[发明专利]新型α-1抗胰蛋白酶变体及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及新型α-1抗胰蛋白酶变体及其制备方法和用途。

背景技术

α-1抗胰蛋白酶是一种由394个氨基酸残基构成的蛋白质，其分子量为约50,000道尔顿（Da），并且其存在于哺乳动物的血液中。α-1抗胰蛋白酶是主要的血液蛋白质之一，其在血液中的浓度为约2mg/mL（Robin W.C.等人,Nature,298,329-334,1982），并且α-1抗胰蛋白酶也被称为α-1蛋白酶抑制剂。α-1抗胰蛋白酶具有至少约100个天然生成的等位基因，并且根据等电聚焦（IEF）曲线将α-1抗胰蛋白酶的表型分为A类至Z类。本领域已知，在A类至Z类中，最丰富的M型等位基因存在于大多数人类的血液中，并且具有至少大约75种不同的同种型（Brantley,M.等人,Am.J.Med.,84(suppl.6A),13-31,1988），而且该M型等位基因保留了作为蛋白酶抑制剂的主要功能。

总体而言，本领域已知晓的是，大约90%的α-1抗胰蛋白酶的同种型存在于五种PiM亚型中，例如，M1、M2、M3、M4和M5。在这些亚型中，M1、M2和M3分别占约67%、约16%和约11%（Cox D.W.&Billingsley D.G.,FEBS Lett.,231,327-330,1986）。本领域已知，在这些亚型中，在M2和M3亚型的N末端起的第101位分别具有组氨酸（His）和精氨酸（Arg），并且已知这些氨基酸的差别不会影响α-1抗胰蛋白酶的固有活性。

α-1抗胰蛋白酶是一种在3个位点上被糖基化的糖蛋白（Mega,T.等人,J.Biol.Chem.,255,4057-4061,1980）。X-射线晶体结构显示α-1抗胰蛋白酶由3个β片层和8个α螺旋构成，与存在于血液中的其他蛋白酶抑制剂（丝氨酸蛋白酶抑制剂）类似（Elliot P.R.,等人,JMB,275,419-425,1988）。α-1抗胰蛋白酶起到抑制体内各种不同类型的蛋白酶的作用，并且其在体内所起到的与目前相关领域已知的疾病有关的主要作用是抑制嗜中性粒细胞弹性蛋白酶的活性（Beatty等人,J.Biol.Chem.,255,3931～3934,1980）。α-1抗胰蛋白酶的缺乏引起诸如肺气肿之类的严重疾病，在肺气肿这种疾病中，肺部功能由于弹性蛋白的分解而被削弱。而且，已有临床报告表明修饰的α-1抗胰蛋白酶的蛋白质不由肝脏正常分泌，而在肝脏中积累，这引起肝硬化的发作。

近年来，美国食品与药品管理局（FDA）已批准了几种从人类血液中提取的产品，并且这几种产品已作为用于治疗α-1抗胰蛋白酶缺乏的治疗剂上市销售。这些产品的代表性的实例包括：Prolastin（由Talecris Plasma Resources Inc 销售），Aralast（由Baxter Inc销售）以及Zemaira（由CSL Behring Inc销售），这些产品一般以60mg/kg的剂量通过静脉注射每周一次给药于人体。因此，蛋白质应当以4g至5g的大剂量每周一次给药于成人患者持续一段较长的时间。

根据数据监控（DMHC2364）分析可知，在美国和欧洲大约有200,000位患者具有与α-1抗胰蛋白酶有关的遗传问题，但是因为没有得到适当的诊断，这些患者中仅有一些已得到治疗。目前为医用目的而研发的所有产品均为从人类血液中提取的α-1抗胰蛋白酶。这种从人类血液中提取的α-1抗胰蛋白酶可能带有来自人体的病毒的风险，即使在生产过程中完全消除所述病毒，也有可能带有来自人体的病毒，所述病毒可对人体引起致命性疾病，所述病毒例如，人免疫缺乏病毒（HIV），乙型肝炎病毒，丙型肝炎病毒。甚至当α-1抗胰蛋白酶经过检测几种病原体的血液筛选测试和病毒灭活过程时，也不可能彻底根除非常罕见的还不知晓的病原体。因此，在使用血液提取的α-1抗胰蛋白酶时总是有感染人体内未知的病原体的风险。而且，稳定提供未污染的血液用于生产商业需求量的α-1抗胰蛋白酶也遇到了问题。

作为解决上述问题的一个可选的方案，重组DNA技术可用于研发作为治疗剂的α-1抗胰蛋白酶。因此，已对重组DNA技术进行持续性研究，但是由于各种不同的限制因素，目前还没有可商售的重组α-1抗胰蛋白酶。