[发明专利]用于包括线粒体DNA耗竭综合症在内的由不平衡的核苷酸库引起的疾病的脱氧核苷疗法

说明书

政府支持

本发明是按照由NIH给予的HD080642在政府的支持下完成的。美国政府对本发明享有一定的权利。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2015年6月17日提交的系列号为62/180,194的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请据此以引用的方式并入。

发明领域

本发明通常涉及人类遗传性疾病的药理学治疗，所述人类遗传性疾病具体地说是以不平衡的核苷酸库为特征的疾病，例如线粒体DNA耗竭综合症，并且更具体地，胸苷激酶2(TK2)缺乏症。药理学治疗涉及施用至少一种脱氧核苷或其混合物。对于治疗TK2缺乏症，药理学治疗涉及施用脱氧胸苷(dT)或脱氧胞苷(dC)或其混合物。一种或多种脱氧核苷的这种施用适用于不平衡的核苷库的其它病症，特别是见于线粒体DNA耗竭综合症中的那些。

发明背景

线粒体疾病是由于线粒体呼吸链(RC)和氧化磷酸化的缺陷引起的临床异质性疾病，所述线粒体呼吸链(RC)和氧化磷酸化是将电子中的能量转化到三磷酸腺苷(ATP)当中的生化途径。呼吸链由转移电子以产生跨越线粒体的内膜的质子梯度的四种多亚基酶(复合物I-IV)组成，并且质子流过复合物V驱动ATP合成(DiMauro和Schon 2003；DiMauro和Hirano 2005)。辅酶Q₁₀(CoQ₁₀)是使电子从复合物I和II穿梭到复合物III的必要分子。呼吸链由于受线粒体DNA(mtDNA)及核DNA(nDNA)两个基因组控制而在真核(例如，哺乳动物)细胞中是独特的。因而，任一基因组中的突变都可能引起线粒体疾病。大多数线粒体疾病影响多种身体器官，并且在儿童期或早期成年生活中通常是致命的。对于线粒体疾病没有经证实的有效治疗方法，只有支持疗法，如施用CoQ₁₀及其类似物以增强呼吸链活性并解毒作为功能失调的呼吸链酶的有毒副产物的活性氧物质(ROS)。

线粒体DNA耗竭综合症(MDS)是线粒体疾病的一个亚组，其是严重儿童期脑肌病变的常见病因，其分子特征在于组织中的线粒体DNA(mtDNA)拷贝数减少以及线粒体RC复合物的合成不足(Hirano等人，2001)。若干核基因中的突变已被确认为婴幼儿MDS的病因，所述基因包括：TK2、DGUOK、POLG、POLG2、SCLA25A4、MPV17、RRM2B、SUCLA2、SUCLG1、TYMP、OPA1和C10orf2(PEO1)。(Bourdon等人，2007；Copeland 2008；Elpeleg等人，2005；Mandel等人，2001；Naviaux和Nguyen 2004；Ostergaard等人，2007；Saada等人，2003；Sarzi等人，2007；Spinazzola等人，2006)。此外，这些核基因中的突变也可引起伴有或没有mtDNA耗竭的mtDNA的多重缺失(Béhin等人，2012；Garone等人，2012；Longley等人，2006；Nishino等人，1999；Paradas等人，2012；Ronchi等人，2012；Spelbrink等人，2001；Tyynismaa等人，2009；Tyynismaa等人，2012；Van Goethem等人，2001)。

这些基因之一是TK2，其编码胸苷激酶(TK2)，后者是嘧啶核苷(胸苷和脱氧胞苷)磷酸化以产生单磷酸脱氧胸苷(dTMP)和单磷酸脱氧胞苷(dCMP)所需的线粒体酶(Saada等人，2001)。TK2中的突变损害合成三磷酸脱氧核苷酸(dNTP)所需的线粒体核苷/核苷酸补救途径，三磷酸脱氧核苷酸是用于mDNA复制和修复的构建块(building block)。

Saada及同事(Saada等人，2001)于2001年首次描述了来自罹患严重破坏性肌病变的四个不同家庭的四名受感染儿童的TK2缺乏症。在平稳的早期发育之后，在6-36月龄时患者出现高CK血症、严重肌肉张力减退，随后丧失自发活动性。该疾病进展迅速，并且两名患者在3岁时接受机械通气，而另两名患者在报告之时已经死亡。