[发明专利]用于治疗胱氨酸尿症患者的人类酶介导的胱氨酸剔除

说明书

本专利描述了涉及具有L‑半胱氨酸/L‑胱氨酸降解酶活性的蛋白质的工程化的方法和组合物。例如，在某些方面，可公开包含一个或多个氨基酸置换并且能够降解L‑半胱氨酸/L‑胱氨酸的经修饰的胱硫醚‑y‑裂合酶。此外，本发明的某些方面提供了使用所公开的蛋白质或核酸来治疗L‑半胱氨酸/L‑胱氨酸相关癌症的组合物和方法。

本专利申请要求2016年7月6日提交的美国临时申请号62/359,018的优先权权益，该临时申请的全部内容以引用的方式并入本文。

合作研究协议的缔约方

本文公开和要求保护的发明是在Aeglea生物治疗公司(AegleaBioTherapeutics,Inc.)和德克萨斯大学系统董事会(The Board of Regents of TheUniversity of Texas System)之间的合作研究协议的范围内开发的。

发明背景

1.发明领域

本发明整体涉及医学和生物学领域。更具体地讲，它涉及具有高半胱氨酸/胱氨酸降解活性和适用于人类治疗的稳定性的灵长类动物酶的工程化。甚至更具体地讲，它涉及使用剔除L-胱氨酸和L-半胱氨酸的酶来治疗胱氨酸尿症的组合物和方法。

2.相关领域的描述

胱氨酸尿症是由编码肾近端小管的胱氨酸和二价氨基酸转运体的SLC3A1和SLC7A9基因突变导致的遗传病，所述突变导致胱氨酸(氨基酸半胱氨酸的二硫化物形式)的异常分泌并在泌尿道中形成胱氨酸结晶/结石。可用于治疗患有遗传病胱氨酸尿症(其中缺陷性肾转运体在肾滤过期间不能重新摄入胱氨酸)的患者的方法很少。胱氨酸(即氨基酸L-半胱氨酸的二硫化物形式)是高不溶性的，并且在胱氨酸尿症患者的泌尿道中达到高浓度，导致形成胱氨酸结晶和结石。减少循环胱氨酸水平的现有疗法部分防止了泌尿道结石形成，但具有限制其用途的显著副作用。

发明内容

本发明涉及利用工程化的人胱硫醚-γ-裂合酶的方法，所述胱硫醚-γ-裂合酶将胱氨酸有效地转化为半胱氨酸过硫化物，随后分解为游离的半胱氨酸和H₂S，从而使该方法成为通过防止肾和泌尿道中的胱氨酸积聚和结石形成来治疗胱氨酸尿症患者的合适疗法。由于胱氨酸是通常由大多数细胞产生的非必需氨基酸，未发现动物模型中的长期胱氨酸剔除会产生毒性。同样，由于该酶由人类序列构成，不可能诱导不利免疫反应。胱氨酸降解治疗剂以非毒性方式消除循环胱氨酸的总水平的能力表明，它是优于现有治疗方案的防止胱氨酸结石形成的实施方案。

本发明涉及灵长类动物胱硫醚-γ-裂合酶(CGL)的工程化，以使得来自血清的L-胱氨酸和L-半胱氨酸(本文称为L-半胱氨酸/L-胱氨酸)均可有效地降解，并在适用于人类癌症治疗的制剂中提供经修饰的CGL酶。为了开发显示出与天然酶相比低K_M和高催化活性k_cat的酶，本发明人通过修饰所选的氨基酸来改造天然酶，所述修饰产生具有显著改善的酶学性质的酶。因此，本文所述的修饰的CGL酶通过提供新型酶来克服本领域的主要缺陷，与天然酶相比，所述新型酶包含具有L-半胱氨酸/L-胱氨酸降解催化活性的人类或灵长类动物多肽序列。因此，这些经修饰的酶可适用于癌症治疗，并具有低免疫原性和改善的血清稳定性。