[发明专利]使用具有血脑屏障的昆虫的筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及旨在反映脊椎动物血脑屏障(BBB)渗透的昆虫模型。BBB渗透的研究在药物开发中具有极其重要的意义；成功的CNS药物需要通过BBB，而外周作用的药物可能由于BBB渗透而引起不想要的副作用。具体而言，本发明涉及昆虫在筛选对于脑或中枢神经系统具有生物学效应和/或对于脑或中枢神经系统的疾病或病症具有效应的物质中的用途。其还涉及此类昆虫在筛选具有想要的生物学活性并且不通过血脑屏障的物质中的用途。

发明背景

药物开发是昂贵的事件，其中就金钱和时间而言主要花费之一在于体内研究。为了减少这些花费，开发了多种体外模型，并将其用作筛选器以选择最适合进行体内研究的化合物。但是，体外模型经常过于简单化，并且因此可能在作决定的过程中起误导作用。因此，需要这样一种中间模型：其比体外模型更值得信赖，并且同时比传统的脊椎动物体内模型更迅速且更便宜。昆虫可以起到该作用，目前EnVivoPharmaceuticals Inc.使用果蝇作为中间体药效学(PD)模型，该公司开发CNS药物。

现有的体外测试具有几个问题。不可能通过实施体外测定来解释体内发生的所有生物学事件。存在尚未被理解的生物学事件，或者在现有的体外测定中存在缺陷，例如，测定中可能缺少存在于体内的重要特征，包括活性转运子分子、代谢酶，或甚至是无法预料的生物学事件。虽然有明显的缺陷，但是在药物开发过程中仍然大量使用体外模型，其中多数制药公司使用大量的体外筛选。在大量的体外测定中测试化合物并不一定总能反映体内行为。事实上，经常见到有些化合物具有可接受的体外特征谱，但最终具有不足的体内特征谱。另一方面，也可能因为错误的原因而丢弃化合物。因此，需要中间的体外/体内模型，其能够以改善的数据支持药物开发研究，从而减少昂贵的体内实验的数量。

体外模型的使用基于以下假设：每个模型都反映一个单一的和分离的体内生物学事件。但是，在开发期使用的大量体外模型(Ruiz-Garcia等人，2007)旨在反映体内生物学的复杂性，其中多个生物学事件发生在多个区室(compartment)中。使用很多体外模型的一个主要限制在于缺乏不同生物学事件之间的相互影响，以及不同区室之间的相互影响。但是，使用昆虫作为中间模型的一个主要优点在于这些模型满足需要：不仅是脑屏障结构的不同成分之间的复杂的相互影响的需要，而且是出现在昆虫中的不同区室之间的复杂的相互影响的需要，因为昆虫是具有区室的活的物种，这在很大程度上类似于脊椎动物。

脊椎动物血脑屏障(BBB)代表脑组织和血管之间的生理屏障，其限制从血液至脑的溶质交换并调节血液至脑的外源试剂(例如药物)的吸收。中枢神经系统(CNS)的功能需要高度调节的细胞外环境。在解剖学上，脊椎动物中的BBB由通过高度特化的紧密连接(tight junction，TJ)相互连接的微血管内皮细胞组成，其提供了扩散屏障，因此对于渗透具有关键作用。最近鉴定的TJ成分包括claudin，其为4个跨膜区的蛋白的家族，其被认为负责TJ的屏障功能(Turksen and Troy 2004)。BBB的渗透是开发成功的CNS药物的主要障碍之一。另一方面，当发生BBB渗透时，外周作用的药物可能带来不想要的副作用(Schinkel1999)(综述见Pardridge 2002)。

BBB渗透通常分类为基于化学的渗透或基于生物学的渗透。基于化学的渗透与脂介导的被动扩散相关联，其依赖于分子的物理化学特性，即小的疏水性分子倾向于比大的亲水性的分子更容易通过BBB。基于生物学的渗透包括这样的化合物：其为内源BBB流入或流出转运系统的底物，例如已经证明很多小分子(例如药物)是P-糖蛋白(P-gp)转运子的底物。P-gp是位于细胞壁的转运蛋白，其构成BBB(Schinkel 1999)，并且它们在众多分类如原生动物、植物、昆虫和哺乳动物之间是保守的(见Gaertner et.al.1998)。P-gp存在于很多细胞类型中，并且它们在药物吸收、处置、代谢和毒性中具有重要作用(Xia等人，2006)。