[发明专利]骨形成和骨重建的组合物与方法

说明书

参考的有关专利申请

本申请要求2003年9月22日提交的题为“刺激骨形成的组合物和方法”的美国临时专利申请No.60/504,860的优先权。

本申请与由吴丹等人于2004年5月19日提交的题为“刺激或增强骨形成和细胞自我更新的组合物与方法”的专利申请有关，该专利申请的全部内容以参考文献的方式被完全并入本申请。

发明领域

本发明涉及治疗方法和组合物及其在骨折、骨病、骨损伤、骨异常、肿瘤、生长或病毒感染治疗上的应用的领域。特别是，此发明的方法和组合物是以刺激、增强和抑制骨形成或骨重建(remodeling)为目标的。

在此申请中引用或提到的所有专利，专利申请，专利出版物，科学文章，及类似物的全部内容在此以参考文献被完全并入本申请，以便更全面地讲述本发明所属领域具有的技术水平。

发明背景

骨质疏松是一个广泛的公共卫生问题，在老化人口中特别普遍(1，15，21)。发生在65岁以上人的骨折，大部分是由于骨质疏松造成的(15，40)。峰值骨量(Peak bone mass)是确定骨质疏松骨折风险性的决定因素(Heaney等，2000)。有研究指出遗传因素对峰值骨量的变化起很大作用。最近通过定位克隆的方法已鉴定了一种调节骨量的基因。现已发现经典Wnt信号传导途径共同受体，低密度脂蛋白受体相关蛋白5(LRP5)功能丢失突变与骨质疏松-假性神经胶质瘤综合征(Osteoporosis-Pseudoglioma Syndrome，OPPG)有关联。这是一种表现为骨密度降低的人体的常染色体隐性疾病(9)。此外，两个独立的具有家族性高骨量(High Bone Mass，HBM)表型的血缘族都发现其LRP5基因含有171甘氨酸被缬氨酸置换的突变(G171V)(5，22)。最近，在G171V突变的同一结构域又发现了其它HBM突变(36)。此外，用基因打靶造成LRP5灭活的小鼠表现出与OPPG患者相似的表现型(16)，且LRP5G171V转基因表达的小鼠也表现为HBM(2)。再者，小鼠原代成骨细胞在没有LRP5时对Wnt反应力降低(16)，Wnt(9)或活化了的β-连环蛋白(4)在成骨细胞样细胞中可刺激经典Wnt信号传导活性并诱导产生作为成骨细胞标志的碱性磷酸酶(alkalinephosphatase，AP)。综上所述，这些证据表明，经典Wnt信号传导途径在调控骨发育中起重要作用。

直到最近，人们一直认为经典Wnt信号传导途径是从Wnt与卷曲(Frizzled，Fz)蛋白相结合开始的。含有七个跨膜区的Fz蛋白通过一个至今还不清的，但涉及蓬乱蛋白(Dishevelled proteins)的机制，抑制糖原合成酶激酶(Glycogen synthase kinase 3，GSK3)依赖性的β-连环蛋白的磷酸化。这种抑制导致了β-连环蛋白的稳定。这样β-连环蛋白就可与包括淋巴细胞增强因子-1(lymphoid enhancingfactor-1，LEF-1)和T细胞因子(TCF)这样的转录调节因子相互作用以激活基因转录(7，10，38)。近来，遗传学及生物化学方面的研究所提供的确凿的证据指出除了Fz蛋白外，经典Wnt信号传导还需要共同受体(27，28)。LRP5/6(LRP5或LRP6)的蝇直向同源物(ortholog)，Arrow已被发现在蝇Wnt直向同源物Wg的信号传导中是必需的(37)。LRP5和LRP6是密切相关的同源物。他们基本上以同样方式发挥功能但它们却显出不同的表达模式。另外，已发现在爪蟾胚胎中LRP6可与Wnt1相结合并调控Wnt-诱导的发育过程(34)。此外，缺乏LRP6的小鼠表现出与各种Wnt蛋白缺陷所造成的相似的发育障碍(30)。另外还发现LRP5、LRP6和Arrow可通过与轴蛋白(Axin)相结合并导致其降解并使β-连环蛋白稳定化，从而参与经典Wnt信号传导过程(25，35)。LRP5/6-介导的信号传导过程似乎不需要蓬乱蛋白(18，31)。最近发现LRP5/6至细胞表面的运输需要一个叫Mesd的陪伴分子蛋白(6，11)。

爪蟾(Xenopus)Dickkopf(Dkk)-1最先发现为在头部的形成中起重要作用的Wnt拮抗剂(8)。至此在哺乳动物已鉴定出四种Dkk蛋白(17，26)。它们是Dkk1，Dkk2，Dkk3和Dkk4。Dkk1和Dkk2通过同时与LRP5或LRP6和一个单跨膜蛋白Kremen(3，23，24，32)结合抑制经典Wnt信号传导。先前已有报道说LRP5的HBM