掌桥专利:专业的专利平台
掌桥专利
首页

通过操纵血浆重量摩尔渗透压浓度改善淋巴递送

文献发布时间:2023-06-19 12:07:15



相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月4日提交的美国临时申请号62/741,295的优先权。该申请的内容通过引用整体并入本文。

政府利益

本发明是在美国国立卫生研究院授予的R01NS100366和RF1AG057575下以及卫生事务助理国防部长办公室授予的W81XWH-16-1-0555下由政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及改善药剂向中枢神经系统的递送。

背景技术

已经开发了用于治疗中枢神经系统(CNS)疾病的各种治疗剂。然而,由于很大程度上不可渗透的血脑屏障(BBB)和治疗剂对大脑的不良渗透,严重限制了向脑中递送治疗剂。改善药物向CNS的递送是一项巨大的临床挑战(4、19、55),尤其是在免疫疗法背景下。例如,目前正在开发基于单克隆抗体(mAb)的疗法来治疗CNS疾病,例如阿尔茨海默氏病(AD)(1)、帕金森氏病(2)、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)(3)、额颞叶性痴呆(FTLD)(4)和CNS肿瘤(5)。然而,尽管临床前结果令人鼓舞,但临床试验并没有给人留下深刻的印象,并受到不良事件的困扰(8-10)。这可能反映出治疗性mAb无法渗透到大脑,导致靶标接合不足(11)。抗Aβ免疫疗法无法作用于位于大脑深部结构的斑块可能导致这些疗法无法转化为常规AD治疗(4、12)。由于直接与脑脊液(CSF)注射相关的侵袭性和更高程度的并发症,治疗性抗体最常通过静脉内输注施用(13-15)。但是,循环中的抗体对BBB的渗透性低,只有0.1-0.2%进入大脑(16)。结果,治疗性抗体的剂量通常比在外周组织中实现靶抗原的充分结合所需的浓度大1000倍(1、17),并且在临床试验中这些高剂量会增加不良事件的发生率(1、9、18),例如淀粉样蛋白相关的成像异常(ARIA)(19、20)。因此,需要改善治疗剂向CNS的递送。

发明内容

本发明通过提供改善组合物向CNS的递送的方法满足了需求。

一方面,本发明提供了一种改善组合物向受试者的中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质的递送的方法。该方法包括(1)增强淋巴系统流入和(2)将组合物递送至中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质。增强淋巴系统流入的步骤可以以多种方式进行。例如,该步骤可以包括将流体泵送通过中枢神经系统间质,或向受试者施用药剂。

该药剂可以是高渗溶液。在一实例中,高渗溶液被施用于受试者的血液或血浆中。高渗溶液可包含NaCl或甘露醇。在其他实例中,所述药剂可以包括Stat-3抑制剂、骨形态发生蛋白(BMP)信号传导轴分子、AVP的拮抗剂(加压素)、心钠素(ANP)的拮抗剂、血管紧张素II的拮抗剂、AT2R受体的拮抗剂或AT1受体的拮抗剂。

所述组合物可以任何合适的方式递送,例如脑池内或鞘内递送。所述组合物可以在增强淋巴系统流入的同时或之后或之前递送。该组合物可以是成像组合物或治疗组合物。该组合物可以包含小分子、病毒、大分子、肽、抗体、核酸(例如反义分子和RNAi剂)或其生物活性片段。在一实例中,治疗组合物包含抗体。抗体可以与有助于跨血脑屏障(又名“BBB”)运输的配体缀合。例如,配体可以特异性结合BBB受体(例如转铁蛋白受体、IGF-R、LDL-R、LRP1、LRP2和LRP8)。

在另一方面,本发明提供了一种用于治疗受试者的神经系统疾病的方法。疾病的实例包括神经病、淀粉样变性病、癌症、眼部疾病或病症、病毒或微生物感染、炎症、局部缺血、神经退行性疾病、发作、行为障碍和溶酶体贮积病。该方法包括(1)增强淋巴系统流入和(2)将治疗组合物递送至中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质。如上所述,增强淋巴系统流入的步骤可以以多种方式进行。在一实例中,该步骤包括将流体泵送通过中枢神经系统间质。在另一个方面,增强淋巴系统流入的步骤包括向受试者施用药剂。

该药剂可以是高渗溶液。在一实例中,高渗溶液被施用于受试者的血液或血浆中。高渗溶液可包含NaCl或甘露醇。在其他实例中,所述药剂可以包括Stat-3抑制剂、BMP信号传导轴分子、AVP的拮抗剂(加压素)、ANP的拮抗剂、血管紧张素II的拮抗剂、AT2R受体的拮抗剂或AT1受体的拮抗剂。

所述组合物可以任何合适的方式递送,例如脑池内或鞘内递送。所述组合物可以在增强淋巴系统流入的同时或之后或之前递送。该组合物可以包含小分子、病毒、大分子、肽、抗体、核酸(例如反义分子和RNAi剂)或其生物活性片段。在一实例中,治疗组合物包含抗体。抗体可以与有助于跨血脑屏障运输的配体缀合。例如,配体可以特异性结合BBB受体,例如转铁蛋白受体、IGF-R、LDL-R、LRP1、LRP2和LRP8。

该抗体可以是抗Aβ抗体。受试者可以是哺乳动物,例如人类或非人类灵长类动物。在一个实施方案中,哺乳动物是需要治疗的患者,例如高龄人或老年人。

在另一方面,本发明的特征在于一种用于改善组合物(例如,成像组合物或治疗组合物)向受试者的CNS的递送的试剂盒。该试剂盒包含该组合物和增强淋巴系统流入的药剂。药剂可以是高渗溶液,例如包含NaCl或甘露醇的高渗溶液。所述药剂可以是Stat-3抑制剂、BMP信号传导轴分子、AVP的拮抗剂(加压素)、ANP的拮抗剂、血管紧张素II的拮抗剂、AT2R受体的拮抗剂或AT1受体的拮抗剂。该组合物可以包含小分子、病毒、大分子、肽、抗体、核酸或其生物活性片段。抗体可以与有助于跨血脑屏障运输的配体缀合。抗体的实例是抗Aβ抗体。

在另一方面,本发明提供了一种经颅的宏观成像方法。该方法包括将有效量的成像剂引入受试者的中枢神经系统,以及对受试者的大脑进行成像。成像剂可以在颅内或鞘内引入。在一个优选的实施方案中,成像剂包括荧光团,并且成像步骤包括荧光宏观检查。在一些实例中,荧光团在激发时在红外区域(例如,近红外区域、中红外区域或远红外区域)中重新发射光。

在下面的描述中阐述了本发明的一个或多个实施方案的细节。根据说明书和权利要求书,本发明的其他特征、目的和优点将是显而易见的。

附图说明

图1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G、1H和1I是一组图和照片,显示了CSF流入的体内经颅全脑成像。(A).使用宏观镜通过完整的头骨对小鼠成像。(B)将荧光蛋白示踪剂(BSA-647nm)送入小脑延髓池(2μL/min,5min),并从注射开始对示踪剂流入成像30min。在脑池内注射开始时,所有小鼠均接受腹膜内注射等渗盐水。(C)在麻醉(KX)和苏醒的野生型小鼠以及麻醉的Aqp4

图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J是一组图和照片,显示了血浆高张力增加了麻醉小鼠的CSF流入。(A)将荧光BSA-647递送到麻醉小鼠的小脑延髓池(CM)中。在CM注射开始时,小鼠经腹腔注射接受等渗盐水(KX)、高渗盐水(+HTS)或高渗甘露醇(+甘露醇)。(B)在KX、+HTS和+甘露醇组中CM注射后紧接30min内,BSA-647流入的代表性延时图像。对图像(8位像素深度)进行颜色编码,以任意单位(A.U.)描绘像素强度(PI)。比例尺=2mm。(C)对所有组,在成像阶段CSF示踪剂流入的代表性界面跟踪分析。对界面以分钟为单位进行时间编码。(D)随时间推移的流入面积的量化(平均值±SEM;n=6-7只小鼠/组;重复测量双向ANOVA,Sidak多重比较测试;****P<0.0001KX vs.+HTS和+甘露醇)。(E)示踪剂流入速度图(μm/min)和(F)所有组的平均流入速度的量化(平均值±SEM;n=6只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较测试;*P<0.05,***P=0.001)。(G)对所有组,从颅骨取出(左下图;比例尺=2mm)和冠状断面后(上部图;比例尺=1mm)的完整脑的代表性离体常规荧光图像。用高功率共聚焦激光扫描显微镜对冠状切片成像,以评估血管周围示踪剂(右下图;比例尺=50μm)。(H)离外冠状切片荧光MPI的量化(平均值±SEM;n=5-7只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较测试;**P<0.01,***P=0.003)。在所有三个组中,CSF递送的(I)

图3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G和3H是一组图表和照片,显示了血浆高张力超过了唤醒状态淋巴功能的抑制。(A)头戴板的苏醒小鼠脑池内接受BSA-647。在小脑延髓池(CM)注射开始时,小鼠腹膜内注射接受等渗盐水(苏醒)、高渗盐水(+HTS)或高渗甘露醇(+甘露醇)。(B)在苏醒、+HTS和+甘露醇组中CM注射后紧接30min内,BSA-647流入的代表性延时图像。对图像(8位像素深度)进行颜色编码,以任意单位(A.U.)描绘像素强度(PI)。比例尺=2mm。在背皮质表面以下约5-6mm处的大脑根部首先检测到荧光。(C)对所有组,在成像阶段CSF示踪剂流入的代表性界面跟踪分析。对界面以分钟为单位进行时间编码。(D)随时间推移的流入面积的量化(平均值±SEM;n=5-7只小鼠/组;重复测量双向ANOVA,Sidak多重比较测试;****P<0.0001苏醒vs.+HTS和+甘露醇)。(E)示踪剂流入速度图(μm/min)和(F)所有组的平均流入速度的量化(平均值±SEM;n=5-7只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较测试;**P=0.0024,***P=0.0003)。(G)所有组的代表性离体冠状切片(比例尺=1mm)。(H)离外冠状切片荧光MPI的量化(平均值±SEM;n=5-6只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较测试;**P=0.0063,***P=0.003)。苏醒组与图1相同。

图4A、4B、4C、4D、4E、4F、4G、4H、4I、4J和4K是一组图和照片,显示了血浆高张力改善了Aβ抗体在6个月大的APP/PS1小鼠中的递送并增强了靶标接合性。(A)(B)在用甲氧基-X04(MeX04)前24小时标记淀粉样蛋白斑块。然后将小鼠麻醉并脑池内注射荧光抗Aβ抗体。脑池内输注开始时,小鼠接受腹腔注射等渗盐水(对照组)或高渗盐水(+HTS)。120min后,将小鼠用荧光凝集素输注固定以标记脉管系统。(C)从颅骨中取出后(左下图;比例尺=2mm)和为了评估进入大脑的抗体渗透进行冠状断面后(上部图;比例尺=500μm)的完整大脑代表性离体图像。穿透动脉血管的外周空间周围的抗体与Aβ斑块(箭头)的共聚焦图像(右下图;比例尺=100μm)。(D)离外冠状切片Aβ抗体荧光MPI的量化(平均值±SEM;n=5只小鼠/组;不成对的两尾t检验;**P=0.0039)。(E)血管周围Aβ斑块的代表性高倍共焦图像(比例尺=20μm)。(F)通过与MeX04

图5A和5B是一组图和照片,显示经颅骨的宏观成像系统。(A)光学示意图。该系统使用可调节的LED照明系统,该系统允许分别控制多达16种不同的波长。使用635nm波长实现647nm荧光团的激发。成像软件控制波长之间的快速切换,并且当与四方滤光镜立方体配合使用时,无需旋转滤镜转盘即可实现高速4通道成像(~100Hz)。宏观镜的总放大倍率为4-40倍,物镜为0.63倍,允许长的工作距离(W.D.)和高数值孔径(N.A.),其中在该放大倍率下该研究使用的视场(F.O.V.)约为11.7mm。此设置使用科学的CMOS相机,其有效面积为13.312x13.312mm,全分辨率为2048x2048像素,可实现快速图像采集(每秒100帧)。该系统与用于双CSF示踪剂研究的同时双通道应用的图像分离光学器件兼容。(B)宏观成像系统的照片。

图6A、6B、6C、6D、6E、6F和6G是一组图和照片,显示成像穿透深度分析。(A)在人工CSF(aCSF)中将与AlexaFluor 647(BSA)缀合的牛血清白蛋白从10稀释至1x10

图7A、7B、7C、7D、7E、7F和7G是一组图和照片,显示了在所有时间点体内经颅骨成像与到背皮质的示踪剂输送以及离体定量相关。麻醉后的小鼠在体内成像期间接受了BSA-647(BSA)的小脑延髓池(CM)注射,并且在输注开始后的5至30min之间以5min的间隔提取并固定了大脑(n=3只小鼠/6个时间点)。(A)示踪剂输送颜色编码为在矢状和冠状投影中CM注射后的时间的函数。(B)CM注射后第5、15和30min时间点的冠状切片显示示踪剂是从大脑底部沿外侧皮质曲率输送的,在随后的时间点达到了背凸(比例尺=2mm)。(C)经颅骨体内成像的最后一帧的平均像素强度(MPI)与在所有6个时间点来自同一大脑的6个冠状切片的MPI相关(Pearson相关,P=0.0003)。(D)当在体内和离体定量时,MPI具有相似的动力学,并且两个数据集与一相指数衰减函数具有良好的一致性(体内:R

图8A、8B、8C、8D、8E、8F和8G是一组图和照片,显示经颅骨成像中发现的CSF示踪剂流入沿动脉周围的血管周围空间发生,并且动力学与以前的体内成像方式相似。(A)来自典型实验的宏观图像,显示在脑池内注射后全脑CSF示踪剂(BSA-647)沿两个中脑动脉(MCA)的分布流入(比例尺=2mm)。(B)为评估发生CSF流入的解剖路径,在脑池内注射BSA-得克萨斯红(TxRd)和静脉注射FITC葡聚糖以标记血管后,使用双光子激光扫描显微镜通过颅骨窗对单独组小鼠进行成像(比例尺=50μm)。保留硬脑膜完整,并用琼脂糖和盖玻片密封颅骨窗,以防止颅内压降低。成像显示示踪剂沿硬脑膜血管下方的MCA两侧的两个血管周围空间(PVS)流动(箭头)。(C)(A)中插图的放大图显示了MCA左后支各侧的CSF示踪剂(比例尺=500μm)。(D)从(C)中黑线开始的线扫描显示MCA两侧任意单位(A.U.)的高像素强度(PI),其中整个动脉的荧光减少。在(D)中测得的空间宽度与(B)中所见的相当。(E)(B)中蓝线的正交重建表明,CSF示踪剂仅限于MCA周围的软膜下PVS,而不位于蛛网膜下腔(SAS;比例尺=50μm)内。(F)将沿MCA的3个感兴趣的血管周围区域的平均值的定量归一化至成像阶段的最大荧光强度(ΔF/F

图9是一组照片,显示了CSF流入途径的经颅骨宏观成像。在将示踪剂送入小脑延髓池后,可以通过完整的头骨(虚线)识别出几个颅骨内结构。(上图)在麻醉的小鼠中,可以观察到脑膜结构,如嗅觉窦、上矢状窦和左右横窦(蓝色)。如前所示,示踪剂首先在大脑周围蛛网膜下腔CSF的大池中被发现,就像在嗅额叶池囊(紫色)和松果体凹处(绿色)周围那样。示踪剂的大脑摄入发生在软脑膜动脉的血管周围空间(红色),特别是在大脑中动脉的前皮质和背皮质节段分布之后,然后沿穿透性动脉向下进入大脑。最终,示踪剂可以在皮质桥接静脉的静脉腔内以及脑膜窦周围发现。(下图)在苏醒小鼠中,一些最前部和后部结构由头板覆盖,但所有软脑膜血管周围空间可以容易地识别。这种方法也可以用于慢性成像,因为仍然可以如通过头板边缘上可以看到的识别通过透明牙科骨水泥的示踪剂通量。

图10是一组照片,显示了在离体大脑中也发现了通过完整头骨成像的CSF示踪剂流入途径。(中图)脑池内注射后30min,麻醉小鼠的离体全脑成像(比例尺=2mm)。(左图)左皮质表面的高倍放大插图(深蓝色),显示可以在大脑中前部动脉(aMCA)和后部MCA(pMCA)的分支上发现CSF示踪剂,迹线为红色(比例尺=1mm)。(右图)右皮层的插图(浅蓝色),表明示踪剂流入沿aMCA和pMCA的相同节段发生(红色迹线;比例尺=1mm)。

图11A、图11B、图11C、图11D和图11E是示出诱导血浆高容积摩尔渗透压浓度的表格和一组图。(A)在整个研究过程中使用的溶液组成和剂量。(B)测得的血浆张力改变溶液的重量摩尔渗透压浓度。(C)麻醉(KX)和苏醒条件下,对照组、+HTS和+甘露醇组在腹膜内注射后30min的血浆重量摩尔渗透压浓度(平均值±SEM;n=5-15只小鼠/组;普通的双向ANOVA,Tukey多重比较测试;*P=0.0151,***P=0.0001,****P<0.0001)。(D)腹膜内注射后30min血浆Na

图12A、12B和12C是一组图和照片,显示了操纵血浆张力不会破坏血脑屏障。(A)腹膜内等渗盐水(KX)、高渗盐水(+HTS)和高渗甘露醇(+甘露醇)溶液施用在麻醉的动物中30min后,FITC-葡聚糖(1%m/v,70kDa)渗出的代表性离体冠状切片图像。阳性对照接受颈动脉内2M甘露醇(+IC甘露醇)。(比例尺=1mm)。(B)以(A)中6个冠状切片的面积百分比表示的阈值荧光定量显示,实验组之间外渗FITC-葡聚糖没有明显增加,但确实显示了实验组和阳性对照之间的显著差异(平均值±SEM;n=5-6只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较检验,ns:不显著,P>0.999;***P<0.0002)。(C)用分光光度法评估FITC-葡聚糖的血浆浓度,发现任何实验组之间均无显著差异,但在阳性对照组中确实显示葡聚糖的外渗增加(平均值±SEM;n=5-6只小鼠/组;单向ANOVA,Tukey多重比较检验,*P=0.0426)。

图13A和13B是一组照片和图,显示了Aqp4

图14A、图14B、图14C和图14D是一组图和照片,显示体内经颅骨成像与荧光和放射性标记的示踪剂的离体定量相关。(A)分析体内成像后30min采集的图像的平均像素强度(MPI;紫色)和使用界面跟踪软件分析流入区域(绿色)。固定小鼠,并用宏观显微镜从同一大脑获取全脑背侧(蓝色)和冠状切片(红色)的图像。(B)计算所有结果的Z分数,并从数据生成多元线性回归模型,并以95%置信区间作图。所有指标均具有显著的正线性关系,并且与离体冠状切片密切相关(全脑:R

图15A、图15B、图15C和图15D是示出血浆高容积摩尔渗透压浓度引起颅内压和间质液量减少而没有改变平均动脉血压或脑血流量的一组图。(A)在腹腔注射等渗生理盐水(对照组)、高渗盐水(+HTS)和高渗甘露醇溶液(+甘露醇)前5min开始,以mmHg记录麻醉小鼠(KX)股动脉的平均动脉血压(MAP),持续30分钟(平均值±SEM n=4-5只小鼠/组;重复测量双向ANOVA,Tukey多重比较测试;**P<0.01,颜色编码的星号表示KX和+HTS或KX和+甘露醇在不同时间点之间的差异)。(B)相对脑血流量(rCBF;压力单位,p.U.)使用激光多普勒血流仪测量(平均值±SEM n=3-5只小鼠/组;重复测量双向ANOVA,Tukey多重比较测试;**P<0.01,颜色编码的星号表示KX和+甘露醇在不同时间点之间的差异)。(C)在0分钟腹膜内注射前5分钟和后30分钟的颅内压(ICP)记录(平均值±SEM;n=4-5只小鼠/组;重复测量双向ANOVA,Tukey多重比较测试;****P<0.0001)。(D)对照组和高渗组在腹腔注射后30min时的脑含水量(平均值±SEM;n=4-10只小鼠/组;普通的双向ANOVA,Tukey多重比较测试;***P=0.0001,****P<0.0001)。

图16是一组图,示出了等渗和高渗条件下血浆、大脑和CSF之间关系的三区室模型。在等渗血浆的情况中,间质液量(V

图17是一组图和照片,显示经颅骨光学成像和Aβ抗体递送入CSF(左图),和在等渗和高渗条件下的CSF示踪剂和Aβ抗体(右图)。

具体实施方式

尽管免疫疗法最初有望用于CNS疾病,但最近的多项临床试验均以失败告终。这可能部分是由于抗体对脑脊液(CSF)和脑实质的渗透率极低,导致靶标接合不良。需要改善治疗性抗体以及其他药剂向CNS的递送。

本发明公开了利用新颖的经颅骨宏观成像来无创地评估CSF荧光示踪剂的体内递送途径。证明CSF中的示踪剂分布于整个大脑宽度的动脉周围空间网络(称为淋巴系统)。出乎意料地发现在不破坏血脑屏障的情况下,通过增加血浆重量摩尔渗透压浓度可以大大提高CSF示踪剂的进入。此外,出乎意料的是,血浆高重量摩尔渗透压浓度超越了以苏醒状态为特征的淋巴输送的抑制,并且在阿尔茨海默氏病小鼠模型中逆转了淋巴抑制。如本文公开的,血浆高重量摩尔渗透性浓度增强了淀粉样蛋白-β(Aβ)抗体的递送,使抗体与Aβ斑块的结合增加了5倍。因此,操纵淋巴活性代表了改善治疗剂如抗体到CNS的渗透的新策略。

沿着软膜和穿透动脉周围的血管周围空间(PVS)存在大流动路径,用于CSF循环进入大脑(21-25)。尽管抗体在CNS细胞外空间显示出有限的扩散输送(26、27),但利用血管周围和实质对流可以增强其向大脑的递送。这种大流动途径因其在溶质清除中的作用及其对神经胶质水通道aquaporin-4(AQP4)的依赖性而被称为淋巴系统(21),其代表药物向CNS递送的理想机制。淋巴系统中快速、对流的流体有效地输送了高分子量的溶质(21),但受到大脑状态(28)、衰老(29)、动脉搏动(30)和身体姿势(31)的强烈调节。

本发明提供了一种新颖的非侵入性经颅骨宏观成像方法,该方法允许人们实时跟踪在活的小鼠的完整大脑中皮质CSF流动。在本发明中,该技术用于评估淋巴流入的治疗性增强是否会增加基于CSF的示踪剂向大脑的输送。出乎意料地发现,用高渗溶液如高渗盐水或甘露醇增加血浆重量摩尔渗透压浓度,在不破坏BBB的情况下增加了淋巴流入。

本文公开了第一项研究,其描述了使用非侵入性经颅骨宏观成像来评估啮齿动物中的CSF流动模式。如以下工作实施例中所公开,发明人观察到大的脑动脉周围的薄脑膜PVS内有对流示踪剂流入,这与先前验证的放射和荧光离体定量方法(21)的发现相符。此外,宏观成像证实了有关唤醒状态和AQP4表达的先前发现(21)。重要的是,已证明用例如腹膜内高渗盐水或甘露醇的高渗疗法使脑池内递送的CSF示踪剂的渗透增加了一倍,同时使流入速度增加了约70%。该响应归因于ISF到血浆的流出增加,导致ICP降低而没有BBB破坏(图16)。尽管BBB的开放性得到控制,允许更多的药物从血液进入CNS,但在改善药物输送方面已显示出令人鼓舞的结果;这种干预对脑功能和淋巴清除的影响尚不清楚,需要进一步评估。这种干预克服了对以苏醒状态、AQP4耗竭和患病的AD脑为特征的CSF流入的抑制(28、35)。更具体地,血浆高渗性极大地改善了荧光团缀合的Aβ抗体的递送。尽管CSF循环时间短,但抗体在脑宽度内的分布导致斑块接合度显著提高,目标斑块距离PVS明显更远。静脉高渗溶液的高渗疗法已被临床批准用于治疗脑水肿(49)。高渗疗法应增强脑实质内的免疫疗法递送。尽管抗体是大分子,脑池内送递后,高达2,000kDa的蛋白质可进入脑实质(21、26)。实际上,在诸如AD之类的病理条件下,抗体(>100kDa)通过PVS输送(27)。由于这种输送主要是由大流动介导,因此较小分子的输送也可以同样得到增强。

本文公开的研究表明,血浆高渗性可以挽救小鼠AD模型中受损的淋巴功能,从而增强针对Aβ的被动免疫疗法的递送和靶向接合。该研究还表明,与以前的研究所需的相比,可以使用更少的抗体,同时实现更高的靶标接合度(27、58)。如本文公开的,利用高渗疗法克服处于苏醒状态、衰老和疾病中的下降的淋巴通量可以与对流增强的递送策略结合。血浆高重量摩尔渗透压浓度和增加的CSF流入

本发明提供了一种改善组合物向受试者的中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质的递送的方法,包括。该方法包括增强淋巴系统流入和将组合物递送至中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质。

可以通过多种方式增强淋巴系统流入。例如,可以使用本领域已知的方法和药剂,例如WO2014130777中描述的,将流体泵送通过中枢神经系统间质。例如,增强淋巴系统流入可以包括对受试者(例如哺乳动物)施用增加淋巴清除率的药剂的步骤,该药剂例如Stat-3抑制剂或BMP信号传导轴分子。在其他实施方案中,所述药剂是AVP(加压素)的拮抗剂,例如托伐普坦、康尼普坦或VPA-985;心钠素(ANP)的拮抗剂,例如安南汀(anantin);血管紧张素II的拮抗剂,例如氯沙坦;AT2R受体的拮抗剂,例如PD12331 9或AT1受体的拮抗剂,例如缬沙坦。在另一个实施方案中,该药剂是用于治疗失眠或作为睡眠辅助的药剂,包括但不限于以下所列的那些:

在另一个实施方案中,所述药剂可以是防止AQP4去极化或AQP4极化损失的药剂,例如JNJ-1 7299425或JNJ-17306861。在另一个实施方案中,增加淋巴流入的步骤包括将流体泵送通过中枢神经系统间质的步骤。可以通过本领域已知的任何装置或方法来完成泵送,例如通过使用机械泵、输液泵等。

备选地,增强淋巴系统流入的步骤包括向受试者施用高渗剂。优选地,高渗剂是高渗溶液,其可以被施用于受试者的血浆中。

上述每种药剂可单独使用或与一种或多种其他药剂组合使用。

如本文所用,“高渗的”和“低渗的”是相对术语,例如关于生理重量摩尔渗透压浓度而言,但可从这扩展,只要在两个区室(例如血浆和中枢神经系统间质)之间实现了渗透压差或者梯度的最终目的,从而促进淋巴流流入中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质。因此,“高渗溶液”是指就生理重量摩尔渗透压浓度而言是高渗的任何生理和/或药学上可接受的溶液,包括高渗盐水或糖溶液。如本文所述,在本发明中优选的高渗溶液不引起BBB破坏。

本发明的方法提供了相对于血液高渗的注射用药剂(例如药物制剂)。为了确定药物制剂相对于血液是否高渗,需要计算溶液中所有化学成分(包括稀释剂)的容积摩尔渗透压浓度。可以计算流体和溶解或稀释药物的张力,以每升流体(mOsm/L)或每千克溶剂(mOsm/kg)的毫摩尔数的数值表示。这两个值也分别称为容积摩尔渗透压浓度和重量摩尔渗透压浓度。血液的容积摩尔渗透压浓度介于285和310mOsm/L之间,而血液的重量摩尔渗透压浓度介于275和299mOsm/kg之间。

溶液容积摩尔渗透压浓度部分基于渗透性和渗透压的概念。渗透性是溶质(溶解的颗粒)的扩散或流体通过半透膜(例如血管或细胞膜)的转移。可促进分子跨膜输送的渗透压以摩尔渗透压浓度表示并且当与生物流体例如血液或血浆相比时被称为低渗透(低渗)、等渗透(等渗)或高渗透(高渗)。术语“张力”和“渗透压”通常被视为同义词。

渗透压是响应于渗透梯度(即在膜的两侧上不同的颗粒浓度)而抵抗水通过半透膜的运动所需的静水压力(或液压)。血清重量摩尔渗透压浓度可以通过使用渗透压计(参见下面的实施例3)测量,或者可以作为溶液中存在的溶质浓度的总和来计算。

如本文所用,张力和渗透压应被视为同义词,并且应被广义地理解。张力可以表示有效的重量摩尔渗透压浓度,并且等于溶液中溶质的浓度总和,该溶液具有跨膜(包括细胞膜)施加渗透力的能力。从严格意义上讲,重量摩尔渗透压浓度是特定溶液的特性,并且与任何膜无关。张力是溶液相对于特定膜的特性。但是,本发明应指的是相对于诸如血液或血浆的生物溶液是等渗的、高渗的或低渗的溶液,并且该指向应当包括这样的含义,即特定溶液相对于血液或血浆或其他生物溶液中细胞的细胞膜与血液或血浆是等渗的、高渗的或低渗的。

张力的操作定义可用于解释该术语。这可以基于将测试溶液添加到全血并观察结果的实验。如果全血中的RBC溶胀和破裂,则与正常血浆相比,测试溶液被认为是低渗的。如果RBC收缩并形成折痕,则与正常血浆相比,测试溶液被认为是高渗的。如果RBC保持不变,则称测试溶液与血浆等渗。RBC细胞膜可以作为参考膜。例如,置于生理盐水(即0.9%氯化钠)中的全血不会溶胀,因此,生理盐水被称为等渗的。

本文所述的方法包括向受试者施用相对于血浆或血液高渗的药物溶液或制剂。由于高渗溶液一旦注入血液中,可能导致流体从细胞中转移出来,并产生各种负面影响,因此应注意选择适当的重量摩尔渗透压浓度,其不是那么高渗以致引起严重的血栓形成和/或血管刺激。在一个实施方案中,如果以以下工作实施例中描述的方式注射入受试者后30min,溶液/制剂具有合适的重量摩尔渗透压浓度,则所得血浆重量摩尔渗透压浓度大于约320mOsml.kg

各种主要填充剂可用于制备高渗溶液/静脉内注射制剂。实例包括电离剂例如NaCl和非电离剂。非电离填充剂的实例包括但不限于甘露醇、甘氨酸、蔗糖、乳糖、其他二糖、治疗性蛋白质或制剂本身的活性成分,或本领域技术人员已知的其他填充剂。非电离填充剂的浓度不会显著影响溶液是否具有足够的离子强度。但是,它们的浓度确实会影响重量摩尔渗透压浓度,因此,它们的浓度可能影响张力。在某些实例中,使用NaCl或甘露醇。渗透性利尿甘露醇或高渗盐水可以在血浆和脑细胞之间建立渗透性梯度,并通过BBB将水吸入血管腔室。在以下工作实施例中描述了小鼠的示例性剂量。可以使用本领域已知的方法获得人等效剂量(HED)。参见,例如,Nair AB,Jacob S.J Basic Clin Pharm.2016Mar;7(2):27-31.doi:10.4103/0976-0105.177703以及the FDA’s Guidance forIndustry.Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trialsfor Therapeutics in Adult Healthy。例如,对于人类受试者,可以以30mg/kg或更高(例如30至300mg/kg)施用NaCl,并且可以以130mg/kg或更高(例如130至1300mg/kg)施用甘露醇。

图16示出了等渗和高渗条件下血浆、大脑和CSF之间关系的三区室模型。在等渗血浆的情况中,间质液量(V

实际上,如下面的实施例所示,用例如腹膜内高渗盐水或甘露醇的高渗疗法使脑池内递送的CSF示踪剂的渗透增加了一倍,同时使流入速度增加了约70%。该响应归因于ISF到血浆的流出增加,导致ICP降低而没有BBB破坏。因此,可以使用相同的方法来改善任何感兴趣的组合物或化合物向CNS间质的递送。

在一些实施方案中,将要递送的组合物或化合物(例如,治疗组合物或成像组合物)经颅内或鞘内施用。也可以使用其他施用途径(例如,肠胃外递送、静脉内递送、皮内或肌内)。在那种情况下,组合物或化合物将需要穿过BBB。在那种情况下,可以使用本领域中已知的各种手段来促进BBB穿越。参见例如美国专利9675849、美国专利7943129、US20180134797、US20180237496和US20170145076。

例如,组合物或化合物可以与结合至BBB受体并且能够跨BBB转运的多肽修饰、连接或缀合。BBB受体以及其他细胞和组织类型均在BBB内皮细胞上表达。多肽与BBB受体的结合可以启动多肽的内在化并穿过BBB转运。此类受体包括但不限于TMEM30A,转铁蛋白受体(TfR),胰岛素受体,胰岛素样生长因子受体(IGF-R),低密度脂蛋白受体(LDLR),低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1),低密度脂蛋白受体相关蛋白2(LRP2),低密度脂蛋白受体相关蛋白8(LRP8),GLUT1,basigin,白喉毒素受体,肝素结合表皮生长因子样生长因子的膜结合前体(HB-EGF),黑素转铁蛋白和血管加压素受体。

在化合物是抗体的情况下,可以修饰抗体的某些结构域(例如Fc区或抗原结合结构域之一)以生成突变型Fc区或双特异性抗体,该双特异性抗体能够与血脑屏障受体结合。美国专利9676849、US20180134797和US20180237496。

非多肽化合物也可以与BBB受体结合多肽连接。这样的试剂包括细胞毒性剂、成像剂、DNA或RNA分子或小分子化合物。在一些实施方案中,化合物是小分子,例如小于1000Da、小于750Da或小于500Da。

可以将多肽或非多肽化合物与BBB受体结合多肽的N端或C端区域连接,或与多肽的任何区域连接,只要该化合物不干扰BBB受体结合多肽与BBB受体的结合。在各种实施方案中,可以使用熟知的化学交联试剂和方案产生缀合物。例如,存在许多本领域技术人员已知的化学交联剂,其可用于使多肽与感兴趣的化合物交联。

治疗方法

上述高重量摩尔渗透压浓度介导的CSF流入可以用于治疗方法中。在一些方面,本发明提供了将治疗性组合物或化合物转运到患者或受试者的CNS中的方法。所述患者或受试者可以是患有神经系统疾病的患者,包括但不限于:阿尔茨海默氏病(AD),中风,痴呆,肌营养不良症(MD),多发性硬化症(MS),肌萎缩性侧索硬化症(ALS),囊性纤维化,Angelman病综合征,李德综合征,帕金森氏病,匹克氏病,佩吉特氏病,癌症,脑外伤等。

在一些实施方案中,神经系统疾病选自:神经病,淀粉样变性病,癌症(例如,涉及CNS或脑),眼部疾病或病症,病毒或微生物感染,炎症(例如,CNS或脑的炎症),局部缺血,神经变性疾病,发作,行为障碍,溶酶体贮积症。本发明的方法由于能够将一种或多种相关的活性成分或治疗性化合物转运到CNS/脑中的能力而特别适合于治疗这类神经系统疾病,此类疾病在CNS/脑中发现其分子、细胞或病毒/微生物基础。

神经病性疾病是神经系统的疾病或异常,其特征是神经信号传导不适当或不受控制或缺乏,并且包括但不限于慢性疼痛(包括伤害性疼痛),由身体组织损伤引起的疼痛,包括癌症-相关的疼痛,神经性疼痛(由神经、脊髓或脑部异常引起的疼痛)和精神性疼痛(与心理疾病完全或大部分相关),头痛,偏头痛,神经病以及通常伴随此类神经病性疾病的症状和综合征例如眩晕或恶心。

对于神经病性疾病,可以选择为镇痛药的神经药,其包括但不限于麻醉药/阿片类镇痛药(即吗啡,芬太尼,氢可酮,哌替啶,美沙酮,羟吗啡酮,喷他佐辛,丙氧芬,曲马多,可待因和羟考酮),非甾体类抗炎药(NSAID)(即布洛芬,萘普生,双氯芬酸,双氟尼酸,依托度酸,非诺洛芬,氟比洛芬,吲哚美辛,酮咯酸,美芬那酸,美洛昔康,萘丁美酮,奥沙普嗪,吡洛昔康,舒林酸和托麦汀),皮质类固醇(即可的松,泼尼松,泼尼松龙,地塞米松,甲基强的松龙和曲安西龙),抗偏头痛剂(即,舒马曲坦(sumatriptin),阿莫曲坦,夫罗曲坦,舒马曲坦,利扎曲坦,依来曲普坦,佐米曲坦,双氢麦角胺,依来曲普坦和麦角胺),对乙酰氨基酚,水杨酸盐(即阿司匹林,水杨酸胆碱,水杨酸镁,二氟尼柳,和双水杨酯),抗惊厥药(即,卡马西平,氯硝西泮,加巴喷丁,拉莫三嗪,普瑞巴林,替加滨和托吡酯),麻醉药(即异氟烷,三氯乙烯,三氟溴氯乙烷,七氟醚,苯佐卡因,氯普鲁卡因,可卡因,环甲卡因,二甲卡因,丙氧卡因,普鲁卡因,新诺卡因,丙美卡因,丁卡因,阿替卡因,布比卡因,卡铁卡因,辛可卡因,依替卡因,左旋布比卡因,利多卡因,甲哌卡因,哌洛卡因,丙胺卡因,罗哌卡因,曲美卡因,沙西毒素和河豚毒素)和cox-2抑制剂(即塞来昔布、罗非考昔和伐地昔布)。对于涉及眩晕的神经疾病,可以选择为抗眩晕剂的神经科药物,包括但不限于美其敏、苯海拉明、异丙嗪和地西泮。对于涉及恶心的神经病症,可以选择为抗恶心剂的神经科药物,包括但不限于异丙嗪、氯丙嗪、丙氯哌嗪、三甲基苯甲酰胺和甲氧氯普胺。

淀粉样蛋白是与CNS中细胞外蛋白质沉积有关的一组疾病和病症,包括但不限于继发性淀粉样变性病,年龄相关性淀粉样变性病,阿尔茨海默氏病(AD),轻度认知障碍(MCI),路易体痴呆,唐氏综合征,遗传性脑出血伴淀粉样变性(荷兰型);关岛帕金森-痴呆综合症,脑淀粉样血管病,亨廷顿舞蹈病,进行性核上性麻痹,多发性硬化症;克雅氏病,帕金森氏病,传染性海绵状脑病,HIV相关痴呆,肌萎缩侧索硬化(ALS),包涵体肌炎(IBM)和与β-淀粉样蛋白沉积有关的眼部疾病(即黄斑变性,与玻璃膜疣相关的眼部神经疾病和白内障)。

对于淀粉样变性,可以选择神经药物,其包括但不限于与选自以下的靶标特异性结合的抗体或其他结合分子(包括但不限于小分子、肽、适体或其他蛋白质结合剂):β分泌酶,tau,早老素,淀粉样前体蛋白或其部分,淀粉样β肽或其寡聚物或原纤维,死亡受体6(DR6),晚期糖基化终产物的受体(RAGE),Parkin和Huntingtin;胆碱酯酶抑制剂(即加兰他敏,多奈哌齐,卡巴拉汀和他克林);NMDA受体拮抗剂(即美金刚),单胺消耗剂(即丁苯那嗪);甲磺酸二氢麦角碱;抗胆碱能抗帕金森病药(即,环己定,苯海拉明,三己基苯吡啶基,苯并曲平,比哌立登和苯海索);多巴胺能抗帕金森病药物(即,恩他卡朋,司来吉兰,普拉克索,溴隐亭,罗替戈汀,司来吉兰,罗匹尼罗,雷沙吉兰,阿扑吗啡,卡比多巴,左旋多巴,培高利特,托卡朋和金刚烷胺);丁苯那嗪;抗炎药(包括但不限于非甾体类抗炎药(即吲哚美辛和上面列出的其他化合物);激素(即雌激素、孕酮和亮丙瑞林);维生素(即叶酸和烟酰胺);地美宝林;高牛磺酸(即3-氨基丙烷磺酸;3APS);5-羟色胺受体活性调节剂(即扎利罗登(xaliproden));干扰素和糖皮质激素。

CNS的癌症的特征在于一种或多种CNS细胞(即神经细胞)的异常增殖,并且包括但不限于神经胶质瘤,多形胶质母细胞瘤,脑膜瘤,星形细胞瘤,听觉神经瘤,软骨瘤,少突胶质细胞瘤,髓母细胞瘤,神经节神经胶质瘤,神经鞘瘤,神经纤维瘤,神经母细胞瘤和硬膜外、髓内或硬膜内肿瘤。对于癌症,可以选择为化学治疗剂的神经科药物。

化疗剂的实例包括烷基化剂,例如噻替帕和CYTOXANO环磷酰胺;烷基磺酸盐,如白消安、英丙舒凡和吡磺砜;氮丙啶,例如苯并多巴、卡波醌、美尤利多巴和尤利多巴;乙亚胺和甲基蜜胺,包括六甲密胺(altretamine)、三亚乙基三聚氰胺、三亚乙基磷酰胺、三亚乙基硫代磷酰胺和三甲基奥罗蜜胺;产乙酸素(特别是布拉它辛(bullatacin)和布拉它辛酮);δ-9-四氢大麻酚(屈大麻酚(dronabinol),MARINOL);β-拉帕酮;拉帕酚;秋水仙碱;桦木酸;喜树碱(包括合成类似物拓扑替康(HYCAMTIN),CPT-11(伊立替康,CAMPTOSAR),乙酰喜树碱,scopolectin和9-氨基喜树碱);溴他汀;callystatin;CC-1065(包括其阿多来新、卡折來新和比折来新合成类似物);鬼臼毒素;鬼臼酸;替尼泊苷;隐藻霉素(尤其是隐藻霉素1和隐藻霉素8);多拉司汀;杜卡霉素(包括合成类似物KW-2189和CB1-TM1);软珊瑚醇(eleutherobin);潘克拉汀;匍枝珊瑚醇(sarcodictyin);海绵抑素;氮芥,例如苯丁酸氮芥,氯苯那嗪,氯磷酰胺,雌莫司汀,异环磷酰胺,甲氯乙胺,盐酸甲氧氮芥,美法仑,新氮芥,苯非那明,前强生丁,曲洛磷胺,尿嘧啶芥末;亚硝基脲,例如卡莫司汀,氯唑霉素,铁莫司汀,洛莫斯汀,尼莫斯汀和拉尼莫斯汀;抗生素,例如烯二炔抗生素(例如卡里奇霉素,特别是卡里奇霉素γ和卡里奇霉素Ω(参见,例如Agnew,Chem Intl.Ed.Engl.,33:183-186(1994));大地霉素,包括达尼米星A;艾司米星霉素;以及新卡司他汀发色团和相关的色蛋白烯二炔类抗生素发色团),aclacnomysins,放线菌素,蒽霉素(authramycin),偶氮丝氨酸,博莱霉素,放线菌素C,卡奇霉素,卡柔比星(carabicin),洋红霉素,嗜癌菌素,色霉素,dactoromycin,柔红霉素(daunorubicin),地托比星(detorubicin),6-二偶氮-5-氧代-正亮氨酸,阿德里亚霉素,阿霉素(包括吗啉代-阿霉素,氰基吗啉代-阿霉素,2-吡咯啉-阿霉素和脱氧阿霉素),表柔比星,埃索比星,伊达比星,马赛霉素,丝裂霉素(如丝裂霉素C),霉酚酸,诺加霉素,橄榄霉素,培洛霉素,甲基丝裂霉素(potfiromycin),嘌呤霉素,三铁阿霉素,罗多比星,链霉菌素,链脲佐菌素,杀结核菌素,乌苯美司,净司他丁,柔比星;抗代谢物,例如甲氨蝶呤和5-氟尿嘧啶(5-FU);叶酸类似物,例如树新蝶呤,甲氨蝶呤,蝶罗呤,三甲蝶呤;嘌呤类似物,例如氟达拉滨,6-巯基嘌呤,噻虫啉,硫鸟嘌呤;嘧啶类似物,如安西他滨,阿扎胞苷,6-氮杂尿苷,卡莫呋,阿糖胞苷,双脱氧尿苷,多西氟啶,恩西他滨,氟尿苷;雄激素,例如钙雌酮,丙酸屈他雄酮,表甾醇,美吡坦,睾丸内酯;抗肾上腺素,例如氨基谷氨酰胺,米托坦,曲洛司坦;叶酸补充剂,例如叶酸;乙酰葡醛酯;醒磷酰胺糖苷;氨基乙酰丙酸;恩尿嘧啶;安吖啶;bestrabucil;双蒽生;依达曲塞;defofamine;地美可辛;地吖醌;依氟利丁;醋酸椭圆胺;埃博霉素;依他净;硝酸镓;羟基脲;伦蒂南;洛尼达宁(lonidainine);美登木素生物碱,例如美登素和安托霉素;米托瓜;米托蒽醌;莫潘坦莫尔;二胺硝吖啶(nitraerine);喷司他丁;菲纳姆;吡柔比星;洛索蒽醌(losoxantrone);2-乙基酰肼;丙卡巴嗪;PSK.多糖复合物(美国俄勒冈州尤金市的JHS Natural Products);雷佐生(razoxane);根硫辛;西索非兰;螺旋锗;菌酮酸;三嗪酮;2,2',2”-三氯三乙胺;毛霉菌素(特别是T-2毒素,verracurin A,漆斑菌素A(roridin A)和胍基啶);氨基甲酸乙酯;长春地辛(ELDISINEO,FILDESIN);达卡巴嗪;甘露司汀;米托溴诺醇;米托内醇;哌泊溴烷;gacytosine;阿糖甙(“Ara-C”);thiotepa;紫杉类,例如TAXOL紫杉醇),无Cremophor的ABRAXANE,紫杉醇的白蛋白工程纳米颗粒制剂(American Pharmaceutical Partners,Schaumberg,Ill.)和TAXOTERE多西紫杉醇(Rhone-Poulenc Rorer,Antony,France);苯丁酸氮芥;吉西他滨(GEMZAR);6-硫鸟嘌呤;巯基嘌呤;甲氨蝶呤;铂类似物,例如顺铂和卡铂;长春碱(VELBAN);铂;依托泊苷(VP-16);异环磷酰胺;米托蒽醌;长春新碱(ONCOVIN);奥沙利铂;白三烯;长春瑞滨(NAVELBINE);诺万隆;依达曲塞;道诺霉素;氨基蝶呤;伊班膦酸盐;拓扑异构酶抑制剂RFS 2000;二氟甲基鸟氨酸(DMFO);维甲酸,例如视黄酸;卡培他滨(XELODA);以上任一项的药学上可接受的盐、酸或衍生物;以及上述两种或更多种的组合,例如CHOP(是环磷酰胺、阿霉素、长春新碱和泼尼松龙的联合疗法的缩写),和FOLFOX(奥沙利铂(ELOXATIN)联合5-FU的治疗方案的缩写)和leucovovin。

该化学治疗剂的定义中还包括抗激素剂,其起调节、减少、阻断或抑制可促进癌症生长的激素作用的作用,并且通常呈系统或全身治疗的形式。它们本身可以是激素。

可以选择作为神经科药物来治疗或预防癌症的另一组化合物是抗癌免疫球蛋白(包括但不限于曲妥珠单抗,帕妥珠单抗,贝伐单抗,阿仑妥昔单抗,西妥昔单抗,吉妥珠单抗奥佐米星(ozogamicin),替伊莫单抗tiuxetan,帕尼单抗和rititumab)。在一些情况下,结合毒性标记物或缀合物的抗体可用于靶向和杀死所需的细胞(即癌细胞),包括但不限于具有

CNS的病毒或微生物感染包括但不限于被以下感染:病毒(即流感,HIV,脊髓灰质炎病毒,风疹),细菌(即奈瑟氏菌属,链球菌属,假单胞菌属,变形杆菌属,大肠杆菌,金黄色葡萄球菌,肺炎球菌属,脑膜炎双球菌属,嗜血杆菌属和结核分枝杆菌)和其他微生物,例如真菌(即酵母,新隐球菌),导致CNS病理的寄生虫(即弓形虫)或变形虫,所述病理包括但不限于脑膜炎、脑炎、脊髓炎、血管炎和脓肿,其可以是急性或慢性的。

对于病毒性疾病或微生物性疾病,可以选择神经可药物,其包括但不限于抗病毒化合物(包括但不限于金刚烷抗病毒药物(即金刚乙胺和金刚烷胺),抗病毒干扰素(即聚乙二醇干扰素α-2b),趋化因子受体拮抗剂(即马拉维若),整合酶链转移抑制剂(即雷特格韦),神经氨酸酶抑制剂(即奥司他韦和扎那米韦),非核苷逆转录酶抑制剂(即依法韦仑、依特拉维林、德拉维定和奈韦拉平),核苷类逆转录酶抑制剂(替诺福韦、阿巴卡韦、拉米夫定、齐多夫定、司他夫定、恩替卡韦、恩曲他滨、阿德福韦、扎西他滨、替比夫定和地丹宁),蛋白酶抑制剂(即达鲁那韦、阿塔扎那韦、福沙普雷那韦、替普拉那韦、利托那韦、奈非那韦、安普列那韦、印地那韦和萨奎那韦),嘌呤核苷(即万乃洛韦、泛昔洛韦、阿昔洛韦、利巴韦林、更昔洛韦、万乃洛韦和西多福韦),以及其他抗病毒药(即安福韦肽、福斯卡净、帕利珠单抗和福米韦森)),抗生素(包括但不限于,氨基青霉素(即阿莫西林、氨苄西林、苯唑西林、萘西林、氯唑西林、双氯唑西林、氟唑西林、替莫西林、阿洛西林、羧苄青霉素、替卡西林、美洛西林、哌拉西林、氨苄西林),头孢菌素(即头孢唑啉、头孢氨苄、头孢氨苄、头孢呋辛、头孢烷醇、头孢曲松、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢他啶、头孢羟氨苄、头孢拉定、劳拉卡比夫、头孢替坦、头孢呋辛、头孢丙烯、头孢克洛、头孢西丁),碳青霉烯米芬(即亚胺培南、美罗培南、厄他培南、法罗培南和多利培南),单巴坦(即氨曲南、tigemonam、诺卡达霉素A和塔布辛-β-内酰胺),β-内酰胺酶抑制剂(即克拉维酸、他唑巴坦和舒巴坦)与另一种β-内酰胺类抗生素结合,氨基糖苷(即阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、链霉素、妥布霉素和巴龙霉素),安沙霉素(即,格尔德霉素和除莠霉素),卡巴头孢烯(即氯碳头孢),糖肽(即,替考拉宁和万古霉素),大环内酯类(即阿奇霉素、克拉霉素、地红霉素、红霉素、罗红霉素、屈红霉素、泰利红霉素、大观霉素),单酰胺菌素(即,氨曲南),喹诺酮(即环丙沙星、依诺沙星、加替沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、曲沃沙星、格列帕沙星、司帕沙星、替马沙星),磺酰胺(即磺胺嘧啶、磺胺氯硝胺、磺胺醋胺、磺胺嘧啶、磺胺甲唑、磺胺嘧啶、柳氮磺胺吡啶、磺胺异恶唑、甲氧苄啶、甲氧苄啶和磺胺甲恶唑),四环素(即四环素、去甲环素、强力霉素、二甲胺四环素、土霉素),抗肿瘤或细胞毒性抗生素(即阿霉素、米托蒽醌、博莱霉素、柔红霉素、达卡霉素、表阿霉素、伊达霉素、皱襞霉素、丝裂霉素、戊甾体素、丙柔比星)和其他抗细菌药化合物(即,杆菌肽、多粘菌素E和多粘菌素B)),抗真菌药(即甲硝唑、硝唑、替硝唑、氯喹、碘喹、帕罗霉素),以及抗寄生虫药(包括但不限于奎宁、氯喹、阿莫地喹、乙胺嘧啶、磺胺嘧啶、普伐尼、甲氟喹、阿托瓦酮、伯喹、蒿美辛、卤虫腈、强力霉素、克林霉素、甲苯咪唑、帕莫酸嘧啶、噻菌灵、二乙基卡马嗪、伊维菌素、利福平、两性霉素B、甲胂醇、依福硝嗪、阿苯达唑)。

CNS的炎症包括但不限于由CNS损伤引起的炎症,其可能是身体损伤(即由于事故、手术、脑外伤、脊髓损伤、脑震荡)和由于或与CNS的一种或多种其他疾病或病症(即脓肿、癌症、病毒或微生物感染)有关的损伤引起的炎症。对于CNS炎症,可以选择神经科药物,其解决炎症本身(即,非甾体抗炎剂,例如布洛芬或萘普生),或治疗炎症的根本原因的药物(即,抗病毒或抗癌症药剂)。

如本文所用,CNS缺血是指与大脑中异常血流或血管行为或其原因有关的一组疾病,包括但不限于:局灶性脑缺血、全脑缺血、中风(即蛛网膜下腔出血和脑出血)和动脉瘤。对于局部缺血,可以选择神经科药物,其包括但不限于溶栓剂(即尿激酶、阿替普酶、瑞替普酶和替奈普酶),血小板凝集抑制剂(即阿司匹林、西洛他唑、氯吡格雷、普拉格雷和双嘧达莫),他汀类药物(即洛伐他汀、普伐他汀、氟伐他汀、瑞舒伐他汀、阿托伐他汀、辛伐他汀、西伐他汀、匹伐他汀)和改善血液流动或血管柔软性的化合物,包括例如血压药物。

神经退行性疾病是与CNS中神经细胞功能丧失或死亡相关的一组疾病和失调,并且包括但不限于:肾上腺皮质营养不良,亚历山大氏病,阿尔珀氏病,肌萎缩性侧索硬化症,共济失调性毛细血管扩张症,巴滕病,消旋体综合征,皮质基底突变性,由淀粉样变性引起或与之相关的变性,腓特烈共济失调,额颞叶变性,肯尼迪病,多系统萎缩,多发性硬化,原发性侧索硬化,进行性核上性麻痹,脊髓性肌萎缩,横突性脊髓炎,Refsum病和脊髓小脑共济失调。

对于神经退行性疾病,可以选择神经科药物,它是生长激素或神经营养因子;例子包括但不限于脑源性神经营养因子(BDNF),神经生长因子(NGF),神经营养蛋白-4/5,成纤维细胞生长因子(FGF)-2和其他FGF,神经营养蛋白(NT)-3,促红细胞生成素(EPO),肝细胞生长因子(HGF),表皮生长因子(EGF),转化生长因子(TGF)-α、TGF-β,血管内皮生长因子(VEGF),白介素-1受体拮抗剂(IL-1ra),睫状体神经营养因子(CNTF),神经胶质源性神经营养因子(GDNF),神经营养素,血小板源性生长因子(PDGF),调蛋白,神经调节蛋白,青蒿琥酯(artemin),persephin,白介素,神经胶质细胞系源性神经营养因子(GFR),粒细胞集落刺激因子(CSF),粒细胞巨噬细胞CSF,网蛋白(netrins),心脏营养素-1,hedgehogs,白血病抑制因子(LIF),midkine,多效蛋白,骨形态发生蛋白(BMP),网蛋白,皂化蛋白(saposins),脑信号蛋白(semaphorin)和干细胞因子(SCF)。

CNS的发作疾病和病症涉及CNS中的不适当和/或异常的电传导,并且包括但不限于癫痫(即,失神发作,无力性发作,良性罗兰德性癫痫,儿童失神性癫痫,阵挛性发作,复杂的部分发作,额叶癫痫,高热惊厥,婴儿痉挛,青少年肌阵挛性癫痫,青少年失神癫痫,伦诺克斯-盖斯托综合征,兰道-克莱夫纳综合征,德拉韦氏综合征,小田原综合征,West综合征,肌阵挛性发作,线粒体精神病,进行性线粒体癫痫,心因性发作,反射性癫痫,拉斯穆森氏综合症,单纯性部分性发作,继发性全身性发作,颞叶性癫痫,强直阵挛性发作,强直性发作,精神运动性发作,边缘性癫痫,部分开始发作,全身开始发作,状态性癫痫,腹部癫痫,无动性发作,自主性发作,双侧大肌阵挛,月经期癫痫,跌落性发作,情感性发作,局灶性发作,痴笑发作,Jacksonian March,拉福拉病,运动性发作,多灶性发作,夜间性发作,光敏性发作,假性发作,感觉性发作,微小发作,森林发作,退缩性发作和视觉反射性发作)。

对于发作病症,可以选择为抗惊厥药或抗癫痫药的神经科药物,其包括但不限于巴比妥类抗惊厥药(即,普立米酮,甲乙比妥,甲巴比妥,阿洛巴比妥,阿莫巴比妥,阿普比妥,烯丙苯巴比妥,巴比妥,溴烯比妥和苯巴比妥),苯并二氮杂

行为障碍是CNS疾病,其特征在于患病对象部分的行为异常,包括但不限于:睡眠障碍(即失眠,妄想,夜惊,昼夜节律性睡眠障碍和发作性睡病),情绪障碍(即抑郁症,自杀性抑郁症,焦虑症,慢性情感障碍,恐惧症,恐慌症,强迫症,注意力缺陷多动障碍(ADHD),注意力缺陷障碍(ADD),慢性疲劳综合症,恐旷症,创伤后应激障碍,双相情感障碍),进食障碍(即厌食症或贪食症),精神病,发育行为障碍(即自闭症,瑞特综合征,阿斯伯格综合征),人格障碍和精神病(即精神分裂症,妄想症等)。

对于行为障碍,神经科药物可以选自行为改变化合物,包括但不限于非典型抗精神病药(即利培酮、奥氮平、阿立哌唑、奎硫平、帕利培酮、阿塞那平、氯氮平、伊洛哌酮、齐拉西酮),吩噻嗪抗精神病药(即丙氯哌嗪、氯丙嗪、氟奋乃静、奋乃静、三氟拉嗪、噻哒嗪和中哒嗪),噻吨(即,替沃噻吨),其他抗精神病药(即,匹莫齐特,锂,吗茚酮,氟哌啶醇和洛沙平),选择性血清素再摄取抑制剂(即西酞普兰,依西酞普兰,帕罗西汀,氟西汀和舍曲林),5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂(即度洛西汀,文拉法辛,去甲文拉法辛,三环类抗抑郁药(即多塞平、氯丙咪嗪、阿莫西平、去甲替林、阿米替林、曲米帕明、丙咪嗪、丙丙替林、地昔帕明),四环类抗抑郁药(即米氮平和马普替林),苯基哌嗪类抗抑郁药(即曲唑酮和奈法唑酮),单胺氧化酶抑制剂(即异卡波肼,苯乙嗪,司来吉兰和反式环丙胺),苯并二氮杂

溶酶体贮积病是指在某些情况下与CNS相关或具有CNS特异性症状的代谢性疾病;此类疾病包括但不限于:Tay-Sachs病,Gaucher病,Fabry病,粘多糖贮积病(I、II、III、IV、V、VI和VII型),糖原贮积病,GM1-神经节病,异色性白细胞营养不良,法伯氏病,卡纳万氏白细胞营养不良以及1型和2型神经元蜡样脂褐质沉积症,尼曼-皮克病,庞贝氏病和克拉贝氏病。

对于溶酶体贮积病,可以选择本身就是神经病药物或模拟该疾病中被削弱的酶的活性的神经科药物。用于治疗溶酶体贮积症的示例性重组酶包括但不限于例如美国专利申请公开号2005/0142141提出的那些(即,α-L-艾杜糖醛酸酶,杜糖醛酸酯-2-硫酸酯酶,N-硫酸酯酶,α-N-乙酰氨基葡糖苷酶,N-乙酰基-半乳糖胺-6-硫酸酯酶,β-半乳糖苷酶,芳基硫酸酯酶B,β-葡糖醛酸苷酶,酸性α-葡萄糖苷酶,葡糖脑苷脂酶,α-半乳糖苷酶A,己糖胺酶A,酸性鞘磷脂酶,β-半乳糖脑苷脂酶,β-半乳糖苷酶,芳基硫酸酯酶A,酸性神经酰胺酶,天冬酰胺酶,棕榈酰蛋白硫酯酶1和三肽氨基肽酶1)。

可以通过任何合适的方式施用上述治疗组合物药剂,包括肠胃外、肺内和鼻内,并且如果需要局部治疗,则可以病灶内施用。肠胃外输注包括肌内、静脉内、动脉内、腹膜内或皮下施用。给药可以通过任何合适的途径进行,例如通过注射,例如静脉内或皮下注射,这部分取决于施用是短暂的还是长期的。本文考虑了各种给药方案,包括但不限于在各个时间点上的单次或多次施用,推注施用和脉冲输注。

可以使用本领域已知的技术施用核酸分子,包括通过载体、质粒、脂质体、DNA注射、电穿孔、基因枪、静脉内注射或肝动脉输注。用于基因治疗实施方案的载体(包括病毒载体)是本领域已知的。

根据具体的实施方案,本发明的方法允许以高度受控的方式使水从大脑流向血液。治疗组合物可以与高渗溶液结合使用。有利地,治疗组合物和高渗溶液可以同时并行施用。

宏观成像

在另一方面,本发明提供了一种新颖的非侵入性经颅骨宏观成像方法,该方法允许人们实时跟踪在活的受试者的完整大脑中皮质CSF流动。该方法包括将有效量的成像剂引入受试者的中枢神经系统,以及对受试者的大脑进行成像。成像剂可以在颅内或鞘内递送。在一个优选的实施方案中,成像剂包括荧光团,并且成像步骤包括荧光宏观检查。在实例中,荧光团在激发时在红外区域(例如,近红外区域、中红外区域或远红外区域)中重新发射光。

如本文公开的,这种新的成像方法利用血管周围空间的全脑系统来快速而有效地增强治疗剂的递送。为此,本发明还提供了一种新颖的经颅光学成像方法,其能够进行CSF转运的非侵入性和动态测量。这样一来,与通过2光子显微镜可视化的狭窄视野相比,就可以获得CSF示踪剂的全脑成像,同时获得MRI无法获得的时空分辨率。高帧率采集与界面跟踪软件的使用兼容,以通过在像素级分辨率下测量示踪剂界面的进展来量化啮齿动物脑中的CSF转运(56)。宏观镜具有一个大型机架,以便以固定或行为状态的配置(例如,跑轮或认知测试)对小动物成像。放置非侵入性慢性氰基丙烯酸酯颅窗可重复成像(57)。因此,经颅光学成像可用于脑室内或实质内示踪剂研究,以评估清除率。

试剂盒和制品

在本发明的另一方面,本发明提供了包含用于上述方法的材料的试剂盒或制品。该制品包括容器和在容器上或与容器相关的标签或包装插页。合适的容器包括例如瓶、小瓶、注射器、IV溶液袋等。容器可以由多种材料形成,例如玻璃或塑料。容器装有组合物,该组合物本身或与另一种有效的组合物组合,(1)用于改善组合物向受试者的中枢神经系统间质、脑间质和/或脊髓间质的递送,或(2)用于治疗、预防和/或诊断上述一种或多种疾病。容器可以具有无菌进入口(例如,容器可以是静脉内溶液袋或具有可被皮下注射针刺穿的塞子的小瓶)。组合物中的至少一种活性剂可以是大分子治疗剂,例如抗体。标签或包装插页指示组合物用于治疗所选病症。

而且,制品可以包括(a)其中容纳有组合物的第一容器,其中该组合物包括促进淋巴系统流入的药剂,和(b)其中装有组合物的第二容器,其中该组合物包含治疗剂或成像剂。在本发明的该实施方案中的制品还可以包括包装插页,其指示所述组合物可以用于治疗特定病症。替代地或另外地,制品可以进一步包括第三容器,该第三容器包含药学上可接受的缓冲剂,例如抑菌注射用水(BWFI)、磷酸盐缓冲盐水、林格氏溶液和右旋糖溶液。它还可以包括商业和用户角度期望的其他材料,包括其他缓冲液、稀释剂、过滤器、针头和注射器。

在一些实施方案中,试剂盒或制品进一步包括指导材料,该指导材料包含用于实施本文描述的方法的指导(即,方案)(例如,使用试剂盒来施用组合物的指导)。尽管指导材料通常包括书面或印刷材料,但它们不限于此。本发明考虑了能够存储这样的指导并将其传达给最终用户的任何介质。这样的介质包括但不限于电子存储介质(例如磁盘、磁带、盒带、芯片),光学介质(例如CD-ROM)等。这样的介质可以包括提供这样的指导材料的互联网站点的地址。

定义

如本文所用,溶液的“重量摩尔渗透压浓度”是每千克溶剂中溶质的渗透压摩尔数。重量摩尔渗透压浓度是溶液中存在的颗粒数量的量度,并且与颗粒的尺寸或重量无关。它仅通过使用仅取决于颗粒浓度的溶液性质进行测量。这些性质是蒸气压降低、冰点降低、沸点升高和渗透压,并且统称为依数性。溶液的“容积摩尔渗透压浓度”是每升溶液中溶质的渗透压摩尔数。

术语“多肽”和“肽”在本文可互换使用,是指单链中氨基酸残基的聚合物。该术语适用于其中一个或多个氨基酸残基是相应的天然存在的氨基酸的人工化学模拟物的氨基酸聚合物,以及天然存在的氨基酸聚合物和非天然存在的氨基酸聚合物。氨基酸聚合物可完全包含L-氨基酸、完全D-氨基酸或L和D氨基酸的混合物。如本文所用,术语“蛋白质”是指多肽或单链多肽的二聚体(即,两个)或多聚体(即,三个或更多个)。蛋白质的单链多肽可以通过共价键(例如二硫键)或非共价相互作用连接。

术语“核酸”是指单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸或核糖核苷酸及其聚合物,其由含有糖、磷酸酯和嘌呤或嘧啶的碱基的单体(核苷酸)组成。除非特别限制,该术语涵盖含有天然核苷酸的已知类似物的核酸,所述核酸具有与参考核酸相似的结合特性并且以与天然核苷酸相似的方式被代谢。“核酸片段”是给定核酸分子的一部分。术语“核苷酸序列”是指DNA或RNA的聚合物,其可以是单链或双链的,任选地包含能够掺入DNA或RNA聚合物中的合成的、非天然的或改变的核苷酸碱基。术语“核酸”、“核酸分子”、“核酸片段”、“核酸序列或片段”或“多核苷酸”也可以与基因,由基因编码的cDNA、DNA和RNA互换使用。

本文中术语“抗体”以最广义使用,并且涵盖各种抗体结构,包括但不限于单克隆抗体、多克隆抗体、多特异性抗体(例如双特异性抗体)和抗体片段,只要它们表现出所需的抗原结合活性。“抗体片段”是指除完整抗体以外的分子,其包含完整抗体的一部分,该完整抗体结合完整抗体所结合的抗原。抗体片段的实例是本领域众所周知的(参见,例如,Nelson,MAbs(2010)2(1):77-83),并且包括但不限于Fab、Fab'、Fab'-SH、F(ab')

“抗Aβ抗体”是指与人Aβ特异性结合的抗体。抗Aβ抗体的非限制性实例是克伦珠单抗。抗Aβ抗体的其他非限制性实例是solanezumab、巴匹珠单抗(bapineuzumab)、gantenerumab、aducanumab、泊奈组单抗(ponezumab)和在以下出版物中公开的任何抗Abeta抗体:WO2000162801、WO2002046237、WO2002003911、WO2003016466、WO2003016467、WO2003077858、WO2004029629、WO2004032868、WO2004032868、WO2004108895、WO2005028511、WO2006039470、WO2006036291、WO2006066089、WO2006066171、WO2006066049、WO2006095041和WO2009027105。

“神经病”是指影响CNS和/或具有CNS中病因的疾病或障碍。示例性CNS疾病或病症包括但不限于神经病、淀粉样变性病、癌症、眼部疾病或病症、病毒或微生物感染、炎症、局部缺血、神经退行性疾病、发作、行为障碍和溶酶体贮积病。神经疾病的具体例子包括但不限于神经退行性疾病(包括但不限于路易氏体病,脊髓灰质炎后综合征,Shy-Draeger综合征,少脑桥小脑萎缩,帕金森氏病,多系统萎缩,纹状体变性,Tau蛋白病(tauopathies)(包括但不限于阿尔茨海默氏病和核上性麻痹),朊病毒病(包括但不限于牛海绵状脑病,瘙痒病,Creutzfeldt-Jakob综合征,库鲁病,Gerstmann-Straussler-Scheinker病,慢性消耗性疾病和致命性疾病家族性失眠症),延髓性麻痹,运动神经元疾病和神经系统异质性变性疾病(包括但不限于Canavan病,Huntington病,神经元蜡样脂褐质沉积症,Alexander病,Tourette综合征,Menkes卷发综合征,Cockayne综合征,Halervorden-Spatz综合征,lafora病,Rett综合征,肝糖皮质激素变性,Lesch-Nyhan综合征,以及Unverricht-Lundborg综合征),痴呆症(包括但不限于Pick氏病和脊髓小脑性共济失调),癌症(例如CNS的癌症,包括由身体其他部位的癌症引起的脑转移)。

“神经疾病药物”是治疗一种或多种神经疾病的药物或治疗剂。本发明的神经疾病药物包括但不限于抗体、肽、蛋白质、一个或多个CNS靶标的天然配体、一个或多个CNS靶标的天然配体的修饰形式、适体、抑制性核酸(即小抑制性RNA(siRNA)和短发夹RNA(shRNA))、核酶和小分子,或上述物质的任一种的活性片段。本文提供了神经系统疾病药物及其可用于治疗的疾病的非限制性实例。

术语“细胞毒性剂”是指抑制或阻止细胞功能和/或引起细胞死亡或破坏的物质。细胞毒性剂包括但不限于放射性同位素(例如At

如本文所用,“抑制性核酸”是双链RNA、RNA干扰、miRNA、siRNA、shRNA或反义RNA,或其一部分,或其模拟物,当施用于哺乳动物细胞时其导致靶基因的表达降低。通常,核酸抑制剂包含靶核酸分子或其直系同源物的至少一部分,或包含靶核酸分子的互补链的至少一部分。通常,靶基因的表达降低10%、25%、50%、75%或甚至90-100%。

本文所用的“治疗性RNA分子”或“功能性RNA分子”可以是反义核酸,核酶(例如,如美国专利号5,877,022中所述),影响剪接体介导的反式剪接的RNA(参见,Puttaraju等人(1999)Nature Biotech.17:246;美国专利号6,013,487;美国专利号6,083,702),干扰RNA(RNAi),包括介导基因沉默的siRNA、shRNA或miRNA(参见Sharp等,(2000)Science 287:2431),以及任何其他非翻译的RNA,例如“指导”RNA和CRISPR RNA(Gorman等,(1998)Proc.Nat.Acad.Sci.USA 95:4929;美国专利号5,869,248)等,如在本领域中是已知的。

“反义”是指与长度无关的与核酸序列的编码链或mRNA互补的核酸序列。可以将反义RNA引入单个细胞、组织或类器官。反义核酸可以包含修饰的骨架,例如硫代磷酸酯、二硫代磷酸酯或本领域已知的其他修饰的骨架,或者可以包含非天然核苷间键。

如本文所指,“互补核酸序列”是能够与由互补核苷酸碱基对组成的另一核酸序列杂交的核酸序列。“杂交”是指在合适的严格条件下在互补核苷酸碱基之间形成双链分子的对(例如,腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)形成碱基对,鸟嘌呤(G)与DNA中的胞嘧啶(C)也是如此)。(参见例如Wahl,G.M.和S.L.Berger(1987)Methods Enzymol.152:399;Kimmel,A.R.(1987)Methods Enzymol.152:507)。

如本文所用,术语“siRNA”意指干扰特定基因或转录后基因表达的双链RNA分子。在一些实施方案中,siRNA用于使用RNA干扰途径来干扰或抑制基因表达。利用短发夹RNA(shRNA)、microRNA(mRNA)和/或包含一种或多种修饰的核酸残基(例如肽核酸(PNA)、锁定核酸(LNA)、未锁定核酸(UNA)或三唑连接的DNA)的核酸(例如siRNA、shRNA或miRNA)中的一种或多种可以实现类似的干扰或抑制作用。最佳地,siRNA的长度为18、19、20、21、22、23或24个核苷酸,并在其3'端具有2个碱基的突出端。可以将这些dsRNA引入单个细胞或培养系统。此类siRNA用于下调mRNA水平或启动子活性。

“成像剂”是具有一种或多种特性的化合物,该特性允许直接或间接地检测其存在和/或位置。这种成像剂的实例包括掺入允许检测的标记部分的蛋白质和小分子化合物。成像剂可以是用于在成像中提供信号或对比度的任何化学品或物质。实例包括有机分子、金属离子、盐或螯合物、颗粒、标记的肽、蛋白质、聚合物或脂质体。

“个体”或“受试者”是哺乳动物。哺乳动物包括但不限于家养动物(例如牛、羊、猫、狗和马),灵长类动物(例如人和非人类灵长类动物(例如猴子)),兔子和啮齿动物(例如小鼠和大鼠)。在某些实施方案中,个体或受试者是人。

术语“施用”是指将药剂、化合物或组合物递送至所需的生物作用部位的方法。这些方法包括但不限于局部递送,肠胃外递送,静脉内递送,皮内递送,肌肉内递送,鞘内递送,结肠递送,直肠递送或腹膜内递送。在一个实施方案中,本文所述的多肽是静脉内施用的。

如本文所用,“治疗(treatment)”(及其语法变体,例如“治疗(treat)”或“治疗(treating)”)是指试图改变被治疗个体的自然病程的临床干预,并且其进行可以用于预防或在临床病理过程中进行。期望的治疗效果包括但不限于预防疾病的发生或复发、减轻症状、减少疾病的任何直接或间接病理后果、预防转移、降低疾病进展的速度、缓解或减轻疾病状态和缓解或改善预后。在一些实施方案中,本发明的抗体用于延迟疾病的发展或减慢疾病的进展。

试剂例如药物制剂的“有效量”是指在所需剂量和时间段内有效达到所需治疗或预防效果的量。

本文所用的短语“药学上可接受的”是指在合理的医学判断范围内,适合于与人类和动物的组织接触而没有过多的毒性、刺激性、过敏反应或其他问题或并发症、与合理的获益/风险比相称的那些化合物、材料、组合物和/或剂型。如本文所用,术语“药物组合物”是指活性剂与药学工业中通常使用的药学上可接受的载体组合。

如本文所用,术语“病毒载体”、“载体”或“基因递送载体”是指充当核酸递送载体并包含包装在病毒体中的载体基因组(例如病毒DNA[vDNA])的病毒(例如AAV)颗粒。可选地,在某些情况下,术语“载体”可用于指代单独的载体基因组/vDNA。

如本文所公开的,提供了多个值的范围。应该理解,除非上下文另外明确指出,否则也具体公开了在该范围的上下限之间的每个中间值(达到下限的十分之一)。在叙述范围内的任何叙述值或中间值与该叙述范围内的任何其他叙述值或中间值之间的每个较小范围都包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包括在该范围内或排除在该范围内,并且其中任一个限值、没有一个限值或者两个限值包含在该较小范围中的每个范围都在本发明中涵盖,受所叙述范围中任何明确排除的限值的约束。在所叙述范围包括一个或两个限值的情况下,排除那些所包括的限值中的一个或两个的范围也包括在本发明中。

术语“约”或“大约”是指在特定值的可接受范围内,如由本领域普通技术人员确定的,这将部分取决于如何测量或确定该值,例如测量系统的局限性。例如,“约”可以意指给定值的至多20%,优选地至多10%,更优选地至多5%,还更优选地至多1%的范围。可替代地,特别是关于生物系统或过程,该术语可以意指在数值的一个数量级内,优选地在值的5倍之内,并且更优选地在值的2倍之内。除非另有说明,否则术语“约”是指在特定值的可接受的误差范围内。

实施例1材料和方法

该实施例说明在下面实施例2-5中使用的材料与方法。

动物.对于所有实验,使用8-12周龄的雄性C57BL/6小鼠(Charles River)。在指示的情况使用在8-12周龄之间的C57BL/6背景上的雄性全球水通道蛋白(aquaporin)-4基因敲除(Aqp4

脑池内注射.称重KX组的小鼠,并用氯胺酮(100mg/kg,i.p.)和甲苯噻嗪(10mg/kg,i.p.)的混合物麻醉。之后,将动物固定在立体定位框架中,并在立体显微镜的帮助下对小脑延髓池进行手术暴露。使用经由聚乙烯管连接至汉密尔顿注射器的30G针头插入脑池空间。针头用氰基丙烯酸酯胶固定,示踪剂用注射泵(Harvard Apparatus)注入,具体取决于实验范例(见下文)。将随机分配给苏醒组的小鼠用2%异氟烷麻醉,将其头骨粘在定制的头板上,放置在约束管中,然后进行上述相同的外科手术。注射开始后,让示踪剂循环30min,并在实验过程中将针头留在原处,以防止CSF隔室减压。在整个实验过程中,维持核心温度(37℃)和麻醉深度。30min结束时,将动物斩首,并对大脑进行处理,以进行荧光或放射性同位素示踪剂分析。

CSF示踪剂.在人工CSF(0.5%m/v)中构成与AlexaFluor647结合的牛血清白蛋白(BSA-647,66kDa,Invitrogen),并用作荧光CSF示踪剂。将放射性标记的

经颅骨体内宏观成像.对于体内成像,切开覆盖背颅骨的皮肤并在插管小脑延髓池之前横向反射。使用PRIOR Lumen 1600-LED光源和Flash 4.0数码相机(Hamamatsu)通过荧光显微镜(MVX10,Olympus)对CSF示踪剂进入大脑进行成像。将固定在立体定位框架上的小鼠放在显微镜平台上,并在远红光发射通道(647nm)中获得20倍放大率的图像。注射开始后,使用MetaMorph Basic成像软件(Molecular Devices)以1min的间隔收集图像(2048x2048像素;5.7120μm/像素),持续0-30min。在整个成像过程中以及整个实验组中,曝光时间保持恒定。

界面跟踪.为了量化脑中荧光CSF示踪剂流入的面积和速度,发明人采用了在对流反应扩散的背景下最近开发的算法(56)。给定二维浓度场的时间序列,此算法跟踪将低浓度和高浓度区域分开的“界面(front)”的位置。该算法输出量化界面传播的空间和时间分辨速度测量值。通过对整个组数据进行平均以获得每组的平均界面速度测量值来计算流入速度。传播界面使用阈值175(0到255的8位标度)进行标识;但是,要注意的是,对于不同的阈值选择,结果是相当可靠的。对所有时间的图像序列都使用相同的阈值,这是合理的,因为在所有实验中都要注意保持相似的成像条件。固定的阈值保留了界面的物理含义,并允许对来自不同实验的群体进行定量比较。可在线获取更多详细信息以及为MATLAB(MathWorks)编写的代码副本(56)。

体内双光子成像.将3mm的颅窗放置在麻醉小鼠的右顶骨上。将窗用琼脂糖覆盖(在37℃时为0.8%),并用玻璃盖玻片密封。使用具有Chameleon Ultra II激光(相干)和20倍水浸物镜(1.0NA,Olympus)的共振扫描仪B示波器(Thorlabs)进行成像。在CM示踪剂注入结合到德克萨斯红的牛血清白蛋白(BSA-TxRd,66kDa)之前,先给予血管内荧光素异硫氰酸酯-葡聚糖(FITC-葡聚糖,2,000kDa)。从输注开始每分钟将Z-stacks移到MCA上,持续30分钟。为了测量CFS流入,在血管周围空间勾勒出三个圆形感兴趣区域(ROI),并在每个时间点进行每个ROI的测量(ThorImageLS)。将所有三个ROI的荧光强度取均值并归一化至峰值荧光(ΔF/F

溶液.对照小鼠接受等渗盐水(在ddH

脑含水量测量.将脑解剖并立即称重(w

脑池内和动脉血压测量.将另一组动物用氯胺酮/甲苯噻嗪的混合物麻醉。然后,将如上所述的连接到装有aCSF的硬质聚乙烯管的30G针插入小脑延髓池,并将动脉导管放置在股动脉中。将管线连接到压力传感器和监测器(World Precision Instruments)。使记录稳定,然后连续记录35min(基线5min和腹膜内注射后30min)。将信号数字化并使用DigiData 1440A数字转换器和AxoScope软件(Axon Instruments)进行记录。使用MATLAB(MathWorks)处理并分析脑池内和平均动脉压记录。

激光多普勒血流仪.使用激光多普勒血流仪(PF5010带微尖的激光多普勒灌注模块,PR 418-1,Perimed)测量脑血流量(rCBF)的相对变化。用氰基丙烯酸酯胶将光纤探头的尖端直接固定在裸露的头骨上。使用1440A数字转换器和AxoScope软件(AxonInstruments)收集信号。对于每只小鼠,在腹膜内施用溶液之前5min和之后30min都记录了rCBF。使用MATLAB(MathWorks)处理和分析rCBF记录。

BBB渗透性评估.为了定量BBB破坏,通过股静脉注射1%的FITC共轭葡聚糖(70kDa;Sigma-Aldrich)在生理盐水(4mL/kg体重)中的溶液。在进行血浆张力调节后,使葡聚糖循环30min,此时取血浆样品,并如下所述对小鼠进行灌流固定。阳性对照在葡聚糖后5min通过右颈外动脉内的导管接受2M甘露醇输注(0.64mL/min,持续30秒)。收获大脑、切片并对FITC外渗成像并定量(见下文)。在室温(24℃)下通过1:4用PBS稀释血浆样品并在荧光酶标仪(SpectraMax M2,Molecular Devices)上以458nm激发、538nm发射,且截止波长高于530nm进行三次重复分析来计算FITC葡聚糖的血浆浓度。通过将样品的相对荧光与标准曲线(0.0-1.0mg/mL,0.1mg/mL步长;在PBS中的FITC-葡聚糖70kDa)进行线性回归拟合比较,估算葡聚糖浓度。由于干扰分光光度法的吸光度读数,因此将具有溶血作用的血液样品排除在分析范围之外。

成像深度分析.使用宏观成像的荧光检测深度高度取决于照明源的功率、荧光团的激发/发射波长以及曝光时间。然而,发明人试图估计经颅光学成像的检测深度。为此,使用宏观镜对麻醉的小鼠进行成像,同时像以前一样接受脑池内BSA-647输注。每60秒获取一次图像,持续时间为5、10、15、20、25或30分钟。在相应的停止时间后立即处死小鼠;收获大脑,将其固定在4%PFA中过夜,然后切片(见下文)。在冠状切片中对示踪荧光进行定量,以确定荧光检测的深度(参见图像分析)。在另一组实验中,计算了635nm波长的成像穿透深度。为了确定成像的最佳示踪剂浓度,将BSA-647连续稀释(10到1x10

淀粉样蛋白β斑块标记.在注射小脑延髓池之前24小时将溶于DMSO(10%)、丙二醇(45%)和PBS(45%)的甲氧基X04(MeX04,Tocris,10mg/kg,i.p.)腹膜内注射APP/PS1小鼠(59)。

组织收集和处理.为了进行荧光CSF示踪剂流入分析,在注射开始30min后将小鼠断头,并将大脑在4℃下滴入固定在4%多聚甲醛(PFA;Sigma-Aldrich)中过夜。在完成图像采集后的30秒内收获大脑并进行固定。为了评估BBB的渗透性,对小鼠用冰冷的0.1M PBS(pH 7.4,Sigma-Aldrich)然后是4%PFA进行心内输注。从颅骨和硬脑膜仔细解剖脑组织,然后在4℃的4%PFA中固定过夜。对于免疫组织化学,将小鼠像以前一样进行灌注固定,但是在PFA灌注步骤之前,将来自普通小麦的FITC缀合的凝集素(25μg/mL;Sigma-Aldrich)添加到冰冷的PBS溶液中。对于APP/PS1实验,按上述方法对小鼠进行凝集素灌注,但使用AlexaFluor647偶联的小麦胚芽凝集素(WGA)凝集素(15μg/mL;Invitrogen)。

免疫组织化学.为了确认CSF示踪剂是否通过动脉旁间隙进入大脑,使用自由漂浮法对冠状切片的AQP4进行了染色。将切片在室温(7%的正常驴血清,NDS,在0.5%Triton的PBS中)中封闭1h,然后与原代兔抗AQP4(1:500;1%NDS的0.1%Triton/PBS,Millipore,Cat.No.AB3594)抗体在4℃下温育过夜。然后将切片与第二Cy3偶联的驴抗兔(1:250;Jackson ImmunoResearch Cat.No.711-165-152)抗体在室温下温育2小时,然后洗涤。将脑切片用带DAPI(Invitrogen)的ProLong Gold Antifade固定,并在成像前干燥24小时。

离体荧光成像.在切片之前,在立体显微镜(MVX10,Olympus)上以16倍放大倍数获取CSF示踪剂(BSA-647)的背侧全脑图像。然后,使用经校准的振动刀(VT1200S,Leica)获得冠状切片(厚度为100μm)。从胼胝体的前部开始,每5个切片收集一个切片,直到每只动物总共获得6个切片为止。用带有DAPI(Invitrogen)和Fluoromount-G(SouthernBiotech)的ProLongGold Antifade安装脑切片以进行MeX04实验。通过表面荧光显微镜检查(MVX10,Olympus)评估了CSF示踪剂进入大脑的情况。使用MetaMorph Basic软件(MolecularDevices)以低放大倍率(20x)采集单通道图像。根据对照大脑确定暴露量,并在所有组中保持恒定。为了更好地可视化示踪剂向大脑的运动,发明人在激光扫描共聚焦显微镜(IX81,Olympus)上使用FluoView(FV500,Olympus)软件,使用CSF示踪剂(BSA-647)、活体凝集素(FITC)对冠状切片成像,并对AQP4(Cy3)染色。从左和右背皮质获取多通道图像(40μm z堆叠,步长为2μm,放大倍数为40倍)。在APP/PS1小鼠中,使用蒙太奇落射荧光显微镜(BX51Olympus和CellSens Software)以4x放大倍率对冠状切片成像,并在共焦下(Leica SP8和LASX软件)以高放大倍率20x和100x图像。

图像分析.所有图片均使用ImageJ软件(美国国立卫生研究院,imagej.nih.gov/ij/)分析(60)。为了测量体内的淋巴流入,开发了定制的宏。根据暴露的头骨周长定义感兴趣区域(ROI),并将其覆盖在整个成像过程中收集的31张图像(8位;2048x2048像素)堆叠上。宏量化了每个时间点(0-30min)的平均像素强度。使用ImageJ查询表(Jet)对图像进行伪彩色处理,以更好地显示像素强度(0-255)。还可以在冠状切片中离体定量示踪剂和抗体的渗透,如前所述

放射性同位素流入.为了评估溶质向大脑的流入,如上所述,将放射性标记的示踪剂

统计分析.所有统计测试均在GraphPad Prism 7(GraphPad Software)上进行。根据要分析的数据集选择检验,并在图例中进行报告。所有统计检验均采用双尾法,并以0.05的显著性水平计算准确的P值。除非另有说明,否则所有值均表示为平均值±SEM。

研究批准.所有实验均遵守美国法律、农业部法规和根据美国国立卫生研究院的指导进行。实验得到罗切斯特大学动物资源大学委员会的批准(协议编号2011-023),并且尽最大努力减少了使用的动物数量。

实施例2体内经颅荧光显微术允许对淋巴液流进行非侵入性全脑成像,并证实了在苏醒和Aqp4

先前对淋巴系统中CSF间质液(ISF)交换的研究已利用离体常规荧光显微镜和体内2-光子显微镜对基于CSF或ISF的示踪剂通量成像(21、22、28、29、35、36)。虽然对评估全脑的淋巴功能(包括其详细的细胞和分子组织)具有优越的表现,但脑切片的离体成像缺乏动态的时间信息,因此需要对时间模式和淋巴流动的速率进行间接推断。相反,体内2-光子成像可实时确定单个小鼠脑组织中CSF示踪剂的出现率,尽管视野相对较窄且成像深度较浅(21、28、29)。

因此,发明人开发了一种新的技术,用于使用荧光显微术对经颅的淋巴流进行无创的体内延时成像。(图5).该技术包括对荧光示踪剂进行成像,该荧光示踪剂通过完整的头骨传递到活的啮齿类动物的小脑延髓池中,这使用LED光源进行荧光团激发,并使用带有高效CMOS相机的宏观变焦显微镜进行荧光检测。可调节的LED可以实现波长之间的快速切换,并且四方滤光镜立方体可以实现高速、多通道图像采集。宏观镜具有广阔的视野,可对整个皮质表面进行介观成像,穿透深度可达1-2mm(图6)。

在验证这项技术时,发明人首先在苏醒小鼠和缺乏AQP4(Aqp4

随后,将小鼠移至荧光宏观显微镜阶段以获取动态图像,将缀合有AlexaFluor647的牛血清白蛋白(BSA-647,66kDa)注入小脑延髓池(图1A和B)。脑池内输注引起ICP轻度、短暂升高,在出现示踪剂之前已将其正常化(30)。一旦示踪剂到达皮层表面下方约5-6mm的基底脑池,就可以检测到荧光(图7)。在大脑收集和固定在4%多聚甲醛(PFA)中并在缓冲液中洗涤之前,在30min内对BSA-647流入脑内的情况进行了成像(图1B)。

在麻醉的和苏醒的小鼠中,这种经颅的宏观方法揭示了一种与以前使用体内2-光子(图8)和离体成像技术所表征的相同的淋巴CSF流入模式。荧光蛋白示踪剂首先出现在大的喙状和尾部蛛网膜下腔内,例如嗅额叶脑池和松果体凹陷处,并在几分钟之内被带到了颈动脉周围空间内的背侧脑凸处(图8);该形貌遵循大脑中动脉的前皮质和后皮质段的区域(MCA;图8和9)。

要注意的是,输液泵在五分钟停止运行,或者在MCA的底部首次发现微弱的荧光信号时停止运行,这表明所有后续示踪剂的出现都可以归因于生理性大流量。在30分钟的成像实验快要结束时,示踪剂开始在与硬脑膜窦相邻的皮质桥接静脉的PVS内积聚。证实先前报道的发现,与KX小鼠相比,苏醒组和KX-Aqp4

如上所述,基于CSF的鞘内溶质向大脑输送的先前研究无法同时量化示踪剂和内流动力学所覆盖的表面积。即使是MRI,尽管具有表征空间分布和时间动力学的独特能力,但它也缺乏在PVS水平上评估CSF流量所需的空间分辨率(22)。使用界面跟踪分析结合宏观影像学范式克服这一局限性,我们可以证明,在KX麻醉的小鼠中,颈动脉周围空间中的CSF流量更高,并占据了约10%的背侧皮质表面,而在苏醒和KX-Aqp4

为了排除成像的淋巴通量仅在蛛网膜下腔内发生的可能性,对采集的大脑进行了离体常规荧光成像。该分析表明,整个背侧荧光信号的分布与体内序列的末端30分钟时间点处的荧光信号分布相匹配(图10),因此证明了用宏观镜观察到的CSF流发生在组织水平而不是在蛛网膜下腔内。

在冠状切片后,对脑切片进行成像,以确定示踪剂渗透到更深的大脑结构中的程度。再次,与体内成像系列期间的观察结果相平行,与KX组相比,苏醒和KX-Aqp4

总的来说,这些发现验证了荧光宏观显微镜在体内淋巴CSF流入的全脑经颅成像中的用途,并概括了先前的工作,证明了这些流动对血管周围AQP4表达的依赖性以及伴随睡眠的间质空间容积的扩大(21、28)。此外,这些新数据表明,由于AQP4缺失而增加的对血管周围空间和间质空间之间流体流动的抵抗力,与苏醒相关的间质空间收缩相比,对淋巴流动的抑制作用更为显著。最近对AQP4在淋巴功能中的关键作用的批评(37)受到四个独立实验室的最新研究的挑战,这些实验室证明了AQP4在小鼠脑中溶质分散中的重要作用(38)。实施例3:血浆高摩尔渗透压浓度显著增加了麻醉小鼠中的CSF流入

在该实施例中,进行了测定以研究血浆高摩尔渗透压浓度是否可以增强基于CSF的示踪剂向更大体积的大脑的递送,以及这种增强是否通过包含淋巴途径的血管周围空间的网络发生。

通常在临床上使用高渗盐水(HTS)或甘露醇输注诱导血浆高渗以治疗ICP升高(49)。为了评估对淋巴功能的影响,两种高渗方法均用于排除对HTS或甘露醇的特异性。简而言之,按上述制备的KX麻醉的野生型小鼠接受了腹膜内(i.p.)等渗盐水(KX)、高渗盐水(+HTS)或高渗甘露醇(+甘露醇)的注射(图11A和11B),一致地导致血浆摩尔渗透压浓度明显升高,持续30分钟(图11C-E)。值得注意的是,在HTS和甘露醇注射的小鼠中达到的血浆张力下,BBB渗透性没有显著增加(图12A-C)。在两个治疗组中,腹膜内注射等渗或高渗溶液后,立即将BSA-647注入小脑延髓池,并使用上述经颅显微方法对示踪剂的分布面积和动力学进行成像30分钟(图2A)。与先前的研究(27、50、51)一致,CSF示踪剂进入大脑的主要途径是通过MCA周围的血管周围空间(图2B)。

这些数据表明,在应对体积调节挑战时,血管周围空间确实充当了将蛛网膜下腔CSF输送至体积减少的大脑的快速管道。然而,更令人惊讶的发现是,由于HTS或甘露醇的挑战,血浆张力导致流入面积增加了近五倍,CSF示踪剂覆盖了约60%的背皮质表面,同时减少了递送的时间大约一半(图2C和D)。相对于等渗对照组,我们观察到HTS和甘露醇组中整个皮质表面的流入速度显著增加(图2E和F)。这种作用与AQP4表达无关,因为血浆张力可以超越Aqp4

为了排除这种增强的示踪剂流入仅限于蛛网膜下腔的可能性,从颅骨切除颅脑和软脑膜,并在常规离体荧光显微镜检查之前洗净脑组织。在这里,示踪剂分布的模式与在体内成像实验的30分钟时间点上观察到的模式相似,大多数示踪剂占据了椎间或软膜血管周围的空间(图2G,左下方图与2B,30min下的图)。此外,冠状脑切片的成像显示在HTS和甘露醇组的脑实质内深处位置的示踪剂信号明显更高,显然是通过皮层穿透动脉的血管周围空间带入大脑的(图2G,上和右下图;2H)。相关性分析显示,使用新描述的体内经颅宏观检查方法捕获的荧光信号以及离体全脑荧光与来自离体冠状切片的传统采集信号之间存在很强的正相关关系(图14A和B),这再次表明体内示踪剂动力学反映了组织水平CSF和溶质通量。

最后,由于荧光示踪剂的数量与相对荧光单位之间的关系仅在亚饱和信号水平上是线性的,因此我们使用了两种放射性同位素示踪剂,即

实施例4血浆高摩尔渗透压浓度超越了苏醒状态依赖性的淋巴功能的抑制

因为先前的研究表明在苏醒条件下对淋巴功能的深刻抑制(28),因此进行了测定,以检查血浆高张力是否可以克服与苏醒相关的CSF流入的抑制。使用与上述类似的方法,在腹膜内注射等渗盐水、HTS或高渗性甘露醇后,苏醒的小鼠接受脑池内注射的BSA-647,并在脑切除和固定之前进行了30分钟期间的经颅宏观成像(图3A)。

出乎意料的是,发现体内经颅成像序列的界面分析表明血浆高渗性在30min时引起示踪剂流入面积增加了约20倍(图3B-D)。此外,在苏醒的高渗挑战组中,示踪剂流入速率在整个背侧皮质中大约快1.5倍(图3E和F)。最后,冠状切片检查显示,在HTS和甘露醇注射组中,对深部大脑结构的示踪剂流入量显著增加,与KX麻醉的群组中的观察结果相符。同样,这种增强的示踪剂流入倾向于通过穿透性动脉的血管周围空间发生(图3G和H)。

先前已证明高渗剂(例如HTS和甘露醇)影响平均动脉血压(MAP)、脑血流量和ICP(52、53)。因此,进行了测定以确定张度诱导的这些参数之一的变化是否可能是所观察到的淋巴CSF流入增强的原因。在这里,发现两种高渗挑战均降低了MAP,但HTS的作用是短暂的,在腹膜内注射后15-20min内消失(图15A)。类似地,尽管甘露醇施用后相对脑血流量(rCBF)略有减少,但在HTS组中记录整个30min的持续时间中rCBF保持(图15B)。相反,相对于等渗对照组,两个高渗组的ICP均显著且持续下降(图15C)。该净负ICP是由ISF跨BBB流出引起的(图15D),并可能提供了必要的驱动力以增加CSF流入脑组织。重要地,脑水到血管柱的这种转移发生在完整的BBB上(图12A-C)。

实施例5血浆高摩尔渗透压浓度在6个月大的APP/PS1小鼠中挽救了淋巴运输,并增强了抗Aβ抗体的递送和靶标接合

在麻醉和苏醒状态下均证明血浆高渗性会增加CSF向脑的流入,发明人接下来试图确定这种范例是否可以用作通过淋巴途径改善实验治疗剂在全脑范围内分布的工具。因此,有人问血浆高渗性是否能挽救在小鼠转基因AD(APP/PS1

使用与上述类似的方法,KX麻醉的6个月大APP/PS1

发现HTS逆转了先前在APP/PS1

共标记斑块的最大丰度出现在穿透动脉周围紧邻的区域,并且与血管周围空间的距离越远,频率就越低。但是,在对照组中,几乎所有共同标记的斑块都出现在距最近动脉周围空间100μm的范围内,而在HTS组中,这种平均间隔增加到300μm以上(图4H)。共焦z堆叠的三维重建显示+HTS组中抗体与斑块表面的结合增加,尽管有趣的是各组之间斑块负荷没有显著差异(图4I-K)。这可能是由于实验的急性情况,在抗体接合120min后终止。预期在血浆高渗性情况下增强斑块接合的延长时间更长,最终可减少斑块负担并挽救AD小鼠的认知能力。目前的观察结果还扩展了先前的发现,即APP/PS1转基因小鼠中AQP4的基因缺失加速了认知能力下降和淀粉样蛋白负担(54)。

参考文献

1.Sevigny J et al.The antibody aducanumab reduces Abeta plaques inAlzheimer's disease.Nature.2016;537(7618):50-6.

2.Schenk DB et al.First-in-human assessment of PRX002,an anti-alpha-synuclein monoclonal antibody,in healthy volunteers.Mov Disord.2017;32(2):211-218.

3.Gros-Louis F,Soucy G,Lariviere R,Julien JP.Intracerebroventricularinfusion of monoclonal antibody or its derived Fab fragment against misfoldedforms of SOD1 mutant delays mortality in a mouse model of ALS.JNeurochem.2010;113(5):1188-99.

4.Gallardo G,Holtzman DM.Antibody Therapeutics Targeting Abeta andTau.Cold Spring Harb Perspect Med.2017;7(10)

5.Sampson JH,Maus MV,June CH.Immunotherapy for Brain Tumors.J ClinOncol.2017;35(21):2450-2456.

6.Selkoe DJ,Hardy J.The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease at25 years.EMBO Mol Med.2016;8(6):595-608.

7.Klyubin I et al.Amyloid beta protein immunotherapy neutralizesAbeta oligomers that disrupt synaptic plasticity in vivo.Nat Med.2005;11(5):556-61.

8.Salloway S et al.Two phase 3 trials of bapineuzumab in mild-to-moderate Alzheimer's disease.N Engl J Med.2014;370(4):322-33.

9.Doody RS et al.Phase 3 trials of solanezumab for mild-to-moderateAlzheimer's disease.N Engl J Med.2014;370(4):311-21.

10.Honig LS et al.Trial of Solanezumab for Mild Dementia Due toAlzheimer's Disease.N Engl J Med.2018;378(4):321-330.

11.Vandenberghe R et al.Bapineuzumab for mild to moderate Alzheimer'sdisease in two global,randomized,phase 3 trials.Alzheimers Res Ther.2016;8(1):18.

12.Brody DL,Holtzman DM.Active and passive immunotherapy forneurodegenerative disorders.Annu Rev Neurosci.2008;31:175-93.

13.Calias P,Banks WA,Begley D,Scarpa M,Dickson P.Intrathecal deliveryof protein therapeutics to the brain:a critical reassessment.PharmacolTher.2014;144(2):114-22.

14.Cohen-Pfeffer JL et al.Intracerebroventricular Delivery as a Safe,Long-Term Route of Drug Administration.Pediatr Neurol.2017;67:23-35.

15.Prins ND,Scheltens P.Treating Alzheimer's disease with monoclonalantibodies:current status and outlook for the future.Alzheimers ResTher.2013;5(6):56.

16.Banks WA,Terrell B,Farr SA,Robinson SM,Nonaka N,Morley JE.Passageof amyloid beta protein antibody across the blood-brain barrier in a mousemodel of Alzheimer's disease.Peptides.2002;23(12):2223-6.

17.Banks WA,Farr SA,Morley JE,Wolf KM,Geylis V,Steinitz M.Anti-amyloid beta protein antibody passage across the blood-brain barrier in theSAMP8 mouse model of Alzheimer's disease:an age-related selective uptake withreversal of learning impairment.Exp Neurol.2007;206(2):248-56.

18.Salloway S,Sperling R,Brashear HR.Phase 3 trials of solanezumaband bapineuzumab for Alzheimer's disease.N Engl J Med.2014;370(15):1460.

19.Thakker DR et al.Intracerebroventricular amyloid-beta antibodiesreduce cerebral amyloid angiopathy and associated micro-hemorrhages in agedTg2576 mice.Proc Natl Acad Sci U S A.2009;106(11):4501-6.

20.Sperling RA et al.Amyloid-related imaging abnormalities inamyloid-modifying therapeutic trials:recommendations from the Alzheimer'sAssociation Research Roundtable Workgroup.Alzheimers Dement.2011;7(4):367-85.

21.Iliff JJ et al.A paravascular pathway facilitates CSF flow throughthe brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes,includingamyloid beta.Sci Transl Med.2012;4(147):147ra111.

22.Iliff JJ et al.Brain-wide pathway for waste clearance captured bycontrast-enhanced MRI.J Clin Invest.2013;123(3):1299-309.

23.Jessen NA,Munk AS,Lundgaard I,Nedergaard M.The Glymphatic System:ABeginner's Guide.Neurochem Res.2015;40(12):2583-99.

24.Rennels ML,Gregory TF,Blaumanis OR,Fujimoto K,Grady PA.Evidencefor a'paravascular'fluid circulation in the mammalian central nervous system,provided by the rapid distribution of tracer protein throughout the brainfrom the subarachnoid space.Brain Res.1985;326(1):47-63.

25.Rennels ML,Blaumanis OR,Grady PA.Rapid solute transport throughoutthe brain via paravascular fluid pathways.Adv Neurol.1990;52:431-9.

26.Wolak DJ,Pizzo ME,Thorne RG.Probing the extracellular diffusion ofantibodies in brain using in vivo integrative optical imaging and ex vivofluorescence imaging.J Control Release.2015;197:78-86.

27.Pizzo ME et al.Intrathecal antibody distribution in the rat brain:surface diffusion,perivascular transport,and osmotic enhancement ofdelivery.J Physiol.2018;596(3):445-475.

28.Xie L et al.Sleep drives metabolite clearance from the adultbrain.Science.2013;342(6156):373-7.

29.Kress BT et al.Impairment of paravascular clearance pathways inthe aging brain.Ann Neurol.2014;76(6):845-61.

30.Iliff JJ et al.Cerebral arterial pulsation drives paravascularCSF-interstitial fluid exchange in the murine brain.J Neurosci.2013;33(46):18190-9.

31.Lee H et al.The Effect of Body Posture on Brain GlymphaticTransport.J Neurosci.2015;35(31):11034-44.

32.Pullen RG,DePasquale M,Cserr HF.Bulk flow of cerebrospinal fluidinto brain in response to acute hyperosmolality.Am J Physiol.1987;253(3 Pt2):F538-45.

33.Cserr HF,DePasquale M,Patlak CS.Volume regulatory influx ofelectrolytes from plasma to brain during acute hyperosmolality.Am JPhysiol.1987;253(3 Pt 2):F530-7.

34.Cserr HF,DePasquale M,Nicholson C,Patlak CS,Pettigrew KD,RiceME.Extracellular volume decreases while cell volume is maintained by ionuptake in rat brain during acute hypernatremia.J Physiol.1991;442:277-95.

35.Peng W et al.Suppression of glymphatic fluid transport in a mousemodel of Alzheimer's disease.Neurobiol Dis.2016;93:215-25.

36.Yang L et al.Evaluating glymphatic pathway function utilizingclinically relevant intrathecal infusion of CSF tracer.J Transl Med.2013;11:107.

37.Smith AJ,Yao X,Dix JA,Jin BJ,Verkman AS.Test of the'glymphatic'hypothesis demonstrates diffusive and aquaporin-4-independent solutetransport in rodent brain parenchyma.Elife.2017;6.

38.Mestre H et al.Aquaporin-4 dependent glymphatic solute transportin rodent brain.bioRxiv.2017.

39.Lundgaard I et al.Glymphatic clearance controls state-dependentchanges in brain lactate concentration.J Cereb Blood Flow Metab.2017;37(6):2112-2124.

40.Murlidharan G,Crowther A,Reardon RA,Song J,Asokan A.Glymphaticfluid transport controls paravascular clearance of AAV vectors from thebrain.JCI Insight.2016;1(14):e88034.

41.Jiang Q et al.Impairment of the glymphatic system after diabetes.JCereb Blood Flow Metab.2017;37(4):1326-1337.

42.Rangroo Thrane V et al.Paravascular microcirculation facilitatesrapid lipid transport and astrocyte signaling in the brain.Sci Rep.2013;3:2582.

43.Achariyar TM et al.Glymphatic distribution of CSF-derived apoEinto brain is isoform specific and suppressed during sleep deprivation.MolNeurodegener.2016;11(1):74.

44.Lundgaard I et al.Direct neuronal glucose uptake heralds activity-dependent increases in cerebral metabolism.Nat Commun.2015;6:6807.

45.Venkat P et al.White matter damage and glymphatic dysfunction in amodel of vascular dementia in rats with no prior vascularpathologies.Neurobiol Aging.2017;50:96-106.

46.Benveniste H et al.Anesthesia with Dexmedetomidine and Low-doseIsoflurane Increases Solute Transport via the Glymphatic Pathway in Rat BrainWhen Compared with High-dose Isoflurane.Anesthesiology.2017;127(6):976-988.

47.Gaberel T et al.Impaired glymphatic perfusion after strokesrevealed by contrast-enhanced MRI:a new target for fibrinolysis?Stroke.2014;45(10):3092-6.

48.Ringstad G,Vatnehol SAS,Eide PK.Glymphatic MRI in idiopathicnormal pressure hydrocephalus.Brain.2017;140(10):2691-2705.

49.Brain Trauma F,American Association of Neurological S,Congress ofNeurological S,Joint Section on N,Critical Care AC,Bratton SL,etal.Guidelines for the management of severe traumatic braininjury.II.Hyperosmolar therapy.J Neurotrauma.2007;24Suppl 1:S14-20.

50.Ma Q,Ineichen BV,Detmar M,Proulx ST.Outflow of cerebrospinal fluidis predominantly through lymphatic vessels and is reduced in aged mice.NatCommun.2017;8(1):1434.

51.Bedussi B et al.Paravascular channels,cisterns,and thesubarachnoid space in the rat brain:A single compartment with preferentialpathways.J Cereb Blood Flow Metab.2017;37(4):1374-1385.

52.Muizelaar JP,Lutz HA 3rd,Becker DP.Effect of mannitol on ICP andCBF and correlation with pressure autoregulation in severely head-injuredpatients.J Neurosurg.1984;61(4):700-6.

53.Domaingue CM,Nye DH.Hypotensive effect of mannitol administeredrapidly.Anaesth Intensive Care.1985;13(2):134-6.

54.Xu Z et al.Deletion of aquaporin-4in APP/PS1 mice exacerbatesbrain Abeta accumulation and memory deficits.Mol Neurodegener.2015;10:58.

55.Golde TE.Open questions for Alzheimer's diseaseimmunotherapy.Alzheimers Res Ther.2014;6(1):3.

56.Nevins TD,Kelley DH.Front tracking for quantifying advection-reaction-diffusion.Chaos.2017;27(4):043105.

57.Silasi G,Xiao D,Vanni MP,Chen AC,Murphy TH.Intact skull chronicwindows for mesoscopic wide-field imaging in awake mice.J NeurosciMethods.2016;267:141-9.

58.Demattos RB et al.A plaque-specific antibody clears existing beta-amyloid plaques in Alzheimer's disease mice.Neuron.2012;76(5):908-20.

59.Klunk WE et al.Imaging Abeta plaques in living transgenic micewith multiphoton microscopy and methoxy-X04,a systemically administered Congored derivative.J Neuropathol Exp Neurol.2002;61(9):797-805.

60.Schneider CA,Rasband WS,Eliceiri KW.NIH Image to ImageJ:25years ofimage analysis.Nat Methods.2012;9(7):671-5.

61.Schindelin J et al.Fiji:an open-source platform for biological-image analysis.Nat Methods.2012;9(7):676-82.

前述实施例和优选实施方案的描述应被视为说明而不是限制如权利要求限定的本发明。如将容易理解的,在不脱离权利要求中所阐述的本发明的情况下,可以利用上述特征的多种变化和组合。这样的变化不被认为脱离本发明的范围,并且所有这样的变化旨在被包括在所附权利要求的范围内。本文引用的所有参考文献均通过引用整体并入。

相关技术
  • 通过操纵血浆重量摩尔渗透压浓度改善淋巴递送
  • 含有维持糖类能量释放和减少糖血/胰岛素血反应及保持重量摩尔渗透压浓度的异麦芽酮糖和海藻糖的食品
技术分类

06120113172472