[發明專利]一種用于骨質疏松治療藥物開發的新靶點

在審

• 申請號: 202010189052.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111450237A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63919部隊
• 主分類號: A61K38/17
• 分類號: A61K38/17;A61P19/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明發現了TMEM16A通道蛋白在骨質疏松疾病中的調節作用，為骨質疏松的診斷與治療尋找新的靶點與方法，具體涉及TMEM16A通道蛋白在骨質疏松治療中的應用，尤其是TMEM16A通道蛋白，在制備預防或治療骨質疏松癥的試劑或藥物中的應用。

技術領域

本發明屬于分子生物學和醫學領域，具體涉及TMEM16A通道蛋白在預防或治療骨質疏松癥中的應用。

背景技術

骨丟失是由成骨細胞、破骨細胞和骨細胞介導的骨代謝失衡引起的。骨骼作為人體的鈣庫在體內鈣平衡調控中發揮至關重要的作用，機體及細胞鈣代謝在骨丟失過程中扮演重要角色。

鈣作為重要的第二信使，進入胞內后可以發揮多種不同功能，包括激活胞內第二信使系統，啟動基因轉錄，促進胞內鈣庫鈣釋放以及調節鈣依賴性離子通道的開放和關閉。胞內鈣離子與胞質內的鈣調蛋白依賴性激酶(CaMKs)以及鈣調磷酸酶結合來激活下游信號通路從而最終作用于關鍵轉錄因子，包括CREB和 NFAT等。在成骨細胞分化過程中NFATc1與成骨細胞關鍵轉錄因子Osterix相互結合增強其對成骨細胞功能基因Colla1的轉錄活性，促進成骨細胞功能。破骨細胞在分化過程中會出現胞內鈣振蕩，這是破骨細胞分化過程中關鍵信號通路 Calcineurin/NFATc1信號活化所必須的。除此之外，胞內鈣信號還可以通過對其他信號通路的調控，包括Wnt，Hedgehog，PKA，PKC等途徑進行傳遞從而影響骨發育。由此可見，胞內鈣信號傳遞對成骨細胞和破骨細胞功能調控是極為重要的。

在胞內鈣信號傳遞的多種方式中，激活鈣依賴性離子通道的開放可能是胞內鈣濃度變化最迅速直接的反應，引發瞬時或長時程的生理變化。鈣依賴性離子通道主要包括鈣激活鈣離子通道，鈣激活鉀離子通道以及鈣激活氯離子通道等，其中鈣激活鉀離子通道作為最早發現的鈣依賴性離子通道，直接參與細胞分泌及神經電信號調控，而鈣激活鈣離子通道則作為細胞鈣庫操縱性鈣內流的主要手段。

氯離子作為機體內最主要的陰離子在細胞膜內外電化學平衡維持中發揮非常重要的作用。近年來大量研究證實氯離子通道異常會引起多種疾病的發生，如囊性纖維化，先天性肌強直癥，癲癇癥，Bartter綜合征等。目前研究發現三類氯離子通道與骨代謝密切相關，包括CLC(chloride channels)，CLIC(Chloride Intracellular Channels)和CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) 氯離子通道。CLC是一類電壓門控的氯離子通道，為氯離子沿化學梯度的跨膜移動提供途徑，這些氯離子通道基因的突變，會引起骨表型的變化，如Clcn5基因敲除小鼠表現出個體較小，脊柱后側凸等骨發育異常；Clcn7基因的缺失則會導致骨硬化癥。CLIC主要存在于細胞器上，該家族中只有CLIC5參與骨代謝的調控，CLIC5基因突變的小鼠骨骼發育異常。CFTR定位于上皮細胞頂膜，是跨上皮鹽分的運輸、液體流動和離子濃縮的樞紐，Cftr基因敲除的小鼠表現出骨發育及代謝異常，如骨長度減小，松質骨體積減少等。以上研究表明，氯離子通道對骨發育及骨重塑過程具有非常重要的調控作用。

鈣激活的氯離子通道(CaCCs)是一類受胞內鈣調控的氯離子通道，1982年發現于爪蟾的卵母細胞中，細胞內鈣離子濃度的升高引起CaCCs的開放，使細胞膜發生去極化，進而抑制多精受精，證實了受鈣調控的氯離子通道的存在。 CaCCs廣泛分布于機體各個組織中，參與了眾多的生理過程，包括上皮細胞分泌、嗅覺轉導、平滑肌收縮以及心肌和神經系統興奮。有關CaCCs分子基礎的問題一度未能解決，直到2008年，三個研究小組分別報道了TMEM16A是CaCCs的分子基礎。由于TMEM16A開放依賴于胞內鈣離子的濃度變化，因此明確鈣離子通過直接結合還是中間信號通路傳導的方式激活TMEM16A通道開放就顯得尤為重要。2017年出版的兩篇Nature文章中同時報道了TMEM16A蛋白的晶體結構，發現TMEM16A上的氨基酸E650，E698，E701，E730和D734聚集在一起形成2個Ca2+結合位點，證實鈣離子可以通過直接結合激活TMEM16A離子通道活性，解析了鈣對氯離子通道激活的作用機制。