专利名称：利用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗肿瘤障碍的方法利用表观代谢转变剂、多维细胞内分子或环境影响剂治疗肿瘤障碍的方法相关申请本申请要求2009年5月11日提交的标题为“Methods for Treatment of Oncological Disorders Using an Epimetabolic Shifter(Coenzyme Q10)，， 的第61/177，Ml号美国临时申请(律师代理申请案编号(Attorney Docket No.) 117732-00601)、2009年5月 11 日提交的标题为"Methods for Treatment of Oncological Disorders Using Epimetabolic Shifters,Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers"第61/177，M3号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-00701)、2009 年 5 月 11 日提交的标题为"Methods for the Diagnosis of Oncological Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers，，白勺第61/177，244号美国时 申请(律师代理申请案编号117732-00801)、2009年5月11日提交的标题为“Methods for Treatment of Metabolic Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers，，白勺第 61/177，245 号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-00901)和2009年5月11日提交的标题为 "Methods for the Diagnosis of Metabolic Disorders Using Epimetabolic Shifters, Multidimensional Intracellular Molecules or Environmental Influencers"白勺第 61/177，246号美国临时申请(律师代理申请案编号117732-01001)的优先权。上述申请的每一个的全部内容通过引用并入本文。发明背景癌症目前是发达国家死亡的首要原因之一并且对现代社会具有严重威胁。癌症可在任何年龄在任何器官的任何组织中发生。世界上，每年有1000多万人被诊断患有癌症并且据估计该数目到2020年前将增长至每年1500万例新病例。癌症据认为每年导致600万人死亡或世界上12%的死亡。癌症的病因学还不十分清楚。癌症与多年来进行中的研究的许多因素(包括遗传易感性，染色体断裂障碍，病毒，环境因素和免疫学障碍)相关或相关。癌症包括一大类医学病患。癌细胞可在身体的几乎任何器官和/或组织中产生。当身体的一部分开始不受控制地生长或分化时癌症发生。虽然最近的研究已极大地增加我们对许多肿瘤发生的分子机制的理解并且已提供了许多用于治疗癌症的新途径，但用于大多数恶性肿瘤的标准治疗仍然是全切除术 (gross resection)、化学疗法和放射疗法。虽然日益成功，但此类疗法的每一种可引起许多不希望的副作用。例如，手术可导致疼痛、对健康组织造成外伤性损伤和结瘢。放射疗法具有杀伤癌细胞的有利方面但其同时也损伤非癌组织。化学疗法包括给患者施用多种抗癌药物。此类标准治疗通常伴随不利的副作用，例如，恶心、免疫抑制、胃溃疡和继发性肿瘤发生。多年来，许多个人和公司已进行广泛研究，寻找用于一大批癌症的治疗的改进。公司正在开发生物活性剂，包括化学实体例如小分子和生物制品(biologies)例如抗体，期望为癌症提供更有益的疗法。测试的生物活性剂中的一些在某些个体或癌症类型中有效并且提供有益的治疗效应，其他则在它们的测试方案中无效或具有最低的治疗效应。迄今为止研究的其他生物活性剂具有未被完全理解的作用机制。辅酶Q10，在本文中也称为CoQIO、Q10、泛醌或泛癸利酮，是大众营养补充剂并且以胶囊形式见于在营养品店(nutritional store)、保健食品店、药房等中，如通过泛醇 (CoQlO的还原形式)的抗氧化性质帮助保护免疫系统的维生素样补充剂。CoQlO是本领域公认的并且进一步描述于第WO 2005/069916号国际公布，将该国际公布的完整公开内容通过引用并入本文。CoQlO经发现遍布人体的大部分组织和其他哺乳动物的组织。CoQlO在人中的组织分$禾口flftjS原己由 Bhagavan HN ^A, Coenzyme QlO Absorption, tissue uptake, metabolism and pharmacokinetic, Free Radical Research 40 (5), 445-453 (2006)(在下文中，Bhagavan等人)在综述论文中进行了综述。作者报导“作为一般法则，具有高能需要或代谢活性的组织例如心脏、肾、肝和肌肉包含相对高的浓度的CoQIO”。作者还报导“ [a] 组织中的大部分CoQlO以还原形式如氢醌或泛醇(imiquinol)存在，除了脑和肺例外”， 这“似乎是这两个组织中增加的氧化性应激的反映”。具体地，Miagavan等人报导在心脏、 肾、肝、肌肉、肠和血液(血浆)中，分别约61%、75%、95%、65%、95%和96%的CoQlO以还原形式存在。类似地，Ruiz-Jiminez 等人，Determination of the ubiquinol-10 and ubiquinone-10(coenzyme Q10)in human serum by liquid chromatography tandem mass spectrometry to evaluate the oxidative stress,J. Chroma A 1175(2), 242-248(2007) (在下文中，Ruiz-Jiminez等人)报导，当估量人血浆的QlO和QlO的还原形式(Q10H2)时， 大部分(90% )所述分子以还原形式被发现。CoQlO是极亲脂的并且对于大部分CoQIO，是不溶于水的。由于其在水中的不溶性、脂质中有限的溶解性和相对大的分子量，因此口服施用的CoQlO的吸收效率很低。 Bhagavan等人报导“在一项利用大鼠的研究中，报导了只有约2_3 %的口服施用的CoQlO被吸收”。Bhagavan等人还报导“大鼠研究的数据表明在肠的吸收过程中和之后CoQlO被还原成泛醇”。多年来在文献中CoQlO与癌症相关。在下文中描述了某些代表性的但非全部包括在内的文献中报导的相关性的实例。Karl Folkers等人，Survival of Cancer Patients on Therapy with Coenzyme Q10,Biochemical and Biophysical Research Communication 192，M1-M5 (1993)(在下文中，Iolkers等人”)描述了 8个“利用CoQlO治疗”的癌症患者的病历和它们的“为期5-15年”的存活故事。给8个具有不同类型的癌症(包括胰腺癌、腺癌、喉癌、乳腺癌、结肠癌、肺癌和前列腺癌)的患者口服施用CoQIO。Folkers等人提出“这些结果现证明全身性方案是合理的”。Lockwood等人，Progress on Therapy of Breast Cancer with Vitamin QlO and the Regression of Metastases,Biochemical and Biophysical Research Communication 212，172-177 (1995)(在下文中，“Lockwood等人”) 是报告“利用维生素QlO进行的乳腺癌的治疗的进展”的另一篇综述论文。Lockwood等人参考R)lkers等人，其“覆盖35年的关于动物和人的国际研究(所述研究揭示非肿瘤和肿瘤组织中维生素QlO的可变水平)并且包括对于宿主防御系统是固有的关于维生素QlO的数据(如基于增加的经治疗的具有肿瘤的小鼠的存活者)”。Lockwood等人还提出“人癌症的维生素QlO疗法的潜能在1961开始显示出来”依赖于测定199个瑞典和美国癌症患者的 CoQlO血液水平的研究，该研究揭示了乳腺癌的病例中缺陷的可变水平。2002年7月9日发布的美国专利No. 6，417，233(在下文中，kars等人)描述了用于预防和/或治疗线粒体病的包含脂溶性苯醌类例如辅酶QlO的组合物。kars等人提出“已报导CoQlO治疗在癌症患者中提供了一些有益方面(参见第2栏，第30-31行)”。至本申请提交的日期为止，国家癌症研究所报导从未在癌症治疗中进行包括大量的CoQlO患者的良好设计的临床试验，因为“进行研究的方式和报导的信息的量不能明确益处是由辅酶QlO引起的还是由其他某些试剂引起的”。参见国家癌症研究所(NCI)，可在www· cancer. Gov/cancertopics/pdq/cam/coenzymeQIO/patient/allpages(2008 年 9 月 29日)上获得。具体地，NCI引用了 3个关于CoQlO用作乳腺癌患者的标准治疗后的辅助治疗的用途的小研究，其中某些患者似乎得到该治疗的帮助，并且重申“然而，研究设计和报告的弱点使得不能确定益处是由辅酶QlO引起的还是由其他物质引起的”。NCI明确指出 “这些研究具有下列弱点研究未进行标准化或未设对照；患者除了辅酶QlO外还使用其他补充剂；患者在辅酶QlO治疗之前或期间接受标准治疗；以及在研究中未报导全部患者的详情”。NCI还报告了 “辅酶QlO帮助某些癌症患者(包括患有胰腺癌、肺癌、结肠癌、直肠癌和前列腺癌的患者)活得更长的轶事性报道”，但也说明“然而，这些报告中描述的患者还接受了除辅酶QlO外的治疗，包括化学疗法、放射疗法和手术”。2006年2月16日公布的第2006/0035981号美国专利申请公布(在下文中， "Mazzio 2006”)描述了使用组合物治疗或预防人和动物癌症的方法和制剂，所述组合物利用癌症在其进行葡萄糖的非氧化磷酸化以获得能量的无氧要求(这与宿主相反)方面的脆弱性。Mazzio 2006的制剂包含一种或多种协同促进氧化代谢和/或阻止乳酸脱氢酶或无氧葡萄糖代谢的化合物并且更特别地被描述为包含“2，3- 二甲氧基-5-甲基-1，4-苯醌(在本文中也称为"DMBQ")(醌型碱)和整个泛醌系列的选项(包括相应的氢醌类、 泛色烯醇、泛色满醇或合成/天然衍生物和类似物)。参见Mazzio 2006，第3页，第0010 段。Mazzio 2006确证“短链泛醌(CoQ < 3)作为抗癌剂并且甚至进一步确证“2，3_ 二甲氧基-5-甲基-1,4-苯醌(DMBQ)作为抗癌剂效力为CoQlO的1000倍以上”。参见Mazzio 2006，第3页，第0011段。Mazzio 2006还提出该研究“未发现CoQlO是如所预期的致死性的”，并且有可能“使用CoQlO抗癌的先前研究有些矛盾”。关于支持该声明的引证的详细列表，参见 Mazzio 2006，第 3-4 页。2007年10月25日公布的第2007/0M8693号美国专利申请公布(在下文中称为 "Mazzio 2007”)也描述了营养食品组合物及它们用于治疗或预防癌症的用途。而且，该公布的专利申请聚焦在短链泛醌上并且明确提出CoQlO不是本发明的至关重要的成分。根据 Mazzio2007“虽然CoQlO可增加癌细胞中线粒体复合物II活性的Vmax (Mazzio和Soliman， Biochem Pharmacol. 67 1167-84，2004)，但这不能控制通过复合物IV进行的线粒体呼吸或O2利用的速率。并且，CoQlO并非如所预期的为致死性的。同样地，CoQlO抗癌的结果是矛盾的”。参见Mazzio 2007，第5页，第0019段。发明概要申请人以前已描述了 CoQlO的局部制剂和用于降低动物受试者中肿瘤生长的速率的方法(Hsia等人，2005年8月4日公布的W02005/069916)。在Hsia等人描述的实验中，已显示CoQlO增加皮肤癌细胞但非正常细胞的培养物的细胞凋亡速率。此外，已显示利用CoQlO的局部制剂治疗荷瘤动物显著降低动物中肿瘤生长的速率。本发明至少部分基于对CoQlO在人和/或细胞中的作用的更全面的理解。具体地， 本发明的方法和制剂至少部分基于获得的关于CoQlO对于肿瘤障碍的治疗活性的知识，所述知识是通过设计和执行人临床试验和/或通过给人受试者施用CoQlO并且观察在这些试验和/或治疗方案过程中发生的令人惊讶和意外的结果获悉的。本发明的方法和制剂还至少部分基于从细胞的体外CoQlO处理的广泛研究获得的对CoQlO的治疗机制的洞察。具体地，在至少一个实施方案中，本发明的方法和制剂至少部分基于令人惊讶的发现辅酶QlO (在本中也称为CoQlO或Q10)至细胞的应用导致癌细胞的细胞凋亡反应的选择性诱导，对正常细胞的生长不具有效应或在某些情况下具有正效应。此外，在至少一个另外的实施方案中，意外地发现与来源于不太具有侵袭性或非侵袭性癌症的细胞系相比较，来源于侵袭性癌的细胞系对CoQlO更敏感(例如，对于细胞毒性和/或细胞凋亡的诱导需要更低浓度的CoQlO和/或更少的处理时间)。观察到线粒体QlO水平的时间和剂量反应，其中在48小时后，细胞线粒体中QlO的水平增加至6倍。在至少一个另外的实施方案中，本发明还基于令人惊讶和意外的发现Q10以提供的氧化形式(促氧化剂)维持并且不以任何显著的量转化成Q10H2的还原(抗氧化剂)形式。在另一个实施方案中，本发明仍然进一步基于发现大量基因的表达在利用QlO的氧化形式处理的细胞中受到调节。发现此类被调节的蛋白质簇集在几种细胞途径中，包括细胞凋亡、癌症生物学和细胞生长、糖酵解和代谢、分子运输和细胞信号转导。综合起来，本文中描述的结果已对QlO的治疗机制提供了见解。例如，然而不希望受理论束缚，申请人的发现表明Q10，特别地QlO的氧化形式诱导至细胞微环境的代谢转移。已知差异代谢在癌细胞中发生(Warburg效应)，其中大多数癌细胞主要通过糖酵解， 然后细胞溶胶中通过乳酸发酵而非在线粒体中通过氧化磷酸化(丙酮酸盐的氧化)产生能量。申请人的发现表明QlO能够将癌细胞的代谢状态从糖酵解的无氧使用转换成线粒体氧化磷酸化。基于本文中提供的申请人的数据，QlO已被鉴定为多维细胞内分子 (Multidimensional Intracellular Molecular) (MIM)和表观代谢转变剂(Epi-Shifter)。 本发明提供了用于鉴定其他MIM和/或表观代谢转变剂的方法。本发明还提供了 MIM、表观代谢转变剂和用于通过使用所述物质治疗癌症障碍的方法。
因此，本发明在第一方面提供了用于治疗或预防人的癌症障碍的的方法，所述方法包括以足以治疗或预防癌症障碍的量给人施用环境影响剂(erw-influencer)，其中所述环境影响剂不是辅酶Q10，从而治疗或预防人的症状障碍。
在相关方面中，本发明提供了用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(erw-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的癌细胞中选择性引发从糖酵解至线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变，朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的水平。
如本文中所使用的，“醣酵解”任选地包括从丙酮酸盐产生乳酸盐的相关乳酸盐生物合成。
在某些实施方案中，环境影响剂在哺乳动物的非癌细胞中基本上不引发从糖酵解至线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变(cellular metabolic energy shift)。
在某些实施方案中，哺乳动物为人或非人哺乳动物。
在某些实施方案中，环境影响剂不是辅酶QlO或其代谢产物或其类似物(包括不具有或具有至少一个异戊烯基重复的类似物)。
在某些实施方案中，肿瘤障碍对利用辅酶QlO或其代谢产物或其类似物的治疗易起反应或敏感。
在某些实施方案中，环境影响剂诱导癌细胞的细胞凋亡或细胞死亡机制。
在某些实施方案中，环境影响剂抑制癌细胞的血管生成。
在某些实施方案中，环境影响剂诱导在癌细胞的微环境中的免疫相关成分的调节。
在某些实施方案中，环境影响剂诱导癌细胞的细胞周期控制的改变。
在某些实施方案中，环境影响剂包括(a)苯醌或至少一种促进苯酯环的生物合成的分子，和(b)至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子。
在某些实施方案中，至少一种促进苯醌环的生物合成的分子包括L-苯丙氨酸、 DL-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸、L-酪氨酸，D L-酪氨酸，D-酪氨酸，4-羟基-苯丙酮酸酯、3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯(香草扁桃酸酯或VMA)、香草酸、吡哆素或泛醇。
在某些实施方案中，所述至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子包括乙酸苯酯、4-羟基-苯甲酸酯、甲羟戊酸、乙酰甘氨酸、乙酰-CoA或法呢基。
在某些实施方案中，所述环境影响剂包括(a) L-苯丙氨酸、L-酪氨酸和4_羟基苯丙酮酸酯的一种或多种；和，(b)4-羟基苯甲酸酯、乙酸苯酯和苯醌的一种或多种。
在某些实施方案中，所述环境影响剂(a)抑制Bcl-2表达和/或促进半胱天冬酶-3表达；和/或，(b)抑制细胞增殖。
在一个实施方案中，所述环境影响剂为多维细胞内分子(MIM)。在某些实施方案中，所述MIM选自α酮戊二酸盐/α酮戊二酸、苹果酸盐/苹果酸、琥珀酸盐/琥珀酸、 葡糖胺、腺苷、腺苷二磷酸、葡糖苷酸/葡糖醛酸、烟酸、烟酸二核苷酸、丙氨酸/苯丙氨酸、 吡哆素、硫胺或黄素腺嘌呤二核苷酸。在一个实施方案中，所述MIM选自乙酰Co-A、棕榈酰 Co-Α, L-肉毒碱和氨基酸(例如，酪氨酸、苯丙氨酸和半胱氨酸)。
在一个实施方案中，所述环境影响剂是表观代谢转变剂(印i-shifter)。在某些实施方案中，所述表观代谢转变剂选自转醛醇酶、转酮醇酶、琥珀酰CoA合酶、丙酮酸羧化酶或核黄素。在一个实施方案中，所述表观代谢转变剂(印ishifter)选自维生素D3和ECM 成分。在一个实施方案中，所述ECM成分选自纤连蛋白；免疫调节剂(例如，TNFa或任何白细胞介素类，例如，IL-5、IL-12、IL-23)血管生成因子；和细胞凋亡因子。
在一个实施方案中，治疗一群人，群体的至少25%具有对于被治疗的障碍具有治疗性的全身性环境影响剂(例如，辅酶Q10)水平。在其他实施方案中，治疗一群人，并且群体的至少 5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、 75%,80%,85%,90 %、95 %或更多具有对于被治疗的障碍具有治疗性的全身性环境影响剂(例如，辅酶Q10)水平。应当理解，具有这些值的任一个值作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，10%至25%、15%至；35%、25%至50%、35%至60%、40%至70%、 50% 至 75%、60% 至 85% 或 70% 至 90%。
在一个实施方案中，治疗一群人，并且群体的至少25 %具有如通过本领域内公认的终点(包括癌症的组织病理学、临床观察、照相分析、CT扫描、MRI成像、血液、血清或血浆标志)测量的症状的减少。
在一个实施方案中，治疗一群人，并且该群体的至少50%具有如通过本领域内公认的终点(包括癌症的组织病理学、临床观察、照相分析、CT扫描、MRI成像、血液、血清或血浆标志)测量的症状的减少。
在其他实施方案中，治疗一群人，并且该群体的至少5 %、10 %、15 %、20 %、25 %、 30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98% 或更多具有如通过本领域内公认的终点(包括癌症的组织病理学、临床观察、照相分析、CT 扫描、MRI成像、血液、血清或血浆标志)测量的症状的减少。应当理解，具有这些值之任一作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，10%至25%、15%至35%、25%至 50%、；35% 至 60%、40% 至 70%、50% 至 75%、60% 至 85% 或 70% 至 90%。
在多个实施方案中，被治疗的人群体可以为约3个患者、约5个患者、约10个患者、约15个患者、约20个患者、约25个患者、约30个患者、约35个患者、约40个患者、约 50个患者、约60个患者、约70个患者、约80个患者、约90个患者、约100个患者、约125个患者、约150个患者、约160个患者、约175个患者、约200个患者、约250个患者、约300个患者、约400个患者或更多。在一个实施方案中，被治疗的人群体为，应当理解具有这些值之任一作为上限或下限的范围也意欲为本发明的部分，例如，约10至约25个、约15至约35 个、约25至约50个或约20至约160个患者。
应理解，本领域技术人员能够在检查一个或多个本领域公认的终点后基于本领域内常识来识别症状减轻的患者。例如，本领域技术人员能够检查和比较治疗前后皮肤癌损伤例如原位皮肤鳞状细胞癌的照片(例如，在本文实施例中提供的照片)并且能够基于例如损伤的尺寸、损伤的颜色或通常表示癌症的损伤的任何其他视觉特征的减小来识别病症的减轻。在另一个实例中，本领域技术人员能够检查和比较例如治疗前后皮肤癌的组织病理学，并且能够基于表示例如癌症的致癌性或严重性的减轻的组织病理学的变化识别症状的减轻。在另一个实例中，本领域技术人员能够检查和比较治疗前后肿瘤的CT扫描或MRI 图像或转移病灶的位置，并且能够基于例如原发性肿瘤尺寸的减小或转移病灶尺寸或数目的减小识别症状的减轻。
在一个实施方案中，足以治疗人的肿瘤障碍的量下调葡萄糖的无氧使用(和/或乳酸盐生物合成)并且上调线粒体氧化磷酸化。
在一个实施方案中，待治疗的肿瘤障碍不是通常通过局部施用治疗的障碍，例如， 乳腺癌或前列腺癌，预期以治疗有效水平全身性递送活性剂来进行治疗。
在一个实施方案中，待治疗的人的组织中的环境影响剂的浓度与代表健康或正常状态的人组织的对照标准的环境影响剂的浓度不同。
在一个实施方案中，给人施用的环境影响剂的形式与在人的全身性循环中发现的主要形式不同。
在一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与基因的相互作用发生，所述基因选自表1- (例如，表2-4,6- )中所列的基因；特别是在使用不同测定方法的相同细胞类型中始终如一地显示上调或下调的基因或对于相同或不同的测定方法在不同细胞类型间始终如一地显示上调或下调的基因；优选上调或下调的量级是相同或相似的(例如，最大倍数的增加或减少不超过最小倍数的增加或减少的10%、25 %、50%、75 %、100%、2倍、 3倍、4倍或5倍)。
在一个实施方案中，所述治疗通过环境影响剂与蛋白质的相互作用发生，所述蛋白质选自 HNF4-a、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl_2、Birc6、Bcl-2-Lll (Bim)、XIAP, BRAF, Bax, c-Jun, Bmf、PUMA、cMyc、转醛醇酶1、COQl、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子(neutrophil cytosolic factor) 2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、复合物II、复合物III、复合物IV、R)xo 3a、DJ-U IDH-U CptlC、钙调蛋白激酶II和/或表1-28 (例如，表2_4、6-观)中所列的任何基因。
在一个实施方案中，肿瘤障碍选自白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。
在一个实施方案中，所述方法还包括施用另外的治疗剂或治疗方案。
在另一个方面中，本发明提供了用于治疗或预防人的侵袭性肿瘤障碍的方法，包括以选择的比对于不太具有侵袭性或非侵袭性肿瘤障碍所使用或选择的给药方案更低的剂量给人施用环境影响剂(erw-influencer)，从而治疗或预防侵袭性肿瘤障碍。
在相关方面，本发明提供了用于治疗或预防人的非侵袭性肿瘤障碍的方法，包括以选择的比对于侵袭性肿瘤障碍所使用或选择的给药方案更高的剂量给人施用环境影响剂(erw-influencer)，从而治疗或预防非侵袭性肿瘤障碍。
在一个实施方案中，所述肿瘤障碍选自白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。
在一个实施方案中，所述侵袭性肿瘤障碍选自胰腺癌、肝细胞癌、尤因肉瘤、转移性乳腺癌、转移性黑素瘤、脑癌(星形细胞瘤、胶质母细胞瘤)、神经内分泌癌、结肠癌、肺癌、骨肉瘤、非雄激素依赖型前列腺癌、卵巢癌和非何杰金氏淋巴瘤。
在一个实施方案中，所述非侵袭性肿瘤病症选自非转移性乳腺癌、雄激素依赖型前列腺癌、小细胞肺癌、急性淋巴细胞白血病。
在一个实施方案中，所述方法包括选自手术、放射疗法、激素疗法、抗体疗法、利用生长因子、细胞因子的疗法和化学疗法的治疗方案。
在另一个方面，本发明提供了用于在需要治疗肿瘤障碍的哺乳动物的癌细胞中 (选择性)阻断葡萄糖的无氧使用(糖酵解)并且提高线粒体氧化磷酸化的方法，所述方法包括给所述哺乳动物施用治疗有效量的至少一种环境影响剂以在哺乳动物的癌细胞中选择性阻断葡萄糖的无氧使用并且提高线粒体氧化磷酸化至在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的水平。
在一个实施方案中，所述方法还包括(1)上调选自表1-28(例如，2-4和6- )中所示的具有正倍数改变的基因的一个或多个基因的表达；和/或( 下调表1-28(例如， 2-4和6- )中所示的具有负倍数改变的基因的一个或多个基因的表达。12
在一个实施方案中，所述方法还包括调节一个或多个基因的表达，所述基因选自 HNF4-α、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl_2、Birc6、Bcl_2_Ll1(Bim)、XIAP、BRAF、Bax,c_Jun、 Bmf, PUMA、cMyc、转醛醇酶1、COQl、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、复合物II、复合物III、复合物IV、Foxo 3a, DJ-U IDH-1、CptlC、钙调蛋白激酶II。
在一个实施方案中，所述肿瘤障碍选自白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。
在一个实施方案中，所述方法包括选自手术、放射疗法、激素疗法、抗体疗法、利用生长因子、细胞因子的疗法和化学疗法的治疗方案。
在其他方面，本发明提供了用于鉴定用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、 抑制其进展或预防其的有效环境影响剂的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；( 将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；C3)测定存在于患病生物样品和正常生物样品中的一个或多个标志的表达水平，其中所述标志选自表1- (例如，表2-4和6-28)中所列的具有正倍数改变和/或具有负倍数改变的标志；比较患病生物样品和正常生物样品中多个标志之一的表达水平；其中有效环境影响剂被鉴定为在患病生物样品中但基本上不在正常生物样品中增加一个或多个具有正倍数改变的标志的表达和/或减少一个或多个具有负倍数改变的标志的表达水平的候选环境影响剂。
在相关方面，本发明提供了用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；( 将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；(3)测定存在于患病生物样品和正常生物样品中的一个或多个标志的表达水平，其中所述标志选自表118中所列的具有正倍数改变和/或具有负倍数改变的标志；(4)比较患病生物样品与正常生物样品中多个标志之一的表达水平；其中有效环境影响剂被鉴定为候选环境影响剂，所述候选环境影响剂在患病的生物样品中但基本上不在正常生物样品中增加一个或多个具有正倍数改变的标志的表达和/或减少一个或多个具有负倍数改变的标志的表达水平；( 给哺乳动物施用有效的环境影响剂；从而治疗哺乳动物的肿瘤障碍。
在另一个相关实施方案中，本发明提供了用于鉴定用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的有效环境影响剂的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；( 将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；C3)在接触所述候选环境影响剂之前和之后，测定患病生物样品和正常生物样品中的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平；其中有效环境影响剂被鉴定为在患病的生物样品中但基本上不在正常生物样品中升高线粒体氧化磷酸化的水平和/或降低糖酵解的水平的候选环境影响剂。
在另一个相关实施方案中，本发明提供了用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；( 将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；C3)在接触所述候选环境影响剂之前和之后，测定患病生物样品和正常生物样品中的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平；其中有效环境影响剂被鉴定为在患病的生物样品中但基本上不在正常生物样品中升高线粒体氧化磷酸化的水平和/或降低糖酵解的水平的候选环境影响剂；和，(4)给所述哺乳动物施用有效环境影响剂；从而治疗哺乳动物的肿瘤障碍。
在某些实施方案中，将糖酵解的水平测量为ECARjn /或其中将线粒体氧化磷酸化的水平测定为OCR。
在一个实施方案中，所述环境影响剂不是辅酶Q10。
在另一个方面，本发明提供了鉴定多维细胞内分子(MIM)的方法，包括(a)将细胞与内源分子接触；(b)监控内源分子对细胞微环境特征的作用；和(c)鉴定诱导对细胞微环境特征的改变的内源分子；从而鉴定MIM。
在一个实施方案中，所述方法还包括比较所述内源分子对患病细胞和正常对照细胞的细胞微环境特征的作用；鉴定差异诱导患病细胞相对于正常对照细胞的细胞微环境特征的改变的内源分子，从而鉴定MIM。
在一个实施方案中，通过测量选自mRNA、蛋白质、脂质和代谢产物的细胞分子的水平或活性的变化监控对细胞微环境特征的作用。
在另一个方面，本发明提供了鉴定表观代谢转变剂(Epi-shifter)的方法，包括 (a)比较两种或更多种细胞或组织的分子特征谱，其中两种或更多种细胞或组织展示差异疾病状态；(b)从分子特征谱鉴定对于其水平的变化与疾病状态相关的分子；(c)将所述分子引入细胞；和(d)评估分子转变细胞的代谢状态的能力；其中能够转变细胞的代谢状态的分子被鉴定为表观代谢转变剂。
在一个实施方案中，所述分子特征选自代谢特征谱、脂质特征谱、蛋白质特征谱或 RNA特征谱。
在一个实施方案中，所述分子不负面影响正常细胞的健康或生长。
在另一个方面，本发明提供了鉴定在治疗肿瘤障碍中是有效的试剂的方法，包括 (1)提供候选环境影响剂；( 测定候选环境影响剂转变细胞的代谢状态的能力；和(3)确定所述候选环境影响剂在治疗肿瘤障碍中是否有效；其中能够转变细胞的代谢状态并且在治疗肿瘤障碍中是有效的候选环境影响剂被鉴定为在治疗肿瘤障碍中是有效的试剂。
在一个实施方案中，通过测量mRNA表达、蛋白质表达、脂质水平、代谢物水平、生物能量分子的水平、细胞能量、线粒体功能和线粒体数目的一项或多项的变化将所述环境影响剂被鉴定为能够转变细胞的代谢状态。
在另一个方面，本发明提供了包含根据本发明的上述方法鉴定试剂的组合物。
在另一个方面，本发明提供了用于治疗哺乳动物的CoQlO反应性障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂(erw-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的患病细胞中选择性引发朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平的细胞代谢能转变。
在某些实施方案中，所述CoQlO反应性障碍为肿瘤障碍。
在适用时或未明确放弃的情况下，本文中描述的任一实施方案预期能够与任何其他一个或多个实施方案组合，即使在本发明的不同方面下描述所述实施方案。
附图简述


图1 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的SK-MEL-观对M小时的QlO处理的敏感性。
图2 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的SKBR3对M小时的QlO处理的敏感性。
图3 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的PaCa2对M小时的QlO处理的敏感性。
图4 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的PC-3对M小时的QlO处理的敏感性。
图5 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的H印G2对M小时的QlO处理的敏感性。
图6 通过早期和晚期凋亡细胞的量测量的MCF-7对M小时的QlO处理的敏感性。
图7 在利用QlO处理M小时后凋亡细胞的测量，如通过Apostrand ELISA法测量的。
图8 :2-D凝胶电泳的示例性凝胶分析。标记被切取用于鉴定的点。
图9 通过2-D凝胶电泳鉴定的在SK-MEL-观细胞中受QlO调节的蛋白质之间的相互作用的网络。
图 10 从 Verhoeven 等人(Am. J. Hum. Genet. 200168(5) :1086-1092)改进的戊糖磷酸途径。
图11 :SK-MEL-28细胞的富集线粒体的材料的2_D凝胶。标记要切取的并且通过质谱表征鉴定的点。
图12 在向培养基中外源加入100 μ M QlO后存在于线粒体中的QlO的相对量的比较曲线。
图13 描绘已知过程的细胞凋亡途径。
图 14 :Bcl-xl 的 Western 印迹分析。
图15 利用波形蛋白抗体显示的SK-MEL-观样品组的Wfestern印迹分析。
图16 利用5种靶向氧化磷酸化复合物的抗体(MitoSciences#MS601)评估的来自许多细胞系的细胞裂解的Western印迹分析。
图17 :Fl-a水平的Western印迹比较。
图18 针对C-III-Core 2的QlO反应的Western印迹比较。
图19 针对C-11-30的QlO反应的Western印迹比较。
图20 针对C-IV-COX II的QlO反应的Western印迹比较。
图21 针对C-I-20 (ND6)的QlO反应的Western印迹比较。
图22 针对5种线粒体蛋白质的多种细胞类型的Western印迹分析。
图23 针对复合物V蛋白C-V-α的QlO反应的^festern印迹比较。
图24 针对C-III-Core 1的QlO反应的Western印迹比较。
图25 针对孔蛋白(VDACl)的QlO反应的Western印迹比较。
图26 针对亲环蛋白(Cyclophilin)的QlO反应的Western印迹比较。
图27 针对细胞色素C的QlO反应的^festern印迹比较。
图28 插入螺旋10开放构象中的HNF4 a (1M7W. pdb)的脂质结合通道的QlO (球) 的理论模型。
图四描述利用本公开内容的具有渗透促进剂的组合物处理后雄性猪的表皮 CoQlO浓度的曲线图。
图30 描述利用对照组合物处理后雌性猪的表皮CoQlO浓度曲线图。
图31 处理前的靶损伤1的照相描述。
图32 处理后的靶损伤1的照相描述。
图33 处理前的靶损伤2的照相描述。
图34 处理后的靶损伤2的照相描述。
图35 处理前的靶损伤3的照相描述。
图36 处理后的靶损伤3的照相描述。
图37 在含氧量正常和含氧量低的条件下，HDi^a细胞在多种葡萄糖条件下的OCR。
图38 在含氧量正常和含氧量低的条件下，HASMC细胞在多种葡萄糖条件下的 OCR。
图39 在31510和应激因子不存在和存在的情况下MCF-7胰腺癌细胞中的OCR值。
图40 在31510和应激因子不存在和存在的情况下I^aCaj胰腺癌细胞中的OCR值。
发明详述
I.概述和定义
如本文中所使用的，下列术语的每一个具有在该部分中与其相关的意义。
冠词“一种(a)”和“一个(an)”在本文中是指一个或超过一个(即至至少一个) 所述冠词的语法宾语。例如，“一个元素”意指一个元素或超过一个元素。
术语“包括”在本文中用于意指短词“包括但不限于”，并且可与所述短语互换使用。
除非本文中明确地另外指出，否则术语“或”在本文中意指术语“和/或”，并且可与所述术语互换使用。
术语“例如”在本文中用于意指术语“例如但不限于”，并且可与所述术语互换使用。
待通过本发明的方法治疗的“患者”或“受试者”可意指人或非人动物，优选哺乳动物。应当指出，本文中描述的临床观察是利用人受试者产生的，并且在至少某些实施方案中，所述受试者是人。
“治疗有效量”意指当给患者施用以治疗疾病时足以对所述疾病实现这样的治疗的化合物的量。当为了预防疾病施用时，所述量足以避免或延迟疾病的发作。“治疗有效量” 将视所述化合物、疾病和其严重性以及待治疗的患者的年龄、体重等而变化。
“预防”或“防止”是指获得疾病或障碍的风险(即，引起尚未在可遭受或易患疾病但仍未经历或展示疾病的症状的患者中发生的疾病的至少一个临床症状)的降低。
术语“预防性”或“治疗性”治疗是指给受试者施用一种或多种受试组合物。如果其在不期望的病状(例如，宿主动物的疾病或其他不期望的状态)的临床表现之前施用，则治疗是预防性的，即，其保护宿主免于发生不期望的病状，然而如果在不期望的病状表现之后施用，则治疗是治疗性的(即，其由此旨在减轻、改善或维持既有的不期望的病状或副作用)。
术语“治疗效应”是指由药理活性物质引起的动物，特别是哺乳动物的，更特别是人中的局部或全身性效应。所述术语因此意指意欲用于诊断、治疗、缓和、治疗或预防疾病或用于促进动物或人的期望的身体或心理发展和状态的任何物质。短语“治疗有效量”意指以适用于任何治疗的合理效益风险比产生一定的期望的局部或全身性效应的此种物质的量。在某些实施方案中，化合物的治疗有效量将取决于其治疗指数、溶解度等。例如，可以以足以产生适用于此类治疗的合理效益风险比的量施用通过本发明的方法发现的某些化合物。
“患者”是指可经历至少一种医疗干预(例如，治疗、诊断/预后测试等)的任何动物(例如，人或非人哺乳动物)，包括马、狗、猫、猪、山羊、兔、仓鼠、猴、豚鼠、大鼠、小鼠、蜥蜴、蛇、绵羊、牛、鱼和鸟。
“代谢途径”是指酶介导的反应的顺序，所述反应将一种化合物转化成另一种化合物并且为细胞功能提供中间产物和能量。代谢途径可以是线性的或环状的。
“代谢状态”是指如通过多个化学和生物学指标测量的在给定时间点上的特定细胞、多细胞或组织环境的分子含量，它们与健康或疾病的状态相关。
术语“微阵列”是指在基质例如纸、尼龙膜或其他类型的膜、滤纸、芯片、载玻片或任何其他适当的固体载体上合成的不同多核苷酸、寡核苷酸、多肽(例如，抗体)或肽的阵列。
术语“障碍”和“疾病”被包含地使用并且是指与身体的任何部分、器官或系统(或其任何组合)的正常结构或功能的任何偏差。具体的疾病表现在特征性症状和体征(包括生物、化学和物理变化)，并且通常与多个其他因素(包括但不限于人口统计、环境、职业、 遗传和医疗史因素)相关。可通过多种方法定量某些特征性体征、症状和相关因素以产生重要诊断信息。
术语“表达”在本文中用于表示籍以从DNA产生多肽的过程。所述过程包括基因至mRNA的转录和该mRNA至多肽的翻译。取决于其所应用的背景，“表达”可以指RNA、蛋白质或两者的产生。
术语“基因的表达水平”或“基因表达水平”是指细胞中mRNA以及前mRNA新生转录物、转录物加工中间体、成熟mRNA和降解物的水平或由所述基因编码的蛋白质的水平。
术语“调节”是指反应的上调(即，激活或刺激)、下调(即，抑制或遏抑)，或者两者的组合或分开的两者。“调节剂”是起调节作用的化合物或分子，并且可以是例如激动剂、 拮抗剂、活化剂、刺激剂、遏抑剂或抑制剂。
本文中所使用的术语“辅酶生物合成途径的中间产物”表征了在酪氨酸和乙酰-CoA至泛醌的化学/生物转化之间形成的那些化合物。辅酶生物合成途径的中间产物包括3-六异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、3-六异戊二烯基_4，5- 二羟基苯甲酸酯、3-六异戊二烯基-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸酯、2-六异戊二烯基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-六异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-六异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、3-八异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、2-八异戊二烯基苯酚、2-八异戊二烯基-6-甲氧基苯酚、2-八异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-八异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-3-甲基-5-羟基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-3-甲基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-6-甲氧基-1，4-苯醌、2-十异戊二烯基-6-甲氧基苯酚、3-十异戊二烯基-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸酯、3-十异戊二烯基_4，5- 二羟基苯甲酸酯、3-十异戊二烯基-4-羟基苯甲酸酯、 4-羟基苯丙酮酸酯、4-羟基苯基乳酸酯、4-羟基-苯甲酸酯、4-羟基苯乙烯和六异戊二烯二磷酸酯。
本文中所使用的术语“三乙醇胺”是指三乙醇胺(TrolamindNF、三乙醇胺、 TEAlan 、TEAlan 99%、三乙醇胺99%、三乙醇胺NF或三乙醇胺99% NF。这些术语在本文中可互换使用。
在某些实施方案中，本发明的化合物例如本文中描述的MIM或表观代谢转变剂， 可用于治疗有此需要的受试者的辅酶QlO反应性状态。术语“辅酶QlO反应性状态”或 "CoQlO反应性状态/疾病”包括可通过施用辅酶QlO治疗、预防或改善的疾病、障碍、状态和/或病状。不希望受任何特定理论束缚，并且如本文中进一步描述的，CoQlO被认为至少部分地通过诱导对细胞微环境的代谢转变，例如朝向正常状态细胞中的氧化磷酸化的类型和/或水平的转变来起作用。因此，在某些实施方案中，CoQlO反应性状态是由细胞微环境的改变的代谢引起的状态。辅酶QlO反应性状态包括例如，肿瘤障碍，其例如可以偏向于糖酵解和乳酸盐生物合成。在某些实施方案中，CoQlO反应性肿瘤障碍包括肝癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌或骨癌、鳞状细胞癌、基底细胞癌、黑素瘤和光线性角化病等等。辅酶 QlO反应性状态还包括本文中描述的其他肿瘤障碍。
辅酶QlO反应性状态还包括例如代谢障碍例如肥胖症、糖尿病、糖尿病前期 (pre-diabete)、代谢综合征、饱满感和内分泌异常。辅酶QlO反应性状态还包括本文中描述的其他代谢障碍。
在某些实施方案中，本发明的化合物例如本文中描述的MIM或表观代谢转变剂与辅酶QlO共有共同的活性。如本文中所使用的，短语“与辅酶QlO共有共同的活性”是指化合物展示与辅酶QlO的相同或相似的至少一部分的活性的化合物。在某些实施方案中， 本发明的化合物展示25%或更多的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，本发明的化合物展示达到并且包括约130%的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，本发明的化合物展示约 30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%、41%、42%、43%、44%、 45%,46%,47%,48%,49%,50%,51 %,52%,53%,54%,55%,56%,57%,58%,59%, 60%,61 %,62%,63%,64%,65%,66%,67%,68%,69%,70%,71 %,72%,73%,74%, 75%,76%,77%,78%,79%,80%,81 %,82%,83%,84%,85%,86%,87%,88%,89%, 90 %,91 %,92 %,93 %,94 %,95 %,96 %,97 %,98 %,99 %U00 %,101 %,102 %,103 104 %,105 %,106 %,107 %,108 % Λ09 %Λ10 %Λ11 %Λ12 %Λ13 %U14 %U15 116 %ΛΠ %>118 %U19 %U20 %U21 %U22 %U23 %U24 %U25 %U26 %U27 U8%、U9%或130%的辅酶QlO的活性。应理解，该段落中所列的每一个值可用术语“约” 修饰。此外，应理解由该段落中的任何两个值确定的任何范围意被认为包括在本发明中。例如，在某些实施方案中，本发明的化合物展示约50%至约100%的辅酶QlO的活性。在某些实施方案中，辅酶QlO和本发明的化合物所共有的活性是诱导细胞代谢的转变的能力。在某些实施方案中，CoQlO和本发明的化合物所共的活性利用0CR(耗氧率)和/或ECAR(细胞外酸化率)来测量。
如本文中所使用的，“肿瘤障碍"是在人中发现的所有类型的癌症或赘生物或恶性肿瘤，包括但不限于白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。如本文中所使用的，术语或短语 “肿瘤障碍”、“癌症"、“赘生物"和"肿瘤"可互换使用并且可以以单数或复数形式存在，其是指已经历恶性转化使得它们对于宿主生物来说是病理性的细胞。在某些实施方案中，肿瘤障碍是辅酶QlO反应性状态。。
在某些实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于缺乏细胞凋亡。在其他实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于增加的血管生成。在其他实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于细胞外基质(ECM)降解。在其他实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于细胞周期控制的丧失。在其他实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于代谢管理(metabolic governance)从线粒体氧化磷酸化至增加的对乳酸盐和糖酵解流的利用和/或依赖的转化。在另外的实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于逃避免疫监视的适应原免疫调节机制。在一个实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于至少两个上述特性，例如，增加的血管生成和ECM降解。在一个实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于至少3个上述特性。在一个实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于至少4个上述特性。在一个实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于至少5个上述特性。在一个实施方案中，肿瘤障碍或癌症的特征在于全部6个上述特性。
因此，在某些实施方案中，本发明的化合物通过恢复细胞凋亡或诱导细胞凋亡的能力来起作用。在其他实施方案中，本发明的化合物通过降低、减少或抑制血管生成来起作用。在其他实施方案中，本发明的化合物通过恢复重建细胞外基质来起作用。在其他实施方案中，本发明的化合物通过恢复细胞周期控制来起作用。在其他实施方案中，本发明的化合物通过将代谢管理从糖酵解转变回线粒体氧化磷酸化来起作用。在另外的实施方案中， 本发明的化合物通过恢复免疫监视或恢复身体将癌细胞识别为外来物的能力来起作用。
不希望受任何特定理论限制，据认为通常存在集合在一起发展出癌症的协同事件级联。即，在某些实施方案中，癌症不是单独地取决于1种基因-1种蛋白质-根原因(1 gene-1 protein-root causality)。在某些实施方案中，癌症是表现为变成肿瘤、改变的组织状态的组织变化和改变(例如，能量学、允许转移潜能的受损的细胞外基因完整性、免疫监视的不存在和/或改变的血管生成的状态)的生理疾病状态。
可利用广为接受的技术特别是组织学检查容易地将原发性肿瘤细胞(即，获自恶性转化位置附近的细胞)与非癌细胞相区别。癌细胞的定义，如本文中所使用的，不仅包括原发性癌细胞，而且还包括癌症干细胞，以及癌症祖细胞或来源于癌症细胞祖先的任何细胞。这包括转移的癌细胞以及来源于癌细胞的体外培养物和细胞系。当提及通常表现为实体瘤的癌症的类型时，“临床上可检测的”肿瘤是在肿瘤团块的基础上可检测的(例如，通过方法例如CAT扫描、MR成像、X-射线、超声或触诊)和/或由于可从患者获得的样品中一个或多个癌症特异性抗原的表达而可被检测的肿瘤。
如本文中所使用的，“正倍数改变”是指相关表中所列的基因的“上调”或“(表达的)增加”。
如本文中所使用的，“负倍数改变”是指相关表中所列的基因的“下调”或“(表达的)减少”。
在某些实施方案中，当特别列出的基因与超过一种处理条件(例如在处理后不同的时间段上，或利用不同浓度的潜在的环境影响剂(例如，CoQlO)的处理)相关时，该特定基因的倍数改变是指最长的记录的处理时间。在其他实施方案中，该特定基因的倍数改变是指最短的记录的处理时间。在其他实施方案中，该特定基因的倍数改变是指利用最高浓度的环境影响剂(例如，CoQlO)的处理。在其他实施方案中，该特定基因的倍数改变是指利用最低浓度的环境影响剂(例如，CoQlO)的处理。在其他实施方案中，该特定基因的倍数改变是指以与所述环境影响剂的治疗效应一致的方式进行的调节(例如，上调或下调)。
在某些实施方案中，正或负倍数改变是指表1- (例如，2-4和6- )的任一个中所列的任何基因的倍数改变。在某些实施方案中，正或负倍数改变是指除了表之一(例如， 除了表1，除了表5等)外的表1-观(例如，2-4和6- )的任一个中所列的任何基因的正或负倍数改变。在某些实施方案中，正或负倍数改变是指除了表的任何2个表(例如，除了表1和5，除了表2和16，等)外的表1- (例如，2-4和6-28)的任何表中所列的任何基因的正或负倍数改变。在某些实施方案中，正或负倍数改变是指除了表的任何3个表外、或除了表的任何4个表外或除了表的任何5、6、7、8、9、10个或更多个表外的表1_观(例如，2_4 和6- )的任何表中所列的任何基因的正或负倍数改变。在某些实施方案中，正或负倍数改变是指除表1、5、9和12外的表1-28(例如，2-4和6- )的任何表中所列的任何基因的正或负倍数改变。
现将更详细地参考本发明的优选实施方案。虽然结合优选实施方案描述本发明， 但应理解其无意将本发明限定于此类优选实施方案。相反地，其意欲覆盖选择、变化和等同物，这可包括在通过所附权利要求定义的本发明的精神和范围内。
II.环境影响剂
本发明提供了通过施用环境影响剂治疗癌症障碍的方法。“环境影响剂”(Env-influence)为以允许人(或非人哺乳动物的)疾病环境改变、重建回或维持正常或健康环境(从而导致正常状态)的有益方式影响或调节人或非人哺乳动物的疾病环境。 环境影响剂包括如下定义的多维细胞内分子(MIM)和表观代谢转变剂(Epi-shifter)。
在某些实施方案中，本文中公开的MIM和表观代谢转变剂包括常规用作食品补充剂的MIM和表观代谢转变剂。在某些实施方案中，本文中公开的此类MIM和/或表观代谢转变剂为药物级的。在某些实施方案中，药物级的MIM和/或表观代谢转变剂具有约95% 至约100%的纯度并且包括95%与100%之间的所有值。在某些实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂之间的纯度为 95%,96%,97%,98%,99%,99. 1%,99. 2%,99. 3%,99. 4%, 99. 5%,99. 6%,99. 7%,99. 8%,99. 9%,99. 9 或 100%。在某些实施方案中，MIM 和 / 或表观代谢转变剂不含或基本上不含内毒素。在其他实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂不含或基本上不含外源蛋白质材料。在某些实施方案中，MIM和/或表观代谢转变剂为CoQIO。
1.多维细胞内分子(MIM)
术语“多维细胞内分子(MIM) ”是由身体天然产生的和/或存在于人的至少一个细胞中的内源分子的分离形式或合成产生的形式。MIM的特征在于1个或多个、2个或更多个、3个或更多个或全部下列功能。MIM能够进入细胞，进入细胞细胞包括完全或部分进入细胞，只要所述分子的生物活性部分完全进入细胞即可。MIM能够在细胞内诱导信号转导和 /或基因表达机制。MIM是多维的，因为所述分子具有治疗和载体例如药物递送作用。MIM 也是多维的，因为所述分子在疾病状态中以一种方式作用并且在正常状态中以不同方式作用。例如，在CoQ-IO的情况中，在VEGF存在的情况下给黑素瘤细胞施用CoQ-IO导致降低的Bcl2水平，这反过来导致减小的黑素瘤细胞的致癌潜能。相反地，在正常成纤维细胞中， CoQ-IO和VETO的共施用对Bcl2的水平无作用。优选，MIM选择性作用于疾病状态的细胞， 并且在正常状态的(匹配)细胞中基本上没有作用。优选，MIM选择性地使疾病状态的细胞在表型、代谢状态、基因型、mRNA/蛋白质表达水平等上与正常状态的(匹配)细胞更接近。20
在一个实施方案中，MIM也是表观代谢转变剂。在另一个实施方案中，MIM不是表观代谢转变剂。本领域技术人员应理解，本发明的MIM也意欲包括两种或更多种内源分子的混合物，其中所述混合物的特征在于一种或多种上述功能。混合物中的内源分子以以使混合物用作MIM的比率存在。
MIM可以是基于脂质或基于非脂质的分子。MIM的实例包括但不限于CoQIO、乙酰 Co-A、棕榈酰Co-Α、L-肉毒碱、氨基酸例如酪氨酸、苯丙氨酸和半胱氨酸。在一个实施方案中，MIM为小分子。在本发明的一个实施方案中，MIM不是CoQIO。MIM可由本领域技术人员使用本文中详细描述的任何测定常规地鉴定。
在某些实施方案中，MIM包括维生素B家族中的化合物或包含维生素B家族中的化合物的核苷、单核苷酸或二核苷酸。维生素B家族中的化合物包括例如硫胺素(维生素 Bi)、尼克酸(也称为烟酸或维生素B3)或吡哆素(维生素B6)以及维生素原例如泛醇(维生素原B5)。在某些实施方案中，MIM选自硫胺素、尼克酸和吡哆素。包含维生素B家族的化合物的核苷、单核苷酸或二核苷酸包括例如包含腺嘌呤或尼克酸(烟酸)分子的核苷、单核苷酸或二核苷酸。在某些实施方案中，MIM选自腺苷、腺苷二磷酸(ADP)、黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD，其包含部分维生素B2和ADP)和烟酸二核苷酸。
在其他实施方案中，MIM包括氨基酸。氨基酸的实例包括例如酪氨酸(例如，L-酪氨酸)、半胱氨酸、苯丙氨酸(例如，L-苯丙氨酸)和丙氨酸。在某些实施方案中，氨基酸是苯丙氨酸或丙氨酸。在某些实施方案中，MIM包括氨基酸衍生物例如4-羟基苯丙酮酸酯或乙酰甘氨酸。
在某些实施方案中，MIM是葡萄糖类似物，例如，其中一个-OH或-CH2OH取代基已被-C00H、-C00-或-NH2取代基取代的葡萄糖分子。葡萄糖类似物的实例包括葡糖胺、葡糖醛酸、葡糖苷酸和葡糖醛酸酯。
在某些实施方案中，MIM选自式(I)的化合物

1.一种用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法， 所述方法包括给有此需要的哺乳动物施用治疗有效量的包含至少一种环境影响剂 (env-influencer)的药物组合物，其中所述环境影响剂在哺乳动物的癌细胞中选择性引发朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的水平的从糖酵解至线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。
2.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂在哺乳动物的非癌细胞中基本上不引发从糖酵解至线粒体氧化磷酸化的细胞代谢能转变。
3.权利要求1所述的方法，其中所述哺乳动物为人(或非人哺乳动物)。
4.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂不是辅酶QlO或其代谢产物或其类似物，包括不具有或具有至少一个异戊烯基重复的类似物。
5.权利要求1所述的方法，其中所述肿瘤障碍对利用辅酶QlO或其代谢产物或其类似物的治疗易起反应或敏感。
6.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂诱导癌细胞的细胞凋亡或细胞死亡机制。
7.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂抑制癌细胞的血管生成。
8.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂诱导癌细胞的微环境中的免疫相关成分的调节。
9.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂诱导癌细胞的细胞周期控制的改变。
10.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂包括(a)苯醌或至少一种促进苯醌环的生物合成的分子，和(b)至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子。
11.权利要求10所述的方法，其中所述至少一种促进苯醌环的生物合成的分子包括 L-苯丙氨酸、DL-苯丙氨酸、D-苯丙氨酸、L-酪氨酸、DL-酪氨酸、D-酪氨酸、4-羟基-苯丙酮酸酯、3-甲氧基-4-羟基扁桃酸酯(香草扁桃酸酯或VMA)、香草酸、吡哆素或泛醇。
12.权利要求10所述的方法，其中所述至少一种促进类异戊二烯单元的合成和/或类异戊二烯单元至苯醌环的连接的分子包括乙酸苯酯、4-羟基-苯甲酸酯、甲羟戊酸、乙酰甘氨酸、乙酰-CoA或法呢基。
13.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂包括(a)L-苯丙氨酸、L-酪氨酸、和4-羟基苯丙酮酸的一种或多种；和(b)4-羟基苯甲酸酯、乙酸苯酯、和苯醌的一种或多种。
14.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂(a)抑制Bcl-2表达和/或促进半胱天冬酶-3表达；和/或，(b)抑制细胞增殖。
15.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂是多维细胞内分子(MIM)。
16.权利要求15所述的方法，其中所述MIM选自α酮戊二酸盐/α酮戊二酸、苹果酸盐/苹果酸、琥珀酸盐/琥珀酸、葡糖胺、腺苷、腺苷二磷酸、葡糖苷酸/葡糖醛酸、烟酸、烟酸二核苷酸、丙氨酸/苯丙氨酸、吡哆素、硫胺或黄素腺嘌呤二核苷酸。
17.权利要求1所述的方法，其中所述环境影响剂是表观代谢转变剂。
18.权利要求17所述的方法，其中所述表观代谢转变剂选自转醛醇酶、转酮醇酶、琥珀酰CoA合酶、丙酮酸羧化酶或核黄素。
19.权利要求1所述的方法，其中所述治疗有效量的所述至少一种环境影响剂下调葡萄糖的无氧使用和上调线粒体氧化磷酸化。
20.权利要求1所述的方法，其中给人施用的所述环境影响剂的形式与在人的全身性循环中发现的主要形式不同。
21.权利要求1所述的方法，其中所述肿瘤障碍选自白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。
22.权利要求1所述的方法，其还包括给所述哺乳动物施用另外的治疗剂或治疗方案。
23.一种用于在需要治疗肿瘤障碍的哺乳动物的癌细胞中选择性阻断葡萄糖的无氧使用(糖酵解)并且提高线粒体氧化磷酸化的方法，所述方法包括给所述哺乳动物施用治疗有效量的至少一种环境影响剂以在哺乳动物的所述癌细胞中选择性阻断葡萄糖的无氧使用并且提高线粒体氧化磷酸化，朝向在正常生理条件下在哺乳动物的正常细胞中观察到的水平。
24.权利要求23所述的方法，其还包括(1)上调选自表2-4和6- 中所示的具有正倍数改变的基因的一个或多个基因的表达；和/或，(2)下调选自表2-4和6- 中所示的具有负倍数改变的基因的一个或多个基因的表达。
25.权利要求23所述的方法，其还包括调节一个或多个基因的表达，所述基因选自 HNF4- α、Bcl-xl、Bcl-xS、BNIP-2、Bcl_2、Birc6、Bcl-2-Lll、XIAP、BRAF, Bax, c_Jun、Bmf、 PUMA、cMyc、转醛醇酶1、COQl、C0Q3、C0Q6、异戊烯转移酶、4-羟基苯甲酸酯、中性粒细胞胞质因子2、一氧化氮合酶2A、超氧化物歧化酶2、VDAC、Bax通道、ANT、细胞色素C、复合物1、 复合物11、复合物III、复合物IV、Foxo 3a、DJ-I、IDH-I、Cpt 1C、钙调蛋白激酶II。
26.权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述肿瘤障碍选自白血病、淋巴瘤、黑素瘤、癌和肉瘤。
27.权利要求23-25中任一项所述的方法，其还包括选自手术、放射疗法、激素疗法、抗体疗法、利用生长因子、细胞因子的疗法和化学疗法的治疗方案。
28.一种用于鉴定用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的有效环境影响剂的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；(2)将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；(3)测定存在于患病生物样品和正常生物样品中的一个或多个标志的表达水平，其中所述标志选自表2-4和6- 中所列的具有正倍数改变和/或具有负倍数改变的标志；(4)比较患病生物样品和正常生物样品中多个标志之一的表达水平；其中有效环境影响剂被鉴定为在患病生物样品中但基本上不在正常生物样品中增加一个或多个具有正倍数改变的标志的表达水平和/或减少一个或多个具有负倍数改变的标志的表达水平的候选环境影响剂。
29.一种用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；(2)将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；(3)测定存在于患病生物样品和正常生物样品中的一个或多个标志的表达水平，其中所述标志选自表118中所列的具有正倍数改变和/或具有负倍数改变的标志；(4)比较患病生物样品与正常生物样品中多个标志之一的表达水平；其中有效环境影响剂被鉴定为候选环境影响剂，所述候选环境影响剂在患病的生物样品中但基本上不在正常生物样品中增加一个或多个具有正倍数改变的标志的表达水平和/或减少一个或多个具有负倍数改变的标志的表达水平；(5)给所述哺乳动物施用有效的环境影响剂；从而治疗哺乳动物的肿瘤障碍。
30.一种用于鉴定用于治疗哺乳动物的肿瘤障碍、减轻其症状、抑制其进展或预防其的有效环境影响剂的方法，所述方法包括(1)获得包含肿瘤障碍的癌细胞的患病生物样品和不包含癌细胞的正常生物样品；(2)将患病生物样品和正常生物样品与候选环境影响剂接触；(3)在接触所述候选环境影响剂之前和之后，测定患病生物样品和正常生物样品中的糖酵解和线粒体氧化磷酸化的水平；其中有效环境影响剂被鉴定为在患病的生物样品中但基本上不在正常生物样品中升高线粒体氧化磷酸化的水平和/或降低糖酵解的水平的候选环境影响剂。
31.一种用于治疗哺乳动物的肿瘤障