[发明专利]用于控制细胞外基质矿化的方法、基于上述方法的治疗方法以及其中使用的药物

说明书

技术领域

本发明涉及用于选择控制骨矿化的生物活性化合物的方法。具体地，本发明涉及选择用于控制对象的组织中细胞外基质矿化的候选治疗剂的方法，以及涉及用于控制细胞外基质矿化的方法，尤其是伴随骨形成细胞和/或血管平滑肌细胞和/或其它异位、病理性钙化。本发明进一步涉及细胞培养矿化模型，其包括在支持细胞外基质形成和基质成熟的条件下产生细胞外基质的细胞的培养、检测化合物、以及用于确定编码基质蛋白的基因的表达水平的手段和方法。本发明还涉及治疗方法以及涉及在上述治疗方法中使用的药物。

背景技术

骨质疏松是一种疾病，其中骨的密度和质量降低，导致骨骼薄弱和骨折风险增加，尤其是脊柱、腕、髋、骨盆以及上臂。骨质疏松和伴随的骨折是死亡率和发病率的重要因素。骨质量在骨质疏松中是一个关键特征并且成骨细胞作为骨形成细胞以及破骨细胞引起骨吸收发挥关键作用。成骨细胞具有间充质来源(meschenchymalorigin)并且间充质干细胞分化成成骨细胞系是由许多内分泌因子、旁分泌因子以及自分泌因子加以调节的。在骨形成期间，成骨细胞产生有机细胞外基质(ECM)或类骨质(矿化前的不成熟基质)，其主要由I型胶原和非胶原蛋白组成。然后通过在其上沉积磷酸钙，这种ECM矿化以形成骨针(bone spicule)。骨矿化或骨化的起始需要磷酸钙晶体，尤其是羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)，沉淀和附着于ECM。

这种矿化过程并不是骨细胞特有的。它还发生在肥大软骨细胞中，作为在生长期间软骨内骨形成的一部分。此外，在血管钙化的病理条件中，认为血管平滑肌细胞(VSMC)ECM的矿化涉及血管钙化并且在关节软骨的钙化中，关节软骨的钙化伴随年龄的增大、变性的关节疾病(例如骨性关节炎)、以及各种代谢和遗传性疾病而发生。因此，ECM矿化是骨中的生理过程和软组织中的病理过程。

骨矿化以及具体地其调节是一种由许多因素调控的复杂过程，其中上述因素包括血清钙和磷酸盐浓度、激素、酶、以及ECM的结构。I型胶原的大分子组织是一种促进骨矿化的因素。起初，磷酸钙沉积在胶原原纤维的洞中，后来则填充在胶原原纤维内的小孔中和间隙内。

血管钙化以及特定的动脉钙化很久以来被认为是一种被动过程，其涉及斑块(噬斑)的坏死核心作为磷酸钙矿物沉积的成核中心。最近的科学见解已攻击这种假说，因为各种细胞外基质(ECM)分子(包括基质Gla蛋白和护骨素)的遗传畸变导致自发性动脉钙化，这表明和骨矿化一样，动脉钙化是一种被精细调节的过程。

很明显，希望可以控制ECM矿化过程，如在骨质疏松和骨折愈合的情况下促进矿化的方向，以及如在血管钙化，尤其是动脉粥样硬化性钙化、以及软骨钙化的情况下降低或防止矿化的方向。

本发明的一个目的是提供用于选择候选治疗剂的方法，其中候选治疗剂用于控制对象(优选哺乳动物，最优选人)组织中细胞外基质的矿化。本发明的另一个目的是提供一些方法，这些方法用于控制在哺乳动物，优选人的软组织中的ECM矿化，尤其是相对于软骨和血管的病理性钙化，如产生ECM的VSMC的矿化和动脉粥样硬化。本发明的又一个目的是提供控制方法，一方面通过提供刺激矿化的可能性，而另一方面通过提供减少或防止矿化的可能性。本发明的进一步的目的是提供在上述方法中应用的药物组合物和药剂。

发明内容

在第一方面，本发明提供了用于选择候选治疗剂的方法，其中候选治疗剂用于控制在对象的组织中的细胞外基质的矿化，所述方法包括以下步骤：

a)在支持细胞外基质形成和基质成熟的条件下，将来自所述组织并产生细胞外基质的细胞暴露于检测化合物；

b)确定在所述细胞中至少一种基因响应于所述暴露的表达，其中所述基因选自：

-A组，由编码以下物质的基因组成：血小板反应蛋白1；