右后肢的关节肿胀情况。
(4)计算Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节组化评分,膝关节滑膜炎、血管翳的形成以及软骨和骨破坏。
(5)对Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节进行HE染色,观察不同组小鼠膝关节滑膜增生、炎性细胞浸润、软骨和骨破坏的情况。
(6)按照实施例4中方法采集Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠脾脏,统计实验组和对照组小鼠脾脏大小差异是否显著。
结果:
(1)Ad-IL-37明显降低CIA小鼠的发病率,延迟了RA的发病时间,显著抑制CIA小鼠关节肿胀和平均临床得分(图4A)。
(2)Ad-IL-37组小鼠右后肢明显比Ad-EV组小鼠右后肢肿胀程度降低(图4B)。
(3)Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节组化评分结果显示:Ad-IL-37显著抑制膝关节滑膜炎、血管翳的形成以及软骨和骨破坏(图4C)。
(4)Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠膝关节HE染色(ST:滑膜组织,JC:关节腔,C:软骨,B:骨),结果显示:关节腔未注射表达IL-37腺病毒组小鼠膝关节滑膜明显增生,滑膜和半月板可见大量炎性细胞浸润,软骨和骨破坏严重;而关节腔注射表达IL-37腺病毒组小鼠膝关节滑膜组织和半月板完整,软骨和骨表面光滑,未见炎性细胞侵蚀(图4D)。
(5)取Ad-IL-37和Ad-EV组小鼠脾脏,结果显示:Ad-EV组小鼠小鼠脾脏肿大,Ad-IL-37组小鼠脾脏未见异常,Ad-IL-37组小鼠显著抑制CIA小鼠脾脏肿大(图4E、F);(*P<0.05;**P<0.01)。
实施例14:IL-37抑制CIA炎性细胞因子的表达
方法:
按照实施例4中方法分离CIA小鼠的血清、外周血PBMC、滑膜液、滑膜组织和腹腔巨噬细胞,培养过夜,再用IL-37刺激,参考实施例5中方法提取细胞的RNA,反转录成cDNA,qPCR检测血清、外周血PBMC、滑膜液、滑膜组织和腹腔巨噬细胞中相关细胞因子的表达,ELISA检测血清和滑膜液上清IgG、IgG2a、胶原特异性IgG抗体,及IgG2a/IgG1的比例。
结果:
(1)与Ad-EV组相比,ELISA检测Ad-IL-37显著抑制血清和滑膜液上清IgG、IgG2a、胶原特异性IgG抗体的产生,抑制IgG2a/IgG1的比例(图5A、B)。
(2)ELISA检测Ad-IL-37显著抑制血清中TH1细胞因子,如IL-1β、IL-6、IFN-γ的表达(图5C)。
(3)qPCR检测Ad-IL-37对外周血PBMC表达TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ、INOS、IL-17表达的影响,结果显示Ad-IL-37非常显著抑制IL-1β、IL-6、IFN-γ、IL-17(图5D)。
(4)ELISA检测Ad-IL-37显著抑制滑膜液中TH1细胞因子,如IL-1β、IL-6、IFN-γ的表达(图5E)。
(5)qPCR检测Ad-IL-37显著抑制滑膜组织TNF-α、IL-1β、IL-6、INOS、P38的表达,且显著上调TH2细胞因子IL-4的表达(图5F)。
(6)qPCR检测Ad-IL-37显著抑制滑膜液中巨噬细胞表达TNF-α、IL-1β、IL-6、INOS(图5G)(*P<0.05;**P<0.01)。
实施例15:RA和健康人样本临床试验数据和人口统计学特征,分析IL-37在RA和健康人的表达,以及IL-37抑制炎性因子的表达与临床指标的相关性
方法和结果:
(1)样本收集:从北大深圳医院收集RA患者80例,其中男性17例,女性63例,平均年龄45.6岁,RA样本80例,28个关节平均得分6.3分,类风湿因子(RF)平均值127.9IU/ml,C反应蛋白(CRP)6.9mg/ml,抗环瓜氨酸肽抗体(Anti-CCP)浓度63.6U/ml,血沉(ESR)27.6mm/h;和健康人样本65例,其中男性30例,女性35例;平均年龄40岁,血沉5.8mm/h(图6A)。
(2)ELISA检测RA患者和健康人血清中IL-37的表达量,与正常人相比,RA患者血清中IL-37表达升高,具有显著差异性(图6B)。
(3)qPCR检测RA患者和健康人PBMC中IL-37的表达量,与正常人相比,IL-37在RA患者PBMC中高表达且具有显著差异性(图6C)。
(4)评价IL-37在RA患者血清表达升高与临床评分DSA28、C反应蛋白(CRP)、类风湿因子(RF)、血沉(ESR)、抗环瓜氨酸肽抗体(Anti-CCP)显著正相关(图6D);评价IL-37在RA患者PBMC表达升高与临床评分DSA28、CRP、ESR显著正相关(图6D)。
(5)按照实施例5中方法分离RA患者和健康人血清和PBMC,培养过夜后,用IL-37重组蛋白刺激,然后ELISA检测IL-37对血清和PBMC中TNF-a、IL-1、IL-6的表达作用;结果显示:IL-37抑制RA患者PBMC和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达且具有显著性差异(图6E)。
(6)评价IL-37对血清和PBMC中TNF-a、IL-1、IL-6的表达作用与临床评分DSA28的相关性;结果显示:IL-37抑制RA患者PBMC和血清中TNF-α、IL-1β、IL-6的表达且具有显著性差异(图6F);(*P<0.05;**P<0.01)。
实施例16:体外重组IL-37蛋白抑制疾病患者免疫细胞炎性细胞因子的表达
方法:
(1)靶细胞的分离:按照实施例5中方法分离获得健康人(作为健康对照,Healthy Control,HC)和相关疾病患者的外周血PBMC,然后用流式细胞术分离获得靶细胞。
(2)qPCR检测IL-37对靶细胞细胞因子表达的影响。
结果:
(1)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制RA患者CD3+T、CD4+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-17、IL-18,对CD8+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图7)。
(2)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制SLE患者CD3+T、CD4+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17、IFN-γ,对CD8+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图8)。
(3)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制AD/AE患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子IL-17、IL-18、IFN-γ,对CDαβ+T、CD11c+DC细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD4+T、CD8+T、CDαβ+T、CD11c+DC细胞表达抑炎因子IL-10、TGF-β有提高作用(图9)。
(4)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制CD患者CD3+T、CD4+T细胞表达炎性细胞因子IL-12、IL-17、IL-23、IFN-γ,对CD8+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T、CD4+T、CD8+T、CD19+B细胞表达抑炎因子IL-10、TGF-β有提高作用(图10)。
(5)IL-37重组蛋白显著抑制银屑病患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-17、IL-23,对CD3+T、CD11c+DC细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD4+T、CD8+T、CD3+T、CD11c+DC细胞表达抑炎因子IL-10、TGF-β有提高作用(图11)。
(6)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制MS患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-6、IL-12、IL-18,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T细胞表达抑炎因子IL-10有提高作用(图12)。
(7)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制哮喘患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-6、IL-12、IL-17,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD4+T、CD19+B细胞表达抑炎因子TGF-β有提高作用((图13)。
(8)IL-37重组蛋白显著抑制糖尿病患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-18,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图14)。
(9)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制TR患者CD3+T、CD4+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ,对CD8+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T细胞表达抑炎因子TGF-β有提高作用(图15)。
(10)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制动脉粥样硬化患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子IL-1β、IL-12、IL-18、IFN-γ、M-CSF,对CD11c+DC、CD34+T细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图16)。
(11)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制IBD患者CD3+T、CD4+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-17、IL-23,对CD8+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图17)。
(12)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制AS患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17、M-CSF,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响(图18)。
(13)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制甲亢患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IFN-γ,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T、CD19+B细胞表达抑炎因子IL-10有提高作用(图19)。
(14)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制HT患者CD4+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子IL-1β、IL-6、IL-17、IL-23、IFN-γ,对CD3+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T、CD19+B细胞表达抑炎因子TGF-β有提高作用(图20)。
(15)IL-37重组蛋白显著或非常显著抑制AA患者CD3+T、CD8+T细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-6、IL-17、IL-27、IFN-γ,对CD4+T、CD19+B细胞表达炎性细胞因子没有显著影响,对CD3+T、CD8+T、CD4+T细胞表达抑炎因子IL-10有提高作用,对CD8+T、CD4+T细胞表达抑炎因子TGF-β(图21)。
实施例17:IL-37的服用方法
本发明提供IL-37或其变异体和衍生物及相应核苷酸作为活性成分制备药物的方法,药物服用形式不限制,根据不同服用方法选择合适的形式服用及剂量。
口服形式如药片、胶囊、小颗粒、微小颗粒、粉末可用普通方法生产,如淀粉、乳糖、海藻糖、甘露醇、羧甲基纤维素钠、玉米淀粉和无机盐。IL-37在制备剂中分量不一,根据合适的背景应用。这些形式制备剂中可包括适当的添加剂,如一种粘合剂、崩解剂、表面活性剂、润滑剂、流动性促进剂、芳香剂、着色剂和增味剂。
非经肠胃形式如注射剂、栓剂、擦剂,注射方法包括局部、关节腔、动脉、肌肉内、皮下、骨髓内、囊内、心室内、静脉、腹膜内、粘膜或鼻腔注射,剂量根据以下因素调整,如年龄,体重,疾病程度。非经肠胃形式可用普通方法生产,和稀释液如注射蒸馏水,生理盐水。另外,消毒剂、防腐剂、稳定剂可根据需要添加。为了稳定,非经肠胃形式可在服用前再调整,在一容器里(如小药水瓶)用亲水物通过冷冻制备剂,和用一般亲水技术去除水分。其他,等压剂、稳定剂、防腐剂、或润滑剂根据需要添加。IL-37的分量在制备剂中不特别限制,根据背景调整。非经肠胃形式其他实施例中包括擦剂,如局部液体和药膏,栓剂等,这些可用一般方法生产。
也可能用已知的DDS(drug delivery system)将药物送入体内,如:将IL-37包裹在胶囊内或IL-11基因表达载体(脂质体)。优选的,纳米颗粒和靶向纳米颗粒服用方法(参考美国专利申请公开号US2010/0151573A1”)。
IL-37可被用于食物组成物的粗原料,如功能性食物和补充剂用来生产具有防止自身免疫疾病和慢性非感染性炎症疾病的食物。特别的,IL-37还可用于各种饮料和加工食物的粗原料,或加工成小球、药片或小颗粒等。
体内体外证明IL-37对RA炎性细胞因子有显著抑制作用,体外证明IL-37对系统性红斑狼疮、特应性皮炎、克罗恩病、银屑病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎和再生障碍性贫血炎性因子有显著抑制作用,说明IL-37对自身免疫和慢性非感染性炎症疾病具有防止性和治疗性作用。
本发明不但提供利用IL-37对RA进行治疗的方法,也提供了对系统性红斑狼疮、特应性皮炎、克罗恩病、银屑病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎和再生障碍性贫血的治疗方法。
本发明不但提供利用IL-37制备对RA具有防止性和治疗性药物的方法,也提供利用IL-37制备对系统性红斑狼疮、特应性皮炎、克罗恩病、银屑病、多发性硬化、哮喘、糖尿病、移植排斥、动脉粥样硬化、炎症性肠疾病、强直性脊柱炎、甲亢、乔本氏甲状腺炎和再生障碍性贫血具有防止性和治疗性药物的方法。
申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法,但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法,即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。