[发明专利]作为抗新生剂的工程改造的灵长类动物胱氨酸/半胱氨酸降解酶

说明书

本发明描述涉及具有L‑(半)胱氨酸降解酶活性的蛋白的工程改造的方法和组合物。例如，在某些方面，可公开一种包含一种或多种氨基酸取代并且能够降解L‑(半)胱氨酸的经修饰胱硫醚‑y‑裂解酶。此外，本发明的某些方面提供使用所公开的蛋白或核酸来治疗具有L‑(半)胱氨酸的癌症的组合物和方法。

发明背景

本申请要求2013年8月29日提交的美国临时申请号61/871,727和2014年3月5日提交的美国临时申请号61/948,106的优先权权益，所述临时申请的完整内容以引用的方式并入本文。

本发明在政府支持下根据由美国国立卫生研究院授权的授权号R01CA154754进行。政府对本发明享有某些权利。

1.发明领域

本发明大体来说涉及医学和生物学的领域。更具体说来，其涉及用使L-胱氨酸和L-半胱氨酸缺乏的酶治疗癌症的组合物和方法。甚至更具体说来，其涉及具有适用于人类疗法的高半胱氨酸/半胱氨酸降解活性和稳定性的灵长类动物酶的工程改造。

2.相关技术的描述

多种氨基酸的全身性缺乏已经显示有效杀死各种肿瘤类型，而对非癌组织具有最小毒性。这种治疗效应可通过使用被引入循环中的药理学优化酶来实现，所述酶使肿瘤所依赖的氨基酸降解。某些癌症如前列腺、小细胞肺癌、胶质母细胞瘤和肝细胞癌已经显示高度依赖于细胞外半胱氨酸/胱氨酸以便增生和存活。这些肿瘤中的多种异常地过度表达xCT(-)胱氨酸/谷氨酸反向转运体以便维持蛋白和谷胱甘肽产生所需的充足半胱氨酸水平，表明其已经丧失或下调其原生半胱氨酸生物合成能力。支持这一想法，xCT(-)胱氨酸/谷氨酸反向转运体的小分子抑制剂(如柳氮磺胺吡啶)的使用已经显示延迟前列腺和小细胞肺癌肿瘤异种移植物的生长(Doxsee等人,2007；Guan等人,2009)。尽管L-胱氨酸的xCT(-)依赖性转运的阻断是有前景的，但其无法消除Na⁺依赖性ASC转运体和/或Na⁺独立转运体对自由L-半胱氨酸的转运，并且在一些实施例中，通过骨髓源性基质细胞向肿瘤细胞提供自由L-半胱氨酸(Zhang等人,2012)。使胱氨酸和半胱氨酸缺乏的治疗剂因此可完全地剥夺这种基本代谢物的肿瘤。然而，并无已知的具有适合作为人类治疗剂应用的特性或活性的不可逆半胱氨酸/胱氨酸降解酶，并且一般来说，可完成特异性氨基酸降解的酶经常不存在，迫使对现有酶进行所需活性的工程改造。

发明概述

本发明涉及灵长类动物胱硫醚-γ-裂解酶(CGL)的工程改造，使得L-胱氨酸和L-半胱氨酸(本文中称为L-(半)胱氨酸)可有效地从血清降解，并且涉及在适用于人类癌症疗法的配制物中提供经修饰CGL酶。为了开发如与原生酶相比呈现低K_M和高催化活性k_cat的酶，本发明人通过修饰所选择的氨基酸工程改造原生酶，所述修饰产生具有显著改进的酶特性的酶。因而，如本文所述经修饰的CGL酶通过提供新颖酶克服了所属领域中的显著缺乏，所述新颖酶如与原生酶相比包含具有L-(半)胱氨酸降解催化活性的人类或灵长类动物多肽序列。因而，这些经修饰酶可适用于癌症疗法并且具有低免疫原性和改进的血清稳定性。