[发明专利]在存在人血清的情况下对铜绿假单胞菌具有杀菌活性的溶素及其衍生物

说明书

公开了对革兰氏阴性菌，特别是铜绿假单胞菌具有活性的新的溶素多肽、含有它们的药用组合物及其用于治疗革兰氏阴性菌感染，并且更通常地用于抑制生长或减少群体或杀灭革兰氏阴性菌(包括而不限于破坏由这种细菌形成的生物膜)的方法。与溶素的氨基酸序列相比较，某些所公开的溶素已通过用非荷电氨基酸置换某些荷电氨基酸和/或通过经或不经间插接头在N‑或C‑末端与抗菌肽序列融合而在氨基酸序列上进行修饰。

对相关申请的交叉参考

本申请要求2019年4月5日提交的美国临时专利申请号62/830,207的权益，并依赖于该申请的申请日，该申请的全部公开内容通过参考而并入本文。

序列表

本申请包含序列表，其已以ASCII格式通过电子方式提交，并在此通过参考以其全部并入。所述ASCII副本创建于2020年4月2日，名为0341.0025-PCT_ST25.txt，大小为62,107字节。

背景

革兰氏阴性菌，特别是假单胞菌属(Pseudomonas)的成员，是严重且可能威胁生命的侵袭性感染的重要原因。假单胞菌属感染构成烧伤、慢性伤口、慢性阻塞性肺疾病(COPD)和其他结构性肺病、囊性纤维化、植入生物材料上的表面生长以及医院表面和供水内的主要问题，其中其对脆弱患者比如免疫抑制患者和重症监护(ICU)患者造成许多威胁。

一旦在患者体内确立，铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)可能尤其难以治疗。该基因组编码许多抗性基因，包括多药外排泵和赋予对β-内酰胺和氨基糖苷抗生素抗性的酶，由于缺少新的抗微生物治疗剂，使得针对这种革兰氏阴性病原体的治疗特别具有挑战性。铜绿假单胞菌在生物膜中生长的能力加剧了这一挑战，该生物膜可通过保护细菌免受宿主防御和常规抗微生物化学治疗的影响来增强其引起感染的能力。

在医疗保健环境中，铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)耐药菌株的发生率正在增加。一项多州点流行率调查估计，铜绿假单胞菌引起所有医疗保健获得性感染(HAI)的7% (1)。每年由铜绿假单胞菌引起的51000 HAI中有超过6000 (13%)为多药耐药(MDR)，每年约有400人死亡(2)。广泛耐药(XDR)和泛耐药(PDR)菌株代表新出现的威胁，对其具有有限或没有可用的治疗(3)。包括血流感染(BSI)在内的侵袭性铜绿假单胞菌感染是最致命的HAI之一，例如铜绿假单胞菌占所有BSI的3%-7%，死亡率在27%-48%之间(4)。由于美国的大多数医疗保健均在较小的非教学型社区医院进行，因此可能低估包括铜绿假单胞菌引起的那些在内的侵袭性血流感染的发生率。在社区医院的BSI观察性研究中，铜绿假单胞菌为前4种MDR病原体之一(5)，并且整体医院死亡率为18%。另外，很好地描述了MDR铜绿假单胞菌的暴发(6)。结果差与铜绿假单胞菌的MDR菌株(stains)有关，后者经常需要用万不得已的药物比如粘菌素治疗(7)。显然，对于具有新颖机制以靶向MDR铜绿假单胞菌以治疗包括(但不限于)BSI在内的侵袭性感染的不同抗微生物剂存在尚未满足的医学需求。

一种创新的治疗细菌感染的方法集中于称为溶素的噬菌体编码的细胞壁肽聚糖(PG)水解酶家族(8)。溶素技术目前基于使用纯化的重组溶素蛋白，该蛋白在外部作用于多种革兰氏阳性(GP)病原体，导致细菌细胞在接触时溶解，具有多重对数倍数杀灭。溶素起“分子剪刀”作用，降解负责保持细胞形状和承受内部渗透压的肽聚糖(PG)网状结构。PG的降解导致渗透性溶解。除了与抗生素相比较快速杀灭和新颖的作用方式之外，溶解活性的其他标志还包括抗生物膜活性、不存在先前存在的抗性、与抗生素(以亚最低抑制浓度(MIC))的有效协同作用和当除溶素之外还使用抗生素时抑制对抗生素的抗性。重要的是，多个研究者组在多种动物模型中证明了局部、鼻内和胃肠外给予溶素控制抗生素抗性GP细菌病原体的能力(9-11)。

溶素技术最初开发是用于治疗GP病原体的。迄今为止，溶素靶向革兰氏阴性(GN)菌的开发受到限制。革兰氏阴性菌的外膜(OM)起着细胞外大分子的屏障的至关重要作用，并限制下邻肽聚糖的进入(12-14)。