[发明专利]用于治疗碳氧血红蛋白血症的组合物和方法

说明书

本文描述了用于从血红蛋白——包括脑、心脏和红细胞的血红蛋白——快速消除一氧化碳的新解毒剂。所公开的疗法涉及使用以极高亲和力结合一氧化碳的经修饰的人珠蛋白，特别是在第64位残基处被修饰的神经珠蛋白和在第81位残基处被修饰的细胞珠蛋白。将该单体突变珠蛋白输注至血液中，其在血液中快速并且不可逆地分离一氧化碳，并因此限制了一氧化碳对细胞呼吸以及氧运输和利用的毒性作用。

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2013年6月12日提交的美国临时申请No.61/834,035以及2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/799,155的优先权。上述申请通过引用的方式全文纳入本文。

技术领域

本公开内容涉及重组珠蛋白分子，例如神经珠蛋白和细胞珠蛋白的以非常高的亲和力结合一氧化碳的突变形式，及其用于治疗碳氧血红蛋白血症和一氧化碳中毒的用途。

政府支持的确认

本发明是通过在由美国国立卫生研究院授予的基金号HL 103455的政府支持来完成的。美国政府对本发明享有某些权利。

背景技术

对一氧化碳的吸入暴露是环境中毒的主要原因。个体可在各种环境下暴露于空气中的一氧化碳，例如，房屋火灾、使用一氧化碳气体发生器(generator)或在房屋内使用户外烤肉烤架，或通过在封闭空间中运行汽车来试图自杀。一氧化碳结合细胞中的血红蛋白和血红素蛋白，特别是呼吸传递链的酶。与血红蛋白和其他血红素蛋白结合的一氧化碳的积累会损坏用于氧化磷酸化的氧递送和氧利用。这最终导致对重要器官(例如脑和心脏)的严重的低氧和局部缺血性损伤。血液中积累了大于15％的碳氧血红蛋白的个体具有脑损伤和神经认知机能障碍的风险。具有更高水平的碳氧血红蛋白的个体具有死亡的风险。具有非常高的碳氧血红蛋白水平的患者通常受到不可逆的脑损伤和脑死亡。

尽管存在用标准动脉和静脉血气体分析和一氧化碳-血氧定量法(co-oximetry)来快速诊断一氧化碳中毒的方法，并且尽管意识到了一氧化碳中毒的风险因素，但是没有针对该有毒暴露的可用的解毒剂。现有的疗法是通过面罩释放100％的氧，并且在可能的情况下使患者暴露于高压氧。用于高压氧疗法的机制是，氧将提高一氧化碳从血红蛋白和从组织释放的速率，并且加速一氧化碳的自然清除。然而，该疗法对一氧化碳的清除速率仅具有中等的(moderate)效果，并且基于高压氧设备的复杂性，该疗法在野外是不可用的。

发明内容

对用于治疗碳氧血红蛋白血症(也称为一氧化碳中毒)的有效、快速并且容易得到的疗法存在需求。本公开内容提供了经修饰的珠蛋白分子，例如神经珠蛋白或细胞珠蛋白的以非常高的亲和力结合一氧化碳的重组体形式，从而起到一氧化碳清除剂的作用。本文公开的数据证明，所述经修饰的珠蛋白可用于，例如从血液或组织中的血红蛋白中移除一氧化碳的方法，以及治疗碳氧血红蛋白血症的方法。

本文提供了一种治疗受试者中的碳氧血红蛋白血症的方法，其通过选择患有碳氧血红蛋白血症的受试者并将治疗有效量的以高亲和力结合一氧化碳的重组珠蛋白分子给予受试者来进行。在一些实施方案中，所述重组珠蛋白分子是具有第64位残基处的突变(例如H64Q、H64L、H64A或H64W突变)的重组人神经珠蛋白，或具有第81位残基处的突变(例如H81Q、H81A、H81L或H81W突变)的人重组细胞珠蛋白。在一些实例中，所述重组珠蛋白分子还包含一个或多个半胱氨酸置换，以得到提高的溶解度。提高的溶解度允许产生突变珠蛋白的高储液(stock)浓度，用于输注足以治疗碳氧血红蛋白血症的剂量。