本申请属于合成生物学,尤其涉及一种无痛神经生长因子类似肽及应用。
背景技术:
1、外周神经损伤(peripheral nerve injury,pni)主要是由于高空坠落、交通事故、锐器切割、肢体缺血痉挛等原因造成神经元的损伤和神经结构的破坏,导致病人的肢体出现运动、感觉和自主神经功能障碍,严重影响他/她们的生活质量。目前,对于该病的治疗,临床上主要采用显微缝合术或自体神经移植,此外,外源性给予生物材料、种子细胞和/或营养因子也在修复动物pni模型中得到很好的验证。虽然这些措施能够不同程度地恢复损伤外周神经的结构和功能,但术后病人会出现不同程度的急慢性疼痛反应,具体表现为术侧区域出现持续性、阵发性或牵拉样刺痛且在夜间休息表现地尤为明显。
2、神经生长因子(nerve growth factor,ngf)是一种兼具促神经生长和营养神经的分泌蛋白,广泛表达于各种组织和细胞,包括脑、神经节、骨骼肌、胶质细胞、雪旺氏细胞等。在体外,ngf可以促进交感和感觉神经元的生长和发育;在体内,外源性给予ngf可促进胚胎早期的发育,另外,对改善pni后轴突和髓鞘的再生及运动功能的恢复效果显著。此外,ngf在治疗缺血缺氧性脑病、脊髓损伤和糖尿病外周神经病变(diabetes peripheralneuropathy,dpn)方面也有广泛的运用。但在pni后,内源性ngf的表达水平异常升高,且在iii期临床试验治疗dpn的过程中,大剂量的ngf注射,容易引起注射部位出现异常性疼痛,并伴随肌痛和关节痛等副作用,且这种痛觉过敏症状持续的时间长达7周并呈剂量依赖性。因此,如何解决ngf引起的疼痛反应是目前科学需要关注的重点。
3、目前已开发的无痛ngf药物均存在一些缺陷,例如,ngf靶向单抗的制备工艺复杂且价格昂贵,且长期注射易成瘾并导致神经病变和关节破坏等;小分子化合物作用的靶点特异性不高,止痛和促进神经生长的效果不显著,甚至会诱导细胞的凋亡;ngf突变体主要是从患有遗传性感觉和自主神经病变的中东病人体内获得,因此,获取的来源较为受限且无法广泛应用。基于此,急需一种结构简单、效果显著且无痛的ngf肽类药物十分迫切。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种无痛神经生长因子类似肽及应用,本申请的无痛神经生长因子类似肽具有良好的生物活性,与trk a有很强的亲和性,能很好地渗透入胞内且促细胞生长呈现剂量依赖性;此外,促细胞生长的给药剂量较小,不会引起动物产生疼痛过敏反应,可克服ngf在给药时引起的疼痛反应。
2、第一方面,本申请实施例提供了一种无痛神经生长因子类似肽,所述无痛神经生长因子类似肽的氨基酸序列如seq id no.1-7所示。
3、神经生长因子(ngf)包括发夹结构(hairpin loops)和n端(n-term)。loop i是ngf分子中第一个发夹环区域,通常位于蛋白质的n端附近。loop iv是ngf分子中另一个关键的发夹环区域,通常位于蛋白质的c端附近。ngf的n端指的是蛋白质链的第一个氨基酸残基到第一个结构域(通常是loop i)之间的区域。
4、trka(tropomyosin receptor kinase a)是ngf(nerve growth factor)的高亲和力受体,两者之间的相互作用在神经系统的发育和功能维持中起着关键作用。ngf与trka的结合是高度特异性的。ngf通过其结构域(包括loop i和loop iv)与trka的胞外结构域结合,形成一个稳定的复合物。这种结合触发了trka的二聚化(dimerization),这是信号传导的第一步。
5、根据晶体学和分子结构模拟表明:ngf靶向单抗的发夹loop i、loop iv和n-term是与trk a结合并介导下游各种细胞内信号级联的关键区域,而在这三个区域中,经研究发现:loop i以β-turn形式向外暴露并且带有此序列结构的小分子多肽能够使神经生长的效应提高10倍,因此,该区域发挥的生物学效应最大。
6、由人源性ngf与trk a结合的loop i序列(t-t-a-t-d-i-k-g-k-e-v-m-v-l),通过对其长度及对核心序列(t-d-i-k-g-k-e-v-m)氨基酸突变的方式,设计不同长短和位点突变的小分子多肽(如图1,设计出12条),通过固相合成、hplc过柱和质谱分析的方式,对设计的12条线性多肽进行合成、纯化和鉴定。通过荧光偏振实验(fluorescence polarization,fp),细胞穿膜实验和cck-8筛选与trk a结合较强、渗透细胞内较好且活性较强的多条,也发现了效果最好的一条。
7、在一些实施例中,无痛神经生长因子类似肽的氨基酸序列如seq id no.7所示。
8、经研究发现,氨基酸序列如seq id no.7所示的无痛神经生长因子类似肽是与trka结合较强、渗透细胞内最好且活性最强的一条。
9、在一些实施例中,通过固相合成法、液相多肽合成法、基因工程法或发酵法中的任意一种获得。
10、在一些实施例中,通过固相合成法获得无痛神经生长因子类似肽过程中,每种氨基酸的当量介于2-5之间。
11、第二方面,本申请实施例使用了固相合成的方法,该方法可用于小规模合成如seqid no.1-7任意一项所示小分子多肽序列
12、第三方面,本申请实施例提供了一种核酸分子,所述核酸分子用于大规模编码如seq id no.1-7任意一项所示氨基酸序列。
13、第四方面,本申请实施例提供了一种重组质粒,所述重组质粒含有第二方面所述的核酸分子。
14、第五方面,本申请实施例提供了一种转化体,所述转化体包括第三方面的核酸分子或第四方面的重组质粒。
15、在一些实施例中,所述转化体为大肠杆菌。
16、第六方面,本申请实施例提供了一种药物,包括:
17、第一方面的无痛神经生长因子类似肽;以及
18、药学上可接受的辅剂。
19、药学上可接受的辅剂可以为各种缓冲液或者各种添加剂。
20、在一些实施例中,所述无痛神经生长因子类似肽在所述药物中的质量浓度为5ng/ml至50μg/ml。
21、第五方面,本申请实施例提供了一种如第一方面的无痛神经生长因子类似肽、第二方面的所述的核酸分子或第三方面的重组质粒或第四方面的转化体在制备外周神经损伤药物中进行镇痛的应用。
22、本申请实施例至少具有以下有益效果:
23、本申请的无痛神经生长因子类似肽具有良好的生物活性,与trk a有很强的亲和性,能很好地渗透入胞内且促细胞生长呈现剂量依赖性;此外,促细胞生长的给药剂量最小。不会引起动物产生疼痛过敏反应,可克服ngf在给药时引起的疼痛反应
24、本申请制得的无痛神经生长因子类似肽,符合绿色环保的理念,在合成过程中不会用到不环保的化学试剂,安全性高。
1.一种无痛神经生长因子类似肽,其特征在于,所述无痛神经生长因子类似肽的氨基酸序列如seq id no.1-7所示。
2.根据权利1所述的无痛神经生长因子类似肽,其特征在于,所述无痛神经生长因子类似肽的氨基酸序列如seq id no.7所示。
3.权利要求1的无痛神经生长因子类似肽,其特征在于,通过固相合成法、液相多肽合成法,基因工程法或发酵法中的任意一种获得。
4.根据权利要求3的无痛神经生长因子类似肽,其特征在于,通过固相合成法获得无痛神经生长因子类似肽过程中,每种氨基酸的当量介于2-5之间。
5.根据权利要求3无痛神经生长因子类似肽,其特征在于,利用基因工程法合成无痛神经生长因子类似肽,需要核酸分子,其特征在于,所述核酸分子用于编码如seq id no.1-7任意一项所示氨基酸序列。
6.一种重组质粒,其特征在于,所述重组质粒含有权利要求6任意一项所述的核酸分子。
7.一种转化体,其特征在于,所述转化体包括权利要求6所述的核酸分子或权利要求6所述的重组质粒。
8.根据权利要求7所述的转化体,其特征在于,所述转化体为大肠杆菌。
9.一种药物,其特征在于,包括:
10.根据权利要求9所述的转化体,其特征在于,所述无痛神经生长因子类似肽在所述药物中的质量浓度为5ng/ml至50μg/ml。
