Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VARIANTES DE Phl P 1, SEU PROCESSO DE PREPARAÇÃO, VETOR, MOLÉCULAS DE DNA, SEUS USOS, COMPOSIÇÕES FARMACÊUTICAS, E ORGANISMO PROCARIÓTICO".
[001] A presente invenção se refere à preparação e uso de variantes dos alérgenos grupo 1 das Poaceae (capins-doces) os quais são caracterizados por reduzida reatividade a IgE comparados com os alérgenos selvagens conhecidos e ao mesmo tempo por reatividade substancial mente mantida com linfócitos T. Estas variantes de alérgenos hipoalergênícas podem ser empregadas para a imunoterapía específica (hipossensibilização) de pacientes tendo alergia a pólen de capim ou para a imunoterapía preventiva de alergias a pólen de capim.
[002] Uma modalidade preferencial da invenção se refere a variantes do principal alérgeno Phl p 1 do pólen de capim-rabo-de-gato (Phteum pratense).
Antecedentes Da invenção [003] As alergias do tipo 1 têm importância mundial. Até 20 % da população em países industrializados sofrem de queixas tais como ri-níte alérgica, conjuntivite ou asma brônquica. Estas alergias são provocadas por alérgenos presentes no ar (aeroalérgenos) os quais são liberados por fontes de várias origens, tais como pólen de plantas, ácaros, gatos ou cachorros. Até 40 % destes pacientes sofrendo de alergia do tipo 1 por sua vez apresentam rteativídade a IgE específica com alérgenos de pólen de capim {Freidhoff et al., 1986, J. Allergy Clin. Immunol. 78: 1190-2002). As substâncias que provocam alergia tipo 1 são proteínas, gllcoproteínas ou polípeptídeos. Depois de captação através das membranas mucosas, estes alérgenos reagem com as moléculas de IgE ligadas à superfície de mastócitos em pessoas sensibiliadas. A reticulação de duas moléculas de IgE uma com a outra por um alérgeno resulta na liberação de mediadores (por exemplo, histamina, prostaglandinas) e citocinas pela célula efetora e deste modo nos sintomas clínicos correspondentes.
[004] Dependendo da freqüência relativa com a qual as moléculas de alérgenos individuais reagem com os anticorpos IgE de pacientes sofrendo de alergia, é feita uma distinção entre alérgenos maiores e menores.
[005] No caso do capim-rabo-de-gato (Phleum pratense), Phl p 1 (Petersen et ai., 1993, J. Allergy Clin. Immunol. 92: 789-796), Phl p 5 (Matthiesen and Lowenstein, 1991, Clin. Exp. Allergy 21: 297-307; Petersen et al., 1992, Int. Arch. Allergy Immunol. 98: 105-109), Phl p 6 (Petersen et al., 1995, Int. Arch. Allergy Immunol. 108, 49-54). Phl p 2/3 (Dolecek et al., 1993, FEBS 335 (3), 299-304), Phl p 4 (Haavik et al., 1985, Int. Arch. Allergy Appl. Immunol. 78: 260-268; Valenta et al., 1992, Int. Arch. Allergy Immunol. 97: 287-294, Fischer et al., 1996, J. Allergy Clin. Immunol. 98: 189-198) e Phl p 13 (Suck et al., 2000, Clin. Exp. Allergy 30: 324-332; Suck et al., 2000, Clin. Exp. Allergy 30: 1395-1402) foram identificados até o momento como alérgenos maiores.
[006] Os alérgenos maiores dominantes de capim-rabo-de-gato (Phleum pratense) são Phl p 1 e Phl p 5. Como os alérgenos maiores das capins da família Poaceae são altamente homólogos uns com os outros e conseqüentememte têm propriedades bioquímicas e imunológicas muito semelhantes, estas proteínas relacionadas são agrupadas juntas como alérgenos do grupo 1 e grupo 5.
[007] Os alérgenos do grupo 1 reagem com os anticorpos IgE em mais de 95 % dos pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim e portanto são os alérgenos maiores dominantes do pólen de capim.
[008] Os alérgenos do grupo 1 são glicoproteínas tendo um peso molecular de cerca de 32 kDa e estão localizados no citoplasma dos grãos de pólen. Tanto o contato dos grãos de pólen com a membrana mucosa do trato respiratório superior como também a umidificação dos grãos de pólen pela chuva levam a rápida liberação destes alérgenos. A rápida liberação dos alérgenos do grupo 1, também sob a forma de micropartículas subcelulares, permite penetração no trato respiratório inferior, o que pode resultar no início do processo de ataques de asma graves.
[009] Foram identificados os cDNAs de alérgenos do grupo 1 de Phleum pratense (Laffer et al., 1994, J. Allergy Clin. Immunol. 94: 689-698), Lolium perenne (Perez et al., 1990, J. Biol. Chem. 265: 1621 ΟΙ 6250), Holcus lanatus (Schramm et al., 1997, J. Allergy Clin. Immunol. 1999:781-787), Poa pratensis (Sturaro u. Viotti, 1998, NCBI GenBank, Acc. No. AJ 131850), Cynodon dactylon (Smith et al., 1996, J. Allergy Clin. Immunol. 98: 331-343), Phalaris aquatica (Suphioglu et al., 1995, Clin. Exp. Allergy 25: 853-865) e Oryza sativa (Xu et al., 1995, Gene 164:255-259).
[0010] Além destas primeiras descrições da seqüência, seqüências de alérgenos do grupo 1 adicionais as quais diferem das seqüências originais em posições individuais foram publicadas em bancos de dados. As isoformas referidas também são conhecidas para outros alérgenos de pólen de capim.
[0011] Devido a sua homologia, os alérgenos do grupo 1 dos capins-doces (Poaceae) têm alta reatividade cruzada com anticorpos de IgE humana (Laffer et al., 1996, Mol. Immunology 33: 417-426). Esta reatividade cruzada imunológica e baseia em uma seqüência de aminoácidos muito semelhante, conforme mostrado por uma comparação de seqüências de Phl p 1, o alérgeno do grupo 1 de capim-rabo-de-gato (Phleum pratense), com moléculas do grupo 1 de espécies selecionadas na figura 1.
[0012] Regiões de seqüências homólogas nos outros alérgenos do grupo 1 das Poaceae existem tanto para as regiões de seqüências da seqüência de aminoácidos Phl p 1 descritas aqui na construção de va-variantes hipoalergênicas e também para as regiões de seqüências flanqueantes das mesmas. Além disso, tanto o número como também as regiões de seqüências circundantes das cisteínas dos alérgenos do grupo 1 das Poaceae são preservadas. Devido às homologias das seqüências, os alérgenos do grupo 1 das Poaceae são classificados na família de proteínas das β-expansinas (Cosgrove D.J., 2000 Nature 407: 321-6).
[0013] Uma abordagem clássica para tratamento terapêutico eficaz de alergias é imunoterapia ou hipossensibilização específicas (Fiebig, 1995, Allergo J. 4 (6): 336-339: Bousquet et al., 1998, J. Allergy Clin. Immunol. 102 (4): 558-562), onde extratos de alérgenos naturais são injetados por via subcutânea no paciente em doses crescentes. No entanto, há um risco neste método de reações alérgicas ou mesmo choque anafilático. De modo a minimizar estes riscos, são empregadas preparações inovadoras sob a forma de alergóides. Estas são extratos de alérgenos quimicamente modificados os quais têm reatividade a IgE significativamente reduzida, mas reatividade de células T idêntica comparada com o extrato não tratado. Estes epitopos de células T são de crucial importância para a ação terapêutica das preparações de alérgenos em hipossensibilização (Fiebig, 1995, Allergo J. 4 (7): 377-382).
[0014] Um maior grau de otimização da terapia seria possível com alérgenos preparados por métodos recombinantes. Coquetéis definidos de alérgenos de alta pureza preparados por métodos recombinantes, caso desejado combinados aos padrões de sensibilização individuais dos pacientes, podem substituir extratos de fontes de alérgeno naturais uma vez que o último, além dos vários alérgenos, contêm um número relativamente grande de proteínas anexas imunogênicas, mas não alergênicas.
[0015] Perspectivas realistas as quais podem resultar em hipos-sensibilização segura com produtos de expressão recombinantes são oferecidas por alérgenos recombinantes especificamente mutados nos quais epitopos de IgE são especificamente eliminados sem prejudicar os epitopos de células T os quais são essenciais para a terapia (Schramm et al., 1999, J. Immunol. 162: 2406-2414).
[0016] Um conceito diferente para hipossensibilização se baseia no fato de que uma reação imune protetora é induzida, em particular, por anticorpos lgG4 com uma ação de bloqueio. De acordo com esta hipótese, foram descritos fragmentos de Phl p 1 recombinantes os quais se diz que são adequados para indução de uma reação de lgG4 protetora (Bali et al., 1999, FASEB J. 13:1277-1290).
[0017] Este conceito é completamente diferente do conceito de variantes de alérgenos hipoalergênicos tendo reduzida reatividade a IgE e reatividade de células T mantida.
[0018] Outra possibilidade para influenciar o equilíbrio de células T auxiliares alterado em pacientes sofrendo de alergia por métodos terapêuticos é tratamento com DNA exprimível o qual codifica para os alérgenos relevantes (vacinação com DNA imunoterápico). FOi obtida confirmação experimental do efeito alérgeno-específico sobre a reação imune em roedores por injeção de DNA codificando alérgenos (Hsu et al., 1996, Nature Medicine 2 (5): 540-544).
[0019] O objeto no qual a presente invenção se baseia consistiu na provisão de novas variantes dos alérgenos do grupo 1 das Poaceae no nível de proteína e DNA os quais são diferenciados por reduzida atividade de IgE com substancial manutenção da reatividade de céluas T e são portanto adequados para imunoterapia curativa e preventiva específicas e vacinação com DNA imunoterápico.
Figuras [0020] figura 1: Alinhamento de seqüências de aminoácidos homólogas a Phl p 1 (seqüências de proteínas maduras deduzidas de seqüências de cDNA) da espécie Poaceae: Poa pratensis (Poa p), Holcus lanatus (Hol I), Lolium perenne (Lol p), Cynodon dactylon (Cyn d), Oryza sativa (Ory s) e Phalaris aquatica (Pha a), seqüências de proteínas deduzidas de seqüências de cDNA do banco de dados "Gen-Bank" do National Center for Biotechnology Information (NCBI, Bethesda, EUA), numeração: posições de aminoácidos de proteínas maduras, salientadas por sublinhado: aminoácidos os quais são diferentes da seqüência Phl p 1, caixa preta: cisteínas [0021] figura 2: Alinhamento de seqüências de aminoácidos de proteína selvagem Phl p1 processada e a variante Phl p1 NoCys, Phl p1 Wt (selvagem): seqüência de proteína deduzida da seqüência de cDNA (banco de dados "GenBank" inscrição Z27090 do National Center for Biotechnology Information (NCBI), Bethesda, EUA), numeração: posições dos aminoácidos da proteína madura, contornadas em preto: substituições de aminoácidos de cisteína por serina na proteína Phl p 1 NoCys [0022] figura 3: Alinhamento de seqüências de aminoácidos das variantes hipoalergênicas Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys δ 1-6, 115-119, 213-220, representadas a título de exemplo, numeração: posições de aminoácidos, salientada por sublinhado: eliminações [0023] figura 4: SDS-PAGE e verificação da identidade das variantes recombinantes Phl [0024] p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys Δ213-220 and Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 A: SDS-PAGE B: Western blot com anticorpos aPhl p 1 (Allergopharma) 1. Proteínas marcadoras 2. nPhl p 1* 3. rPhl p 1 Wt (- His-tag)* 4. Proteínas marcadoras 5. Phl p 1 NoCys (+ His-tag) 6. Phl p 1 NoCys D213-220 (+ His-tag) 7. Phl p 1 NoCys D1-6, 115-119, 213-220 (+ His-tag) 8. Proteínas marcadoras [0025] «Amostras reduzidas (ditiotreitol) [0026] figura 5: Teste de fita para verificação da capacidade de ligação de IgE de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ21 3-220 e Phl p 1 NoCys A1-6, 115-119, 213-220 sob condições não desnaturantes 1) rPhl p 1 Wt 2) Phl p 1 NoCys 3) Phl p 1 NoCys D213-220 4) Phl p 1 NoCys D1-6, 115-119, 213-220 5) rPhl p 1 Wt [0027] TP: coloração de proteína total [0028] P: soros de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim clinicamente definida [0029] figura 6: Determinação da reduzida reatividade a IgE de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 por meio do teste de inibição EAST com quatro soros típicos dos pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim (P) [0030] figura 7: Determinação da hipoalergenicidade de Phl p 1 NoCys por meio do teste de ativação de basófilos com basófilos de quatro pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim (P) [0031] figura 8: Determinação da hipoalergenicidade de Phl p 1 NoCys δ21 3-220 por meio do teste de ativação de basófilos com basófilos de quatro pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim (P) [0032] figura 9: Determinação da hipoalergenicidade de Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 por meio do teste de ativação de basófilos com basófilos de quatro pacientes sofrendo de alergia a pó-pólen de capim (P) [0033] O estudo que levou às variantes encontradas foi realizado usando Phl p 1 como alérgeno modelo. Tornou-se claro a partir dos alinhamentos de seqüências mostrados na figura 1 que, devido à alta homologia dentro do grupo 1, os mesmos resultados teriam sido obtidos se o ponto de partida tiver sido outro alérgeno do grupo 1.
[0034] Portanto, também deve ser presumido que os resultados dados acima e abaixo também podem ser aplicados a Sec c 1 de Secale cereale ou teriam sido obtidos usando Sec c 1, embora a seqüência ainda seja desconhecida por este alérgeno do grupo 1.
[0035] A presente invenção portanto se refere a variantes dos alérgenos do grupo 1 das Poaceae os quais se caracterizam por reduzida reatividade a IgE comparados com os alérgenos selvagens conhecidos e por reatividade com linfócitos T mantida. Estes alérgenos do grupo 1 são preferencialmente Phl p 1, Poa p 1, Hol p 1, Lol p 1, Cyn d 1, Ory s 1 e Pha a 1 de Phleum pratense, Lolium perenne, Poa pratensis, Holcus lanatus, Cynodon dactylon, Oryza sativa e Phalaris aquatica. É dada maior preferência a Phl p 1, Poa p 1, Hol p 1, Lol p 1 ou Pha a 1 e é dada preferência muito particular a Phl p 1.
[0036] O ponto de partida para a construção das variantes hipoalergênicas dos alérgenos do grupo 1 é o cDNA da Phl p 1 selvagem, a qual foi isolada com o auxílio de iniciadores específicos por reação de cadeia polimerase (PCR) do cDNA total do pólen de Phleum pratense ("GenBank" inscrição Z27090; NCBI, Bethesda, EUA) (SEQ ID NO 1).
[0037] A seqüência de aminoácidos SEQ ID NO 2 foi deduzida da seqüência de cDNA de Phl p 1 selvagem.
[0038] Phl p 1, a qual consiste em 240 aminoácidos e é glicosilado na forma natural, é - como todos os alérgenos do grupo 1 (veja a figura 1) - caracterizado pela existência de sete cisteínas na molécula madu-madura. Com a exceção de Cyn d 1 e Ory s 1, estas posições de aminoácidos têm os números 41,57, 69s 72, 77, 83 e 139 em todos os alérgenos do grupo 1 (Petersen et al., 1995, J. Allergy Clin. Immunol 95: 987-994).
[0039] Phl p 1 foi expressada em E. coli como proteína não glicosilada. A proteína selvagem recombinante (rPhl p 1 wt) reage com anticorpos IgE de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim os quais têm reatividade com Phl p 1 purificada natural (nPhl p 1) (Petersen et al., 1998, Clin. Exp. Allergy 28: 315-321).
Descrição Detalhada da Invenção [0040] Preparação e caracterização das variantes de Phi p 1 hipoaíergênicas [0041] Iniciando a partir do cDNA de rPhl p 1 wt descrito, foram preparadas variantes recombinantes de Phl p 1 modificadas por engenharia genética.
[0042] A seqüência de aminoácidos da variante recombinante Phl p 1 NoCys (SEQ ID NO 4) tem sete resíduos serina ao invés das sete cisteínas ocorrendo na selvagem (figura 2). A variante Phl p 1 NoCys serviu como ponto de partida para a construção de vários mutantes de eliminação. Nestes, em cada caso seções individuais tendo uma extensão de 15 a 90 bp ou combinações destas seções do cDNA codificando para Phl p 1 NoCys foram eliminadas, resultando em eliminações correspondentes dos aminoácidos 1-6, 1-30, 92-104, 115-119, 175-185 e 213-220 nas cadeias de polipeptídeos das proteínas expressas em E, coü: Phl p 1 NoCys δ1-6 (SEQ ID NO 5 e 6), Phl p 1 NoCys Δ1-30 (SEQ ID NO 7 e 8), Phl p 1 NoCys Δ92-104 (SEQ ID NO 9 e 10), Phl p 1 NoCys δ1 15-119 (SEQ ID NO 11 e 12), Phl p 1 NoCys Δ175-185 (SEQ ID NO 13 e 14), Phl p 1 NoCys δ21 3-220 (SEQ ID NO 15 e 16), bem como Phl p 1 NoCys a1-6, 115-119, 213-220 (SEQ ID NO 17 e 18).
[0043] As proteínas recombinantes foram expressadas como proteínas de fusão de histidina em Escherichia coli. A caracterização imunológica foi realizada com proteínas de fusão deste tipo.
[0044] Em primeiro lugar, depois de imobilização sobre uma membrana de nitrocelulose, as variantes recombinantes foram investigadas para a capacidade de serem ligadas por anticorpos IgE de um grupo de soros típicos e por anticorpos IgE de soros individuais de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim (teste de fita). Neste método, foi observado surpreendentemente reduzida ligação de anticorpos IgE a Phl p 1 NoCys. Este resultado foi confirmado por um teste de inibição de IgE (EAST), no qual é investigada a capacidade de ligação de IgE de uma proteína não imobilizada a anticorpos IgE em solução.
[0045] A presente invenção portanto se refere, em particular, a variantes de alérgenos do grupo 1 nas quais as cisteínas nas posições dos aminoácido 41, 57, 69, 72, 77, 83 e 139 correspondentes à proteína Phl p 1 madura são removidas ou substituídas por outro aminoácido. É dada preferência particular aqui a variantes correspondentes de Phl p 1, Poa p 1, Hol p 1, Lol p 1 ou Pha a 1, em particular de Phl p 1.
[0046] Reduzida ligação de anticorpos IgE já é obtida se no mínimo duas das 7 cisteínas são removidas sem substituição ou substituídas por outro aminoácido. Preferencialmente, no entanto, todas as 7 cisteínas são substituídas por serina.
[0047] Os efeitos da reduzida capacidade de ligação de IgE de Phl p 1 NoCys sobre a ação funcional durante a reticulação de IgE ligada à membrana das células efetoras e ativação das mesmas in vitro foram investigados por meio de um teste de ativação de granulócitos basofílicos de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim. Phl p 1 NoCys apresentou ativação significativamente menor de granulócitos basofílicos aqui comparado com rPhl p 1 wt e portanto alergenicidade funcionalmente reduzida.
[0048] Os vários mutantes de eliminação preparados com base em Phl p 1 NoCys foram investigados com respeito à capacidade de ligação de IgE (teste de fita, EAST) e ação funcional (ativação de basófilos) pelo mesmo método. Surpreendentemente, os mutantes de eliminação apresentaram propriedades hipoalergênicas particularmente fortes.
[0049] A presente invenção portanto se refere além disso a variantes de alérgenos do grupo 1 nas quais - opcionalmente além das variantes descritas acima com Cys removida ou substituída - no mínimo uma região ou uma combinação de regiões as quais correspondem aos aminoácidos 1-6, 1-30, 92-104, 115-119, 175-185 e 213-220 da seqüência primária da proteína Phl p 1 madura estão faltando comparadas com o alérgeno selvagem. É dada preferência particular aqui aos mutantes de eliminação correspondentes dos alérgenos do grupo 1 Phl p 1, Poa p 1, Hol p 1, Lol p 1 e Pha a 1. É dada preferência muito particular às variantes Phl p 1 correspondentes.
[0050] É dada preferência particular, e a invenção portanto se refere do mesmo modo, às variantes de alérgenos do grupo 1 nas quais estão faltando exclusivamente os aminoácidos 213-220 ou simultaneamente os aminoácidos 1-6 e 115-119 correspondentes à seqüência Phl p 1 madura. É dada preferência ainda maior aquia aos alérgenos Phl p 1, Poa p 1, Hol p 1, Lol p 1 e Pha a 1, onde Phl p 1 é muito particularmente preferencial.
[0051] A reatividade de células T das variantes de Phl p 1 hipoalergênicas as quais formam a base para a eficácie de imunoterapia específica foi verificada in vitro por um teste de proliferação com linfócitos T específicos para Phl p 1 de pacientes so-sofrendo de alergia a pólen de capim. Os alérgenos modificados apresentaram reatividade de células T substancialmente mantida, o que permite a aplicação imunoterápica das variantes de Phl p 1 hipoalergênicas.
[0052] As variantes de alérgenos de acordo com a invenção podem ser preparadas iniciando a partir da seqüência de DNA clonada com o auxílio de métodos de engenharia genética. Em princípio, no entanto, também podem estar envolvidas modificações químicas do extrato de alérgenos nativos (Fiebig, 1995, Allergo J. 4 (7), 377-382). Modificações adicionais em diferentes positções - por exemplo de modo a aumentar a hipoalergenicidade - logicamente também são possíveis além das variações de alérgenos do grupo 1 descritas no presente requerimento de patente. Estas modificações podem ser, por exemplo, inserções de aminoácidos, eliminações e permutas, divagem da proteína em fragmentos e fusão da proteína ou fragmentos da mesma com outras proteínas ou peptídeos. A invenção se refere além disso a uma molécula de DNA, codificando para uma variante de alérgeno descrita acima, um vetor de expressão recombinante contendo esta molécula de DNA e um organismo hospedeiro transformado com a referida molécula de DNA ou o referido vetor de expressão. Organismos hospedeiros adequados podem ser organismos pró- ou eucarióticos, de célula única ou multicelulares, tais como bactérias ou leveduras. Um organismo hospedeiro o qual é preferencial de acordo com a invenção é E. coli.
[0053] A invenção se refere além disso a um processo para a preparação de uma variante de alérgeno de acordo com a invenção por cultura do referido organismo hospedeiro e isolamento da variante de alérgeno correspondente da cultura.
[0054] A presente invenção se refere adicionalmente às variantes de alérgenos, moléculas de DNA e vetores de expressão descritos acima em sua propriedade como medicamentos.
[0055] A presente invenção se refere além disso a composições farmacêuticas compreendendo no mínimo uma destas variantes de alérgenos ou uma molécula de DNA correspondente ou um vetor de expressão correspondente e opcional mente compostos ativos adicionais e/ou adjuvantes para o tratamento de alergias em cujo início do processo estão envolvidos alérgenos do grupo 1 das Poaceae, ou para a vacinação imunoterápica de pacientes tendo alergias em cujo início do processo estão envolvidos alérgenos do grupo 1 das Poaceae, e/ou para a prevenção de semelhantes allergias.
[0056] Se as composições farmacêuticas são do segundo tipo (compreendendo no mínimo uma molécula de DNA ou um vetor de expressão), estas composições preferencialmente compreendem além disso hidróxido de alumínio, um oligonucleotídeo contendo CpG imunoestimulador -ou uma combinação dos dois como adjuvantes.
[0057] Para os fins desta invenção, composições farmacêuticas podem ser usadas como agentes terapêuticos em medicina humana ou veterinária. Excipientes adequados são substâncias orgânicas ou inorgânicas as quais são adequadas para administração parenteral e não reagem com variantes de alérgenos do grupo 1 de acordo com a invenção. Adequadas para aplicação parenteral são, em particular, soluções, preferencialmente soluções oleosas ou aquosas, além disso suspensões, emulsões ou implantes. As variantes de alérgenos de acordo com a invenção também podem ser liofilizadas e os liofilizados resultantes usados, por exemplo, para a preparação de preparações para injeção. As composições indicadas podem ser esterilizadas e/ou compreendem adjuvantes, tais como lubrificantes, conservantes, estabilizantes e/ou agentes umectantes, emulsificantes, sais para modificar a pressão osmótica, substâncias tampão e/ou uma pluralidade de compostos ativos adicionais.
[0058] Além disso, preparações de liberação retardada podem ser obtidas por formulação apropriate das variantes de alérgenos de acordo com a invenção, por exemplo por adsorção sobre hidróxido de alumínio.
[0059] Finalmente, a presente invenção se refere à aplicação de no mínimo uma variante de alérgeno de acordo com a invenção ou de uma molécula de DNA de acordo com a invenção ou de um vetor de expressão de acordo com a invenção para a preparação de um medicamento para o tratamento de alergias em cujo início do processo estão envolvidos alérgenos do grupo 1 das Poaceae ou para a vacinação imunoterápica de pacientes tendo alergias em cujo início do processo estão envolvidos alérgenos do grupo 1 das Poaceae e/ou para a prevenção de semelhantes alergias.
[0060] A preparação das variantes Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 (figura 3) e a caracterização imunológica das mesmas é descrita abaixo a título de exemplo para as variantes de Phl p 1 hipoalergênicas com as modificações de engenharia genética descritas acima.
[0061] Expressão e purificação de variantes de Phl p 1 recombinantes [0062] As proteínas recombinantes foram expressadas como proteínas de fusão de histidina (vetor de expressão pProExHT; Invitrogen, Carlsbad, EUA) em Escherichia coli (cepa JM109). rPhl p 1 wt e as variantes foram primeiramente purificadas por ligação específica dos resíduos histidina de N-terminal a uma matriz de quelante Ni2+ (cromatografia por afinidade de íon metálico imobilizado, IMAC) e subseqüentemente por filtração por gel do preparativo (cromatografia de exclusão de tamanho, SEC). A pureza das proteínas elutriadas foi monitorada por SDS-PAGE e SEC analítica (figura 4a). A identidade das proteínas purificadas foi demonstrada por ligação de um anticorpo monoclonal específico para Phl p 1 (figura 4b).
[0063] Demonstração de reduzida ligação de IgE de variantes de Phl p 1 recombinantes [0064] Um método de teste simples para a determinação da reatividade a IgE de IgE específica dos soros de pacientes sofrendo de alergia sobre proteínas de teste ligadas a membrana é o teste de fita.
[0065] Para este fim, as substâncias de teste são ligadas lado a lado umas à outras na mesma concentração e quantidade sobre uma fita de membrana de nitrocelulose sob condições não desnaturantes. Uma série de tiras de membranas semelhantes podem ser incubadas em paralelo com diferentes soros de pacientes sofrendo de alergia. Depois de uma etapa de lavagem, os anticorpos IgE especificamente ligados são tornados visíveis sobre a membrana por meio de uma reação de cor promovida por um conjugado de IgE anti-humana/fosfatase alcalina.
[0066] Os resultados do teste de fita para Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ2 13-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 usando soros de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim individuais são representados aqui a título de exemplo para as moléculas de Phl p 1 modificadas descritas (figura 5).
[0067] Somente foram usados soros de pacientes sofrendo de alergia tendo um forte título de IgE contra Phl p 1 natural. Os anticorpos de IgE destes pacientes reagem do mesmo modo com o rPhl p 1 wt. equivalente recombinante.
[0068] Se torna claro que os anticorpos IgE específicos para Phl p 1 de todos os soros dos pacientes ligam a variante recombinante Phl p 1 NoCys em uma extensão reduzida, mas não o alérgeno selvagem Phl p 1.
[0069] Uma redução ainda maior na capacidade de ligação de IgE é obtida pela remoção adicional de algumas seções da seqüência, a qual é representada com referência à variante Phl p 1 NoCys Δ13-220. A variante Phl p 1 NoCys δ21 3-220 mostra uma capacidade de ligação de IgE muito grandemente reduzida com todos os soros testados de pacientes sofrendo de alergia comparada com a proteína selvagem recombinante não modificada. Uma redução adicional na capacidade de ligação de IgE de Phl p 1 a anticorpos de IgE de alguns soros pode ser obtida por combinação de uma série de eliminações, o que é evidente a partir do resultado de teste para a variante Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 com soro de paciente sofrendo de alergia a pólen de capim P14 (figura 5).
[0070] Portanto se torna evidente que tanto a substituição de cisteínas quanto também a eliminação de seções de seqüências específicas reduz a capacidade de ligação de IgE da molécula de Phl P 1- [0071] Em contraste com o teste de fita, o teste de inibição EAST (teste alergossorvente enzimático) permite a investigação de interações entre alérgenos/lgE em solução, permitindo que mascaramento interferente de epitopos da substância de teste seja basicamente excluído por imobilização sobre a membrana.
[0072] O teste de inibição EAST é realizado como se segue. Lâminas de microtítulo são revestidas com alérgenos, aqui nPhl p 1. Depois da remoção das moléculas de alérgenos não ligadas por lavagem, a lâmina é bloqueada usando albumina sérica bovina de modo a prevenir ligação não específica posterior. Anticorpos IgE de pacientes sofrendo de alergia, como um grupo de soros individuais representativos (grupo de soros) ou como soro individual, é incubado em diluição adequada com as lâminas de microtítulo revestidas com alérgenos. A quantidade de anticorpos IgE ligados a alérgenos é quantificada fotometricamente através de um conjugado anti- hlgE/fosfatase alcalina por reação de um substrato para dar um produ-produto final colorido.
[0073] A ligação dos anticorpos IgE é inibida substância-especifi-camente por um alérgeno solúvel ou a substância a ser testada (alérgeno modificado recombinante) em função da concentração.
[0074] Os resultados de teste para Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 são mostrados aquis a título de exemplo para as moléculas de Phl p 1 modificadas descritas comparadas com a molécula de referência nPhl p 1.
[0075] Os testes de inibição de IgE representativos mostrados na figura 6, com quatro soros individuais de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim, mostram que foi obtida somente cerca de 20 - 50 % da ação inibitória máxima do alérgeno natural não modificado nPhl p1, mesmo com altas concentrações da variante Phl p 1 NoCys (até 5 μg/ml). A menor ação inibitória máxima indica uma perda de epitopos de IgE.
[0076] As curvas para as variantes Phl p 1 NoCys δ21 3-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 demonstram uma capacidade de ligação de IgE ainda menor destas variantes de Phl p 1. Uma ação inibitória pode não ser detectada com variação individual ou somente em uma extensão muito pequena (0 - 20 % da ação inibitória máxima).
[0077] De acordo com o resultado do teste de fita, portanto pode ser confirmado que a inserção de eliminações específicas adicionais reduz adicionalmente a capacidade de ligação de IgE de Phl p 1.
[0078] Determinação da hipoalergenicidade de variantes de Phl p 1 recombinantes pelo teste de ativação de basófilos [0079] A redução funcional na alergenicidade foi determinada in vitro por meio de um teste de ativação de basófilos. Para o teste de ativação de basófilos, sangue total heparinizado de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim é incubado com várias concentrações das substâncias de teste. As substâncias alergênicas são especificamente ligadas peloas anticorpos IgE ligados a FcsRI dos basófilos e resultam em reticulação das moléculas FcsRI.
[0080] Esta reticulação de FcsRI promovida por estimulação por IgE, induzida por alérgenos resulta em ativação dos basófilos. A ativação é aprimeira etapa na reação alérgica destas células efetoras. A transdução de sinal subseqüente resulta em desgranulação das células efetoras e portanto no início do processo das reações alérgicas in vivo.
[0081] In vitro, a ativação, induzida por alérgenos, de granulócitos basofílicos pode ser determinada por quantificação da expressão de uma proteína de superfície (CD203c) a qual é ligada a transdução de sinal da reticulação de receptores de IgE (Kahlert et al., 2003, Cli., Exp. Allergy 33: 1266-72). O número de proteínas CD203c expressadas sobre uma célula e a percentagem de células ativadas de um bolo celular é medida com alta sensibilidade através da ligação de um anticorpo monoclonal marcado por fluorescência ao marcador de superfície e análise subseqüente por citometria de fluxo ativada por fluorescência. As substâncias de referência empregadas aqui foram Phl p 1 natural purificado (nPhl p 1) em paralelo com as substâncias de teste. Os resultados para Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ21 3-220 and Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 são apresentados aqui a título de exemplo para as moléculas Phl p 1 modificadas descritas.
[0082] Resultados de teste representativos para a variante Phl p 1 NoCys com basófilos de quatro pacientes sofrendo de alergia clinicamente definida são apresentados como curvas na figura 7. A redução na eficácia alergênica da variante Phl p 1 NoCys relativa a nPhl p 1 selvagem se torna clara através do deslocamento nas curvas de ativação.
[0083] De acordo com os resultados do teste de fita e o teste de inibição de IgE, os resultados de teste para as variantes Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 indicam uma redução ainda maior na eficácia alergênica relativa, conforme mostrado na figura 8 e 9 com referência a curvas representativas.
[0084] Considerando que uma máxima proporção de basófilos já foi ativada pelo alérgeno natural em uma faixa de concentração das substâncias de teste de 100-1000 μΜ, nenhuma ou somente muito pouca ativação de basófilos foi detecta\da na aplicação dos alérgenos modificados Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220.
[0085] A eficácia alergênica da variante Phl p 1 NoCys δ2 13-220 foi, conforme pode ser calculado pelos valores de A50 das curvas, reduziu - 100-1000 vezes e a da variante Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 foi reduzida mais de 1000 vezes comparada com a referência nPhl p 1 (A50: concentração de alérgeno a 50 % do número máximo de basófilos ativados).
[0086] Reatividade de células T das variantes hipoalergênicas de Phl p 1 [0087] Linfócitos auxiliares T reagem com fragmentos de peptídeos alergênicos (cerca de 12-25 aminoácidos) os quais são formados por degradação enzimática em células apresentando antígeno (APCs) e são apresentados às célujlas T depois de inclusão dos peptídeos adequados nas moléculas de classe II MHC individuais na superfície dos APCs. Esta ativação alérgeno-específica dos linfócitos T auxiliares é o pré-requisito para proliferação e diferenciação funcional (TH1 e TH2). Influenciar os linfócitos T alérgenos-específicos por tratamento com alérgeno ou um derivado de alérgeno durante hiposensibilização é considerada a chave para a eficácia terapêutica.
[0088] De modo a investigar a reatividade de células T, linhagens de células T oligoclonais de pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim são estabelecidas por meio de métodos convencionais com estimulação por moléculas de nPhl p 1 ou rPhl p 1 wt. Em um teste de proliferação» as várias linhagens de células T foram estimuladas com os alérgenos de referência nPhl p 1 e rPhl p 1 wt e as variantes de Phl p 1 recombinante modificado. O índice de proliferação foi determinado pela incorporação de [3H]-timidina por meio de métodos convencionais.
[0089] Os resultados do teste de proliferação de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ213-220 e Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 são mostrados aqui a título de exemplo para as moléculas de Phl p 1 modificadas descritas.
[0090] Os resultados com linhagens de células T de oito pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim representados na Tabela 1 mostram que foi possível estimular os linfócitos T para proliferação pelas variantes de alérgenos recombinantes. A reatividade de células T de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys λ2 13-220 e Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 é somente reduzida lígeíramente comparada com os alérgenos selvagens naturais e recombinantes não modificados, o que demonstra a retenção dos epitopos de células T cruciais, [0091] Tabela 1: Determinação da reatividade de células T de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys δ2 13-220 e Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 por meio de testes de proliferação com linhagens de células T (TCLs) reativas a Phl p 1 f Calculado a partir dos valores das medições de [3H]. valores das medições de cpm de culturas celulares estimuladas por alérgenos/valores das medições de cpm de culturas celulares não estimuladas 2 Doador: pacientes sofrendo de alergia a pólen de capim clinicamente definida [0092] Construção de variantes de Phi p 1 hipoallergênicas por engenharia genética Exemplo 1: Phl p 1 NoCvs [0093] Para a construção da variante Phl p 1 NoCys (SEQ ID NO 3 e 4), foram realizadas seis etapas de PCR iniciando a partir do cDNA de rPhl p 1 wt ("Gen-Bank" inscrição Z27090; NCBI, Bethesda, EUA). As mutações de pontos foram introduzidas usando iniciadores de PCR específicos os quais continham códons codificando para serina ao invés dos para cisteína (seqüências de iniciadores veja a Tabela 2).
[0094] Etapa 1 - Preparação de fragmento de DNA de N-terminal "Phl p 1 [C41S, C57S, C69S] (bp 1-212)": um fragmento de DNA contendo as mutações C41S, C57S, C69S foi gerado por amplificação de oligonucleotídeos de sobreposição longos (P 1-63, P 49-111, P 97-158 e P 144-212) por meio de PCR.
[0095] Etapa 2 - Preparação de fragmento de DNA de C-terminal "Phl p 1 [C69S, C72S, C77S, C83S] (bp 193-720)": PCR de Phl p 1 wt-cDNA com os iniciadores P 193-261 e P 703-720 Hindill.
[0096] Etapa 3 - Preparação do DNA codificando para "Phl p 1 [C41S, C57S, C69S, C72S, C77S, C83S] (bp 1-720)": PCR de fragmentos de sobreposição "Phl p 1 [C41S, C57S, C69S] (bp 1-212)" e "Phl p 1 [C69S, C72S, C77S, C83S] (bp 193-720)" com os iniciadores P 1-63 e P 703-720 Hindill.
[0097] Etapa 4 - Preparação de fragmento de DNA de N-terminal "Phl p 1 [C41S, C57Ss C69S, C72S, C77S, C83S, C139S] (bp 1-428)”: PCR do cDNA de "Phl p 1 [C41S, C57S, C69S, C72S, C77S, C83S] (bp 1-720)" com os iniciadores P 1-63 e P 406-428 as.
[0098] Etapa 5 - Preparação de fragmento de DNA de C-termínal "Phl p 1 [C139S] (bp 406-720)": [0099] PCR do cDNA de rPhl p 1 selvagem com os iniciadores P 406-428s e P 703-720 Hindíll.
[00100] Etapa 6 - Preparação de DNA completo codificando para Phl p 1 NoCys: [00101] PCR de fragmentos de sobreposição "Phl p 1 [C41S, C57S, C69S, C72S, C77S, C83S, C139S] (bp 1-428)" e "Phl p 1 [C139S] (bp 406-720) com os iniciadores P 1-63 e P 703-720 Hindlll", [00102] O DNA codificando para Phl p 1 NoCys foi digerido usando a enzima de restrição Hindlll e ligado no vetor de expressão pProExHT (Invitro-gen, Carlsbad» EUA) através dos sítios de restrição Ehel e Hindlll e subseqüentemente seqüenciado na totalidade.
Tabela 2: Iniciadores de PCR empregados para a preparação de Phl p 1 NoCys, Phl p 1 NoCys Δ213-220 e Phl p 1 NoCys Δ1-6, 115-119, 213-220 1 Números indicados: posições dos iníciadores com base na seqüência de nucleotídeos da proteína selvagem Phl p 1 (sem peptídeo de sinal; inscrição no "GenBank" Z27090; NCBI, Bethesda, EUA). Seqüências de iniciador em alguns casos otimizados por códons para E. coli. Exemplo 2: Phl p 1 NoCvs A213-220 [00103] A seqüência de DNA codificando para variante de eliminação Phl p 1 NoCys δ2 13-220 (SEQ ID NO 15 e 16) foi gerado por meio de PCR do DNA de Phl p 1 NoCys usando o 5’-iniciador P 1-18 e o 3’-iniciador P 613-720 (Δ637-660) Hindlli especificamente encurtado pela região da seqüência a ser eliminada.
[00104] O cDNA foi digerido usando a enzima de restrição Hindlli e ligada no vetor de expressão pProExHT (Invitrogen, Carlsbad, EUA) através dos sítios de restrição Ehel e Hindlli e subseqüentemente seqüenciado na totalidade.
Exemplo 3: Construção de Phl p 1 NoCys A1-6, 115-119, 213-220 por engenharia genética [00105] A seqüência de DNA codificando para variante de eliminação Phl p 1 NoCys a1-6, 115-119, 213-220 (SEQ ID NO 5 e 6) foi gerada nas trêds etapas por meio de PCR usando oligonucleotídeos especificamente encurtados pela região da seqüência a ser eliminada.
Etapa 1 - Preparação de fragmento de DNA de N-terminal "Phl p 1 NoCys Δ1-6 (bp 1-300)": PCR do cDNA de Phl p 1 NoCys com os iniciadores P22-63 (Δ1-18) e P 250-318.
Etapa 2 - Preparação de fragmento de DNA de C-terminal "Phl p 1 NoCys Δ115-119, 213-220 (bp 283-663)": PCR de Phl p 1 NoCys com os iniciadores P 301-384 (Δ343-357) e P 613-720 (Δ637-660) Hindiif. Etapa 3 - Preparação do DNA completo codificando para Phl p 1 NoCys Λ1-6, 115-119, 213-220: PCR de fragmentos de sobreposição "Phl p 1 NoCys Δ1-6 (bp 1-300)" e "Phl p 1 NoCys Δ115-119, 213-220 (bp 283-663)" com os iniciadores P22-63 (Δ1-18) e P 703-720 Hindlll.
[00106] O DNA codificando para Phl p 1 NoCys δ1-6, 115-119, 213-220 foi digerido usando a enzima de restrição Hindlll e ligado no vetor de expressão pProExHT (Invitrogen, Carlsbad, EUA) através dos sítios de restrição Ehel e Hindlll e subsequentemente seqüencíado na totalidade.
[00107] O DNA das variantes Phl p 1 NoCys M-6 (SEQ ID NO 5 e 6), Phl p 1 NoCys Δ1-30 (SEQ ID NO 7 e 8), Phl p 1 NoCys Δ92-104 (SEQ ID NO 9 e 10), Phl p 1 NoCys λ1 15-119 (SEQ ID NO 11 e 12), Phl p 1 NoCys δ1 75-185 (SEQ ID NO 13 e 14) foram preparados, clonados e seqüenciados correspondente mente.