用于治疗免疫性疾病的方法和材料 发明领域
本发明总的来讲涉及用于治疗动物疾病的材料和方法。更准确地讲，本发明涉及用于治疗基于免疫反应的动物疾病的材料和方法。更准确地讲，本发明涉及通过使用结合半乳凝素(galectin)的化合物而治疗自身免疫病和其它基于免疫反应的疾病的方法和材料。
发明背景
医学科学越来越认识到许多病症至少部分是由生物体内异常或过度的免疫应答所引起的。自身免疫病是我们人群中越来越多的重要病理。当生物体对各种其自身蛋白或其它分子产生不适当免疫应答时，发生自身免疫病。人们应该知道，包括肾小球疾病、狼疮、类风湿性关节炎和动脉粥样硬化在内的许多病症具有自身免疫基础。其它诸如变态反应、宿主-移植物排斥和移植物-宿主(hose)排斥地病症也是由不适当或过度免疫应答所引起的。
半乳凝素包含一个由植物细胞和动物细胞表达的并且结合β-半乳糖苷糖的蛋白家族。这些蛋白可存在于细胞表面、细胞质中和胞外液中。其分子量范围一般为29-34Kd；它们对含β-半乳糖苷的物质有亲和力，并且已经发现其在许多生物过程中起重要的作用。半乳凝素-1和半乳凝素-3是该家族已发现与免疫系统的许多细胞和分子相互作用的具体成员。准确地说，已经表明，半乳凝素-3吸引单核细胞、巨噬细胞和诸如CD8+受体的种类并与其相互作用。另外，在表现类风湿性关节炎和其它免疫调节性疾病的组织中发现了高水平的半乳凝素。
已经用各种疗法来控制基于免疫的疾病。当前的某些疗法依赖于使用类固醇组合物或免疫抑制药。这些物质的毒性非常大并且通常可以产生严重副作用，系统给予时尤其如此。结果，许多基于免疫的病症目前不能得到适当治疗。因此，人们将会认识到，需要可以调节免疫系统应答的治疗材料和方法。此外，这样的材料和方法应该具有低毒性并且最好应该易于实施。本发明认识到，半乳凝素在调节免疫反应方面起重要的作用。本发明还认识到，与半乳凝素相互作用的化合物可以显著影响免疫反应。正如在下文详细解释的，本发明提供基于使用与半乳凝素相互作用的基于糖的化合物的方法和材料，以便调节和控制各种免疫应答。这些材料具有低毒性并且是用于控制基于免疫的病症的有效药物，正如在下文所解释的。
发明概述
本文公开了用于控制生物体免疫应答的方法。所述方法包括给予所述生物体治疗有效量的一种结合半乳凝素的化合物。在特定的实施方案中，所述半乳凝素存在于组织的细胞表面，而在本发明的具体实施方案中，所述治疗化合物与半乳凝素-1受体或半乳凝素-3受体结合。
在本发明中具有效用的一类治疗材料包含具有连接在其上的一个或多个侧链的天然或合成聚合物，所述侧链由一个半乳糖或阿拉伯糖封端。一类具体的治疗材料包含被鼠李糖残基间隔的基本上脱甲氧基化多聚半乳糖醛酸。
改性果胶材料是一类特别优选的用于实施本发明的治疗材料，其中改性柑桔果胶是该组的一个优选成员。通过化学、热或酶促方法，使所述果胶改性，这缩短了所述果胶主链的链长并且减少其上侧链的分支。本发明的另一组治疗材料包括一个结合半乳凝素的糖结合部位的第一官能部分和一个使蛋白有效变性的第二官能部分。
本发明的材料可以通过口服、注射、局部或经皮给予。
发明内容
本发明认识到半乳凝素在自身免疫病中的作用，并且提供一种将有利地与半乳凝素相互作用以便缓解或预防免疫性疾病表现的治疗材料。准确地说，本发明认识到特殊的糖类材料将与半乳凝素结合，从而改变其与单核细胞、巨噬细胞和其它介导不想要的免疫应答的种类的相互作用。
虽然已知半乳凝素在体外结合半乳糖和其它这样的简单糖，但是这些简单糖在调节体内免疫系统应答方面并不是治疗上有效的。虽然不希望受推测的束缚，但是本发明人就此推定，这类比较小的糖分子不能阻断、激活或抑制半乳凝素蛋白的其它部分，或者不能以其它方式与半乳凝素蛋白的其它部分相互作用。因此，用于实施本发明的优选材料一般包括含结合糖位点的活性半乳凝素但具有其分子量略高于简单糖的分子。这样的分子的优选最小分子量至少为300道尔顿，最通常最小分子量范围为300-2,000道尔顿。某些尤其优选的材料具有更高的分子量范围。一类优选的治疗材料包含具有连接在其上的一种或多种糖例如半乳糖或阿拉伯糖的寡聚体或聚合物种类。所述寡聚体或聚合物主链可以是合成的或有机的。该类型的材料公开于美国专利号(EX SN 09/750,726)，所述专利的公开内容通过引用结合到本文中。这类材料的优选分子量范围为300-50,000道尔顿。应该考虑到，在高分子量糖的分子量测定中存在一些固有的误差，并且所测量出的分子量多少会取决于测量分子量所用的方法。本文所给出的分子量基于粘度测量法，而这样的技术是本领域已知的。
属于该大类的一组材料包含具有连接在其上的鼠李糖残基的基本上脱甲氧基化多聚半乳糖醛酸主链。据认为在该类型的材料中，连接在所述主链上的末端半乳糖或阿拉伯糖单位与半乳凝素蛋白结合。所述分子的其余大量基团增强所述化合物在调节免疫系统应答中的作用，如上文所讨论的，虽然不希望受推测的束缚，但是本发明人相信，所述分子的其余大量基团与所述半乳凝素蛋白的其余部分相互作用和/或延长所述糖部分与其结合。该大类的材料由下面的式I、式II和式III进行描述，人们应该知道可以制备该大类化合物的其它变异体并且可以按照本发明的原理使用所述变异体。
-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-
↑
Xn-1 (I)
↑
α-L-Arap
-[α-D-GalpA-(1→4)-α-D-GalpA]n-
↑
Xn-1
↑
β-D-Galp
其中n≥1。
β-D-Galp
↓
Xn-1 (II)
↓
-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-
其中n≥1。
α-L-Arap
↓
Xn-1 (III)
↓
-[α-L-Rhap-(1→4)-α-D-GalpA-(1→2)]n-
其中n≥1。
果胶是一种具有由多聚半乳糖醛酸主链与多个连接在其上的分支侧链组成的高度分支结构复合糖。所述分支产生特征为“光滑”和“毛状”的区域。已经发现，果胶可以通过各种化学、酶促或物理处理而改性，使所述分子断裂成具有线性化程度更高、带有分支程度降低的连接鼠李糖残基侧链的基本上脱甲氧基化多聚半乳糖醛酸主链的较小部分。该材料在本领域称为改性果胶并且已证实了其在治疗癌症中的功效。美国专利5,895,784描述了改性果胶材料、其制备技术及用所述材料治疗各种癌症，所述专利的公开内容通过引用结合到本文中。描述了所述｀784专利中通过基于pH之改性方法制备的材料，其中将所述果胶置入溶液中并暴露于一系列编程变化的pH溶液中，导致分子的断裂，产生治疗上有效的改性果胶。所述｀784专利中的材料最优选用柑桔果胶制备；虽然人们应该知道改性果胶可以用从如苹果果胶等其它来源中获得的果胶原料制备。另外，还可以通过酶促处理所述果胶或者通过物理过程例如加热，完成改性过程。改性果胶及其制备技术和应用的其它公开内容也描述于美国专利5,834,442和美国专利申请顺序号08/024,487中，所述专利的公开内容通过引用结合到本文中。该类型的改性果胶的分子量范围一般为1-50千道尔顿，一组优选的所述材料的平均分子量约为1-15千道尔顿，一组具体材料的分子量约为10千道尔顿。
如现有技术所公开的，这样的改性果胶材料具有抵抗各种癌症的治疗功效。这些材料与包括半乳凝素-1和半乳凝素-3在内的半乳凝素相互作用，并且在该方面，也具有抵抗基于免疫的疾病的功效。按照本发明，自身免疫病可以通过使用改性果胶材料和其它与半乳凝素相互作用的材料而得到控制或缓解。这些材料可以口服给予；或者通过静脉内注射给予；或者通过直接注射到受影响组织中给予，例子为通过注射到关节炎关节中给予。在某些情况下，所述材料可以局部给予，如以滴眼剂、鼻喷雾剂、软膏剂等形式给予。另外，可以使用诸如经皮递药系统、吸入等其它技术。
尽管上述讨论主要涉及基于改性果胶的治疗材料，但是人们应该知道，本发明并不限于此。按照本发明的一般原理，可以使用可以与半乳凝素相互作用并阻断所述半乳凝素的所述大类的化合物的任一成员，以治疗免疫调节性疾病。在一个优选的实施方案中，这些材料包含糖类材料，由于所述材料的毒性低并且表现出与半乳凝素的强相互作用。改性果胶材料包含一组特别优选的糖类材料。同样，可以同样地使用其合成和半合成类似物，例如多聚半乳糖醛酸材料。
本发明的另一类材料包含具有一个与第二部分结合的第一部分的分子，所述第一部分通常是一种糖并且能够与半乳凝素结合，而所述第二部分使蛋白活性丧失或者激活地调节所述蛋白的活性。该第二部分不必是一种糖，而可以包含与包含所述半乳凝素蛋白的一个活性部分或与所述半乳凝素相互作用的另一蛋白的一个活性部分的蛋白区段交联或者以另一种方式使其变性的材料。这样的材料包括诸如硫的活性种类或其它单独的硫属元素或结合诸如硫羟基、巯基等。其它活性种类可以包含氰基、硫氰酸酯基、烷化剂、醛类等。
人们应该知道，上述讨论和描述是举例说明本发明的具体实施方案，但并不意味着是用来限制本发明的实施。本发明范围仅受以下权利要求书、包括所有等同实施方案的限制。