[發明專利]人成纖維細胞生長因子21融合蛋白及其突變體的制備與應用

有效

• 申請號: 201110463001.6
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN102558358A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 張海濤
• 申請（專利權）人: 張海濤
• 主分類號: C07K19/00
• 分類號: C07K19/00;C07K1/16;C12N15/81;C12N15/70;C12N15/85;A61K38/18;A61K47/48;A61K48/00;A61P3/04;A61P3/10
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發明領域

本發明涉及人糖尿病和肥胖癥的預防及治療藥物。具體的，本發明提供一種用于檢測和治療人I型或II型糖尿病，以及肥胖癥的融合蛋白及其制備方法和應用。所述融合蛋白含有人FGF21或其突變體和人IgG2-Fc(鉸鏈區-CH2-CH3)或IgG2-Fc突變體(T250Q/M428L；T307Q/N434A)，能有效改善肥胖癥患者的生存狀況，降低糖尿病患者的血糖水平，增強胰島素的敏感性，同時增加FGF21體內的半衰期，尤其是FGF21及突變體與IgG-Fc(T250Q/M428L；T307Q/N434A)突變體融合蛋白，增強與FcRn親和力，進一步增加FGF21的體內半衰期。

背景技術

Testuya?Nishimura等在2000年首先報道了人FGF21基因。該基因定位于人α1，2-墨角藻糖基轉移酶基因的5’側翼區，編碼一個209個氨基酸大小的蛋白多肽，正常情況下特異性表達于肝臟中，蛋白N端前28個氨基酸為引導肽，使FGF21分泌到細胞外。FGF21屬于由FGF19、FGF21和FGF23的成纖維細胞生長因子(FGF)構成的亞家族的分泌多肽(Itoh等，2004，Trend?Genet.20：563-69)。FGF21與FGF19的同源性比較高，FGF19已經證明可以調節內分泌代謝，據此研究人員推測FGF21可能也具有相應的能力。FGF21是非典型的FGF，因為它不依賴于肝素，并且在葡萄糖、脂質和能量代謝的調節中起激素的作用。

2005年，來自Lilly公司的研究人員Alexei?Kharitonekov等首先在細胞水平和生物水平兩方面對FGF21的生物學活性展開研究。他們用FGF21處理脂肪細胞，24小時后發現FGF21刺激后的脂肪細胞表現出明顯葡萄糖吸收能力，但與胰島素的作用現象不同，在加入胰島素刺激后，細胞很快出現葡萄糖吸收作用，而FGF21則需要持續作用4小時以上才能達到相似的結果。同樣的結果也在動物實驗上得到體現。而且FGF21還表現出一些很有意義的特點：科研人員對健康鼠、糖尿病鼠及過表達該基因的轉基因小鼠的研究發現，任何劑量的FGF21均未引起小鼠體重增加或導致低血糖癥現象出現，這再一次提示FGF21可能不依賴于胰島素途徑來調節血糖。

從肝cDNA文庫中分離出作為肝分泌因子的FGF21。它在肝和胰腺中高表達，并且是主要在肝中表達的FGF家族的唯一成員。過量表達FGF21的轉基因小鼠具有生長速率緩慢、血漿葡萄糖和甘油三酯水平低下的代謝表型，并且不存在年齡相關性II型糖尿病、胰島增大和肥胖癥。在嚙齒動物和靈長類模型中藥物性給予重組FGF21蛋白導致血漿葡萄糖水平正常化、甘油三酯和膽固醇水平降低以及葡萄糖耐量和胰島素敏感性得到改善。另外，FGF21通過增加能量消耗、體力活動和代謝率而減輕體重和體脂肪。實驗研究為藥物性給予FGF21以治療人的II型糖尿病、肥胖癥、脂血癥和其它代謝狀況或代謝紊亂提供了支持。

FGF21除直接調節血糖水平外，還可以激活胞外信號途徑并改善胰腺細胞功能。據報道，FGF21可以提高正常小鼠胰島素mRNA水平和蛋白水平，同時激活細胞外信號調節激酶1/2和Akt信號途徑，但無誘導胰島素分泌功能。FGF21處理的糖尿病嚙齒動物，可以提高胰島素量和葡萄糖誘導胰島素分泌。正?；蛱悄虿⌒∈筮M行FGF21治療后，胰島素水平，葡萄糖清除率都得到改善。而且未發現胰島細胞增殖。由此推測FGF21對胰腺的作用可能得益于其在內環境穩定中起到的有益作用。另外，FGF21對糖脂毒性和細胞因子誘導的胰島細胞調亡也有局部保護作用。

FGF21對血脂也有一定的調控作用。研究表明長期注射FGF21糖尿病恒河猴體內，除血糖水平得到控制外，脂蛋白代謝也得到改善，尤其是特異性的降低低密度脂蛋白膽固醇及升高高密度脂蛋白膽固醇水平，由此可見FGF21在整個內分泌過程中的重要作用。此外，HajimeYamauchi等通過對斑馬魚FGF21的研究發現，敲除FGF21基因的斑馬魚胚胎紅細胞生成能力受到明顯抑制，而該現象在向胚胎注入FGF21后得到改善。不僅如此，缺少FGF21的斑馬魚胚胎在粒細胞的生成也受到干擾，因此FGF21可能在動物體內的骨髓-紅系祖細胞的分化中起到決定性作用。