FOXK1抑制剂在制备促进骨形成的抗骨质疏松药物中的应用

本发明属于生物医药，涉及foxk1抑制剂在制备促进骨形成的抗骨质疏松药物中的应用。

背景技术：

1、骨量低下及骨质疏松会诱发骨折从而导致严重健康危机，因此适时恰当的治疗干预尤为必要。骨骼是一类动态组织，在整个生命进程中不断重塑，健康骨稳态依赖成骨细胞（源自骨髓间充质干/基质细胞，分泌骨基质促进骨形成）和破骨细胞（源自造血干细胞，负责吸收骨组织）活化的精密调控。

2、目前，抗骨质疏松症药物依照作用机制主要分为促进骨形成药物、抑制骨吸收药物、其他机制药物及传统中药。促进骨形成药物如甲状旁腺素类似物特立帕肽、活性维生素d及其类似物骨化三醇等，它们长期使用因成骨过度活跃可引发骨肉瘤等健康风险；抑制骨吸收药物如双膦酸盐类唑来膦酸等、降钙素类如降钙素等、rankl抑制剂如迪诺塞麦等，这类药物则存在潜在肾脏毒性、下颌骨坏死、诱发非典型股骨骨折等安全问题。综上，目前抗骨质疏松症药物的治疗效果均不尽如人意，因此有必要寻找新的促进骨形成但不会诱发过度细胞增殖，同时适度下调骨吸收的新治疗靶点。

3、叉头盒转录因子foxk1（forkhead box k1）基因属于转录因子fox家族，该家族进化保守，呈现序列和调控功能多样化。foxk1基因主要包括fh结构域和fha（fh associated）结构域，fh结构域可结合特定dna序列，fha结构域可特异结合磷酸肽。人类与小鼠foxk1的氨基酸序列同源比例超过90%，人foxk1基因位于染色体7p22.1，编码产生733个氨基酸的蛋白；小鼠foxk1基因位于5号染色体，编码产生719个氨基酸。

4、foxk1在1994年发现并被鉴定，最初被称为肌细胞核因子（myocyte nuclearfactor, mnf），foxk1敲除小鼠发育严重迟缓，骨骼肌萎缩且损伤后再生能力丧失。foxk1对于肌源祖/干细胞（myogenic progenitor/stem cell，亦谓之肌肉卫星细胞）增殖能力维持非常重要，但是过表达foxk1却抑制该细胞向成熟肌管分化。2005年之后大量研究发现foxk1正向促进人结直肠癌、乳腺癌、胃癌及黑色素瘤等多种癌症的发生发展。近年，有研究发现foxk1通过参与胰岛素、mtor、pi3k-akt等信号通路调控糖酵解、脂肪酸氧化等代谢进程。另外，有研究显示在小鼠骨祖细胞中敲除foxk1导致4周龄小鼠胫骨小梁骨骨量显著下降。目前现有技术中尚未有记载foxk1抑制剂促进成骨细胞分化的研究报道。

技术实现思路

1、本发明的核心目的在于提供foxk1抑制剂的一种全新医药用途，即其在制备促进骨形成的药物中的应用。本发明的核心构思在于：利用能够削减foxk1蛋白丰度或阻断其生物学功能的物质，来解除foxk1对成骨过程的生理性约束，从而增强间充质来源的骨祖细胞向成骨方向的分化潜能，达到促进骨组织新生、对抗骨质疏松的目的。

2、本发明的技术方案基于如下原创发现：foxk1是一个内源性的成骨抑制分子。在细胞实验中，人为增加foxk1表达水平会削弱成骨前体细胞的碱性磷酸酶活性和矿化能力；反之，采用小干扰rna（sirna）特异性降低foxk1水平后，上述成骨相关指标和矿化沉积均明显增强。

3、在动物体内验证层面，本发明构建了在成骨细胞谱系中定向缺失foxk1基因的小鼠品系。这种条件性基因敲除小鼠在正常情况下即表现出骨小梁体积和骨密度增大的骨量优势；当对其施加卵巢切除术以模拟雌激素撤退性骨丢失时，与野生型同窝动物相比，该敲除小鼠能够有效抵御骨小梁的快速丧失。除了这些骨量保护效应，研究者还观察到该条件性基因敲除小鼠血清中骨形成标志物p1np的提升以及骨吸收标志物ctx-1的下降。

4、基于上述发现，本发明提供如下技术方案：foxk1抑制剂在制备增强骨形成活性的药物中的用途，所述抑制剂通过下调foxk1蛋白量或阻碍其功能实施来发挥效应。所述foxk1蛋白的人类形式和小鼠形式的氨基酸序列分别如seq id no.1（人）或seq id no.2（鼠）所示。

5、seq id no.1：

6、maevgedsgarallalrsapcspvlcaaaaaaafpaaapppapaqpqpppgpppppppplppgaiagagssggssgvsgdsavagaapalvaaaaasvrqspgpalarlegrefeflmrqpsvtigrnssqgsvdlsmglssfisrrhlqlsfqephfylrclgkngvfvdgafqrrgapalqlpkqctfrfpstaikiqftslyhkeeapasplrplypqisplkihipepdlrsmvspvpsptgtisvpnscpasprgagsssyrfvqnvtsdlqlaaefaakaaseqqadtsggdspkdeskppfsyaqlivqaissaqdrqltlsgiyahitkhypyyrtadkgwqnsirhnlslnryfikvprsqeepgkgsfwridpaseaklveqafrkrrqrgvscfrtpfgplssrsapaspthpglmsprsgglqtpeclsregspiphdpefgsklasvpeyrysqsapgspvsaqpvimavpprpsslvakpvaympasivtsqqpaghaihvvqqaptvtmvrvvttsansangyiltsqgaaggshdaagaavldlgseargleekptiafatipaaggviqtvasqmapgvpghtvtilqpatpvtlgqhhlpvravtqngkhavptnslagnayaltsplqllatqasssapvvvtrvcevgpkepaaavaatatttpatattasasasstgepevkrsrveepsgavttpagviaaagpqgpgtge

7、seq id no.2：

8、maevgedsgarallalrsapcspvlcaaaaaaafpattsppppaqpppgppalpaepgpgpvpstvatatttapalvaaaaasvrqspgpalarlegrefeflmrqpsvtigrnssqgsvdlsmglssfisrrhlqlsfqephfylrclgkngvfvdgafqrrgapalqlpqqctfrfpstaikiqftslyhkeeapasplrplypqisplkihipepdlrslvspipsptgtisvpnscpasprgagsssyrfvqnvtsdlqlaaefaakaaseqqadasggdspkdeskppysyaqlivqaissaqdrqltlsgiyahitkhypyyrtadkgwqnsirhnlslnryfikvprsqeepgkgsfwridpaseaklveqafrkrrqrgvscfrtpfgplssrsapaspthpglmsprssglqtpeclsregspiphdpdlgsklasvpeyrysqsapgspvsaqpvimavpprpsnlvakpvaympasivtsqqpsghaihvvqqaptvtmvrvvttsansangyilasqgstgtshdtagtavldlgneargleekptiafatipaasrviqtvasqmapgvpghtvtilqpatpvtigqhhlpvravtqngkhavptnsltgnayalssplqllaaqassstpvvitrvcevgpeepaaavsvaanaaptpaastttsasssgepevkrsrveepggtattqptamaatgpqgpgtge

9、本发明提供一种骨质疏松的潜在防治药物，所述药物靶向作用于foxk1编码基因或foxk1编码蛋白，调控与骨质疏松相关的基因或蛋白表达，达到防治骨质疏松的目的。

10、foxk1抑制剂在制备促进骨形成的抗骨质疏松药物中的应用，其特征在于：通过靶向抑制foxk1功能来促进间充质干/祖细胞成骨分化。

11、所述foxk1抑制剂为靶向foxk1编码基因的sirna，相应sirna选自：

12、（a）由seq id no.3所示正义链和seq id no.4所示反义链组成的sirna；

13、（b）由seq id no.5所示正义链和seq id no.6所示反义链组成的sirna。

14、尽管本发明的药物可以不经任何配制直接给药，但所述的foxk1抑制剂优选以药物制剂的形式使用，所述药物的剂型为注射剂或口服制剂。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明首次确定foxk1为成骨细胞分化的天然负调控因子，并以此为依据将其抑制剂发展为促骨形成候选药物。这一策略直接作用于成骨细胞本身，有望实现真正意义上的新骨重建。