[发明专利]超级因子和合成因子：具有新的和增强的信号传导活性的经改造细胞因子

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求在2013年5月21日提交的美国临时专利申请第61/825,980号、在2012年11月13日提交的美国临时专利申请第61/725,791号，以及在2012年8月9日提交的美国临时专利申请第61/681,490号的优先权，上述每一申请的公开内容出于所有目的以引用方式整体并入本文。

背景

细胞因子是由许多细胞分泌的小的细胞信号传导分子并且是广泛用于细胞间通信的一类信号传导分子。细胞因子调节关键的细胞功能，包括分化、增殖和凋亡/抗凋亡。

许多细胞因子通过以下方式介导刺激作用：首先与相对高亲和力的细胞因子受体链(通常标记为“α”)相互作用，之后与不同细胞因子共有共有的受体链(共有受体链)相对低亲和力的相互作用。细胞因子与第一高亲和力受体的结合产生复合表面，所述共有受体链可随后与该复合表面结合。

白细胞介素-4(IL-4)为这种细胞因子之典型。IL-4的主结合链是IL-4受体α(IL-4Rα)。IL-4/IL-4Rα复合物充当IL-4受体的第二组分γc的配体。另外，IL-4/IL-4Rα复合物充当白细胞介素-13(IL-13)受体α1(IL-13Rα1)的配体。与IL-4不同，IL-13不结合至IL-4Rα，但是IL-13/IL-13Rα1复合物结合至IL-4Rα。

因为IL-4和IL-13可以通过不同的受体进行信号传导，所以可以假设IL-4和IL-13能够激活不同的信号转导通道。实际上，γc激活酪氨酸激酶Janus激酶3(JAK3)，而IL-13Rα1激活Tyk2和JAK2。被激活的JAK介导IL-4R对保守的酪氨酸残基的胞质尾区磷酸化，所述保守的酪氨酸残基充当包含Src同源2(SH2)域的蛋白的停靠位点。三个紧密成簇的酪氨酸残基充当信号转导和转录激活蛋白6(STAT6)的停靠位点，所述STAT6是选择性地偶联至IL-4Rα链的转录因子。IL-13与IL-13Rα1的结合还通过IL-13/IL-13Rα1复合物与IL-4Rα的结合而激活STAT6。

除了STAT6，IL-4募集和激活IRS-2。结构-功能分析已经显示IL-4Rα的跨膜结构域上的酪氨酸残基[Tyr⁴⁹⁷，胰岛素/IL-4R基序(I4R)的部分]是在IL-4Rα已经被IL-4激活之后IRS-2停靠至IL-4Rα所必需的。JAK1和JAK3随后磷酸化结合IL-4Rα的IRS-2。IRS-2的激活导致磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)和下游蛋白丝氨酸/苏氨酸激酶Akt的激活，这种途径被认为介导许多细胞类型中的生长信号和存活信号。实际上，这种途径对表达I型IL-4R的细胞(NK细胞、T细胞，以及B细胞)中的IL-4-介导的生长是重要的。

虽然IL-4Rα是普遍存在的，但是γ_c而非IL-13Rα1存在于T细胞、自然杀伤(NK)细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞以及大部分小鼠B细胞上(大部分人B细胞表达γ_c和IL-13Rα1两者)。因此，IL-4而不是IL-13，促进天然T细胞分化成T_H2细胞，并且IL-4显得比IL-13对小鼠IgE反应的诱导更加重要。

一些骨髓源细胞，包括巨噬细胞和树突状细胞，表达γ_c和IL-13Rα1两者并且因此对IL-4和IL-13两者应答。这两种受体亚基在这些细胞的不同亚群上的相对丰度差异可以部分地负责其对IL-4相对于对IL-13的相对反应性。在大部分非骨髓源细胞(包括平滑肌细胞和上皮细胞)上发现的是IL-13Rα1，但很少或没有γ_c亚基；因此，与IL-13相比，IL-4在刺激这些细胞方面并没有固有的优势。

在20世纪90年代早期，进行了使用IL-4治疗癌症的临床试验。已经观察到IL-4诱导体外白血病淋巴母细胞的生长抑制和凋亡。这些观测已在使用移植到免疫缺陷型小鼠中的人白血病细胞的实验中得到证实。不幸地是，IL-4的临床有效性受到细胞因子的多效活性的限制，所述多效活性包括肾毒性、肝毒性、神经毒性和胃肠道毒性以及血管渗漏综合征，这与IL-4与非造血细胞的结合相关。因此，“野生型”IL-4作为治疗剂的用途受到其结合造成不良反应的细胞类型的能力的限制。

因此，本领域中存在对具有对一种受体相对于另一种受体的增加的选择性的分子的需求；使用IL-4作为实例，其对γc相对于IL-13Rα1增加的选择性可以是有利的，或者反之亦然。