治疗自身免疫性疾病的新靶标及相关新药研发ppt课件.ppt

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1、治疗自身免疫性疾病的新靶标和相关新药研发,治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道靶向Kv1.3通道的先导药物研发 靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫疾病中的应用,自身免疫疾病,自身免疫性疾病（autoimmune diseases）是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病。,系统性自身免疫病（非器官特异性）,器官特异性自身免疫病,系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus)类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis）口眼干燥综合征(Sjogrens syndrome)结节性多发性动脉炎(polyarteritis no

2、dosa),慢性淋巴细胞性甲状腺炎(Hashimotos thyroiditis)多发性硬化症(multiple sclerosis)重症肌无力(myasthenia gravis)胰岛素依赖型糖尿病(insulin-dependent diabetes mellitus),临床上主要的自身免疫病及其相关证据,人类自身免疫病的致病性自身抗原,全球有5-8%的人口受到约40种自身免疫疾病的威胁！,自身免疫疾病已被我国列为“十大”严重影响人民健康的疾病之一。,自身免疫病的共同特征,1、多数自身免疫性疾病病因不明；2、患者女性多见，发病率随年龄增高，有 遗传倾向；3、存在自身抗体和（或）自身反应性T

3、细胞；4、疾病的重叠现象；5、病程迁延，发作与缓解交替；6、免疫抑制剂治疗有一定疗效,自身抗原的出现 隐蔽抗原的释放、自身抗原发生改变 免疫调节异常 淋巴细胞的多克隆激活、Th1和Th2细胞功能失调 交叉抗原 链球菌感染、EB病毒感染、柯萨奇病毒感染表位扩展遗传因素,发病机制,免疫耐受性的终止和破坏是自身免疫病发生的根本机制。确切原因尚未完全阐明，可能与下列因素有关：,发病机制,治疗策略,免疫抑制剂皮质激素：强的松，可的松细胞毒性药物：烷化剂，嘌呤拮抗剂等抗感染抗菌素：环孢子菌素、氯霉素细胞因子及受体抗体或阻断剂生物学制剂：抗淋巴细胞球蛋白、细胞因子单抗、细胞因子受体拮抗剂 缺点：不能根治，且

4、对肝脏和肾脏有毒性，长期使用有致感染和致癌作用，导致不育和畸形，副作用强理想的治疗策略：选择性的抑制自身免疫而不影响正常免疫功能，毒副作用弱,T细胞引起自身免疫的信号通路,T细胞和自身免疫疾病,选择性抑制T细胞的激活和增殖的免疫抑制剂可以有效的治疗自身免疫疾病。,电压门控钾通道亚型Kv1.3中等电导钙激活钾通道(IKCa1),T细胞中的钾离子通道,与钾通道Kv1.3和IKCa1相关的 T细胞激活过程,T细胞的分类,根据T细胞表面CD45分子，将T细胞分为二个新亚群。凡未经抗原刺激的T细胞可称之为原始T细胞（naive T cell,Tn）为CD45RA+T细胞群，而经抗原刺激分化为记忆T细胞（

5、memory T cell,Tm）为CD45RO+细胞群。,T细胞的分类,记忆T细胞（memory T cell,Tm）根据其表面受体CCR7分子的表达和功能不同，可分为TEM（CCR7-）和TCM（CCR7+）细胞。,钾通道Kv1.3 和 IKCa1在不同T细胞中的表达,钾离子通道,2003年诺贝尔奖,钾离子通道是一类细胞膜上选择性允许K+跨膜通过的离子通道，是继G-蛋白偶联受体和蛋白激酶之后的第三大信号转导分子家族。,治疗自身免疫疾病的新靶标：钾通道Kv1.3,钾通道Kv1.3结构示意图,TEM细胞的异常增殖在自身免疫疾病中起重要的作用，钾通道Kv1.3成为了治疗自身免疫疾病的一个新的药物

6、靶标。,治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道靶向Kv1.3通道的先导药物研发 靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫疾病中的应用,有机小分子调节剂的筛选与设计,靶向钾通道Kv1.3的药物研发,多肽调节剂的筛选与设计,有机小分子调节剂的筛选与设计,1998年，Merck公司就分离到correolide，它能在100nM水平上抑制T细胞的增殖。随后Merck、Pfzer等研发机构分离、合成、和功能鉴定了10多种有机小分子药物候选物。,有机小分子先导药物的不足：作用于Kv1.3钾通道的选择性和特异性不强,有机小分子的药理学活性,有机小分子调节剂的筛选与设计,多肽调节剂的筛选与设计,自然界中

7、的有毒动物,多肽药物的筛选与设计,以蝎毒肽为基础的多肽药物筛选与设计,以海葵毒素为基础的多肽药物筛选与设计,海葵毒素多肽药物的研发,选择性较好的SL5多肽药理学活性,海葵毒素Shk,海葵,多肽调节剂的筛选与设计,自然界中的有毒动物,多肽药物的筛选与设计,以蝎毒肽为基础的多肽药物筛选与设计,以海葵毒素为基础的多肽药物筛选与设计,以蝎毒肽为基础的药物研发,作为天然的毒素资源库，蝎毒肽比海葵毒素更丰富。,蝎,作用于钾离子通道的蝎毒肽,如何获得对钾通道Kv1.3高选择性和特异性的多肽调节剂？,从蝎毒肽中天然分离以蝎毒肽为模板进行设计和改造,天然的蝎毒肽包含多种作用于Kv1.3通道的成员，但选择性和特异

8、性普遍不高。,ImKTx88的筛选和序列分析,从海南斑等蝎（Isometrus maculates）毒腺组织cDNA文库中筛选出钾通道蝎毒肽ImKTx88基因。,天然蝎毒肽调节剂的筛选,多肽ImKTx88的表达纯化和质谱鉴定,2005年，法国科学家Jean-Marc等改造蝎钾毒素多肽OSK1获得了特异作用于Kv1.3通道的多肽AOSK1。,以蝎毒肽为模板的多肽调节剂设计和改造,AOSK1及其突变体对Kv1.3的特异性和选择性比较,2008年，武汉大学依据已建立的多种蝎毒腺cDNA文库，结合蝎毒肽的结构与功能研究，设计筛选获得了选择性和特异性作用于Kv1.3通道的多肽ADWX-1。,靶向钾通道K

9、v1.3先导药物多肽ADWX-1的筛选,-KTx3亚家族蝎毒肽序列比对,BmKTX结构,蝎毒肽和Kv1.x钾通道作用模式,先导药物多肽ADWX-1的设计,先导药物多肽ADWX-1的设计,ADWX-1和BmKTX的序列比对及其和Kv1.3通道作用,ADWX-1和rBmKTX的圆二色谱比较,ADWX-1和BmKTX的NMR结构比较,ADWX-1多肽的表达纯化,ADWX-1与Kv1.3通道作用的机制？,设计ADWX-1的丙氨酸扫描突变体测定突变体的药理学活性生物信息学模建复合物结构,ADWX-1的突变体设计,ADWX-1突变体二级结构分析,突变体对Kv1.3通道的药理学活性,ADWX-1-Kv1.3

10、复合物结构,ADWX-1突变体计算机丙氨酸扫描结果和实验结果的比较,ADWX-1与Kv1.3通道作用的分子机制,ADWX-1与Kv1.3通道作用的分子机制,在ADWX-1和Kv1.3通道的相互作用中，ADWX-1 中的Arg23，Phe24 和Lys26是最重要的功能氨基酸残基。,Arg23，Lys26和Kv1.3的相互作用,Phe24和Kv1.3的相互作用,Arg23，Phe24，Lys26和Kv1.3的相互作用,有机小分子和多肽调节剂的比较,有机小分子correolide与Kv1.3通道的相互作用,多肽KTX与Kv1.3通道的相互作用,Kv1.x通道序列比对、通道模型及药物分子作用区域示意

11、图,小分子和多肽作用Kv1.3通道的示意图,与有机小分子药物相比，多肽调节剂具有更好的选择性和特异性。,治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道靶向Kv1.3通道的先导药物研发 靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫疾病中的应用,靶向钾通道Kv1.3的药物研发,先导药物在预防和治疗自身免疫疾病中的应用,靶向Kv1.3通道治疗多发性硬化症,靶向Kv1.3通道治疗I-型糖尿病,靶向Kv1.3通道治疗类风湿性关节炎,靶向Kv1.3通道治疗多发性硬化症,临床病例证实多发性硬化症（MS）病人中经髓鞘质抗原激活的T细胞为特异性表达高数量Kv1.3通道的表型。,MS病人中激活的TEM细胞显著增加，其中

12、TEM细胞高表达Kv1.3通道。,CD8+的效应记忆T细胞激活后也高表达Kv1.3钾通道,Kv1.3通道的阻断剂多肽ShK可选择性抑制MBP特异性的TEM细胞增殖,Kv1.3通道阻断剂多肽KTX抑制MBP诱导的T细胞增殖和激活,MS病人的脑组织炎症细胞中特异性高表达Kv1.3通道,MS病人脑脊液细胞（CSF）在体外激活后，迅速转变为TEM细胞；而正常人脑脊液细胞和外周血细胞（PB）激活后维持表型不变。,Kv1.3通道阻断剂对MS的预防和治疗,Kv1.3通道阻断剂多肽KTX、ShK和ShK-L5可有效预防和治疗MS的动物模型:Lewis大鼠的实验性脑脊髓炎（EAE）。,ShK-L5 s.c,Sh

13、K-L5 s.c,靶向Kv1.3通道治疗类风湿性关节炎,Kv1.3通道在类风湿性关节炎（RA）病人的关节滑液细胞中高表达，主要为CCR7-细胞。在关节炎（OA）病人的关节滑液细胞中低表达。,Kv1.3通道阻断剂多肽SL5选择性抑制RA病人关节滑液细胞的增殖和炎症相关细胞因子的产生。,Kv1.3通道阻断剂多肽SL5可显著降低RA动物模型DA鼠PIA模型的临床评分，有效改善病理学症状，但不能显著降低类风湿因子（RF）的含量。,靶向Kv1.3通道治疗I-型糖尿病,Kv1.3通道阻断剂多肽SL5和小分子4-AP抑制T1DM病人GAD65-specific TEM细胞的增殖和炎症相关细胞因子的产生。,K

14、v1.3通道阻断剂小分子PAP-1(Psora-4)的药理学活性,Kv1.3通道阻断剂小分子PAP-1可显著降低T1DM动物模型大鼠EAD模型的发病率，减轻细胞损伤和T细胞引起的炎症。,总 结,治疗自身免疫性疾病的新靶标：Kv1.3通道靶向Kv1.3通道的先导药物研发 有机小分子 多肽靶向Kv1.3先导药物在预防和治疗自身免疫疾病中的应用,参考文献Beeton C,Wulff H,Barbaria J,Clot-Faybesse O,Pennington M,Bernard D,et al.Selective blockade of T lymphocyte K+channels amelio

15、rates experimental autoimmune encephalomyelitis,a model for multiple sclerosis.Proc Natl Acad Sci U S A 2001;98:13942-7.Beeton C,Pennington MW,Wulff H,Singh S,Nugent D,Crossley G,et al.Targeting effector memory T cells with a selective peptide inhibitor of Kv1.3 channels for therapy of autoimmune di

16、seases.Mol Pharmacol 2005;67:1369-81.Beeton C,Wulff H,Standifer NE,Azam P,Mullen KM,Pennington MW,et al.Kv1.3 channels are a therapeutic target for T cell-mediated autoimmune diseases.Proc Natl Acad Sci U S A 2006;103:17414-9.Han S,Yi H,Yin SJ,Chen ZY,Liu H,Cao ZJ,et al.Structural basis of a potent

17、peptide inhibitor designed for Kv1.3 channel,a therapeutic target of autoimmune disease.J Biol Chem 2008.Han,S.,Hu,Y.,Zhang,R.,Yi,H.,Wei,J.,Wu,Y.,Cao,Z.,Li,W.and He,X.,ImKTx88,a novel selective Kv1.3 channel blocker derived from the scorpion Isometrus maculates.Toxicon 57:348.Matko,J.,K+channels and

18、 T-cell synapses:the molecular background for efficient immunomodulation is shaping up.Trends Pharmacol Sci 2003 24:385.Rus,H.,Pardo,C.A.,Hu,L.,Darrah,E.,et al.,The voltage-gated potassium channel Kv1.3 is highly expressed on inflammatory infiltrates in multiple sclerosis brain.Proc Natl Acad Sci U

19、S A 2005 102:11094.Sallusto,F.,Lenig,D.,Forster,R.,Lipp,M.and Lanzavecchia,A.,Two subsets of memory T lymphocytes with distinct homing potentials and effector functions.Nature 1999 401:708.Wulff H,Calabresi PA,Allie R,Yun S,Pennington M,Beeton C,et al.The voltage-gated Kv1.3 K+channel in effector memory T cells as new target for MS.J Clin Invest 2003;111:1703-13.Wulff H,Zhorov BS.K+channel modulators for the treatment of neurological disorders and autoimmune diseases.Chem Rev 2008;108:1744-73.,