ES2277947T3 - Procedimientos de uso de un polipeptido afin a il-17 humana para tratar enfermedades. - Google Patents

Procedimientos de uso de un polipeptido afin a il-17 humana para tratar enfermedades. Download PDF

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Abstract

El uso de un polipéptido que comprende los aminoácidos 19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 en la fabricación de un medicamento para tratar o prevenir una afección mediada por inflamación en un mamífero, en el que dicho trastorno se selecciona de sepsis, choque séptico, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica y síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA).

Description

Procedimientos de uso de un polipéptido afín a IL-17 humana para tratar enfermedades.
Campo de la invención
La invención se refiere al tratamiento o prevención de trastornos asociados con apoptosis de células endoteliales o mediados por inflamación en mamíferos. Más particularmente, la invención se refiere al tratamiento o prevención de sepsis, choque séptico, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA), aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria y vasculopatía por aloinjerto.
Antecedentes de la invención
El revestimiento de células endoteliales del lumen vascular tiene un papel central en la modulación del tono vascular, coagulación, permeabilidad, flujo sanguíneo, angiogénesis y trombolisis. El mantenimiento de la homeostasis de la población de células endoteliales vasculares incluye un balance de proliferación, necrosis y apoptosis.
El proceso de apoptosis o muerte celular programada, es un proceso de muerte celular controlado genéticamente por el que diferentes estímulos activan una cascada de proteasas celulares. Estas proteasas, conocidas como caspasas, escinden específicamente estructuras celulares llevando al desmembramiento de una célula en pequeños cuerpos apoptóticos sin liberación de contenidos celulares o daño a las células circundantes. La apoptosis de células endoteliales conduce a una alteración de la función endotelial a través de la distorsión de la arquitectura de monocapa endotelial como una consecuencia de la forma alterada y el tamaño reducido de las células apoptóticas. Puede inducirse la apoptosis de las células endoteliales por cualquiera de una cantidad de estímulos ambientales, incluyendo radiación, glucosa elevada, eliminación de la matriz extracelular y separación de células de la membrana basal (Fujita y col., Int. Arch. of Allergy and Immunol. 117: 202 (1998)).
La apoptosis en células endoteliales puede potencialmente estimularse directa o indirectamente por medio de lipopolisacáridos ("LPS"). LPS, una endotoxina conocida, es un componente de la membrana exterior de las bacterias gram negativas. Además, las plantas y bacterias y virus patogénicos liberan sustancias inductoras de lipopolisacáridos. El LPS es el principal mediador en el desarrollo de choque inducido por endotoxinas. Las estructuras químicas de moléculas de LPS obtenidas de diferentes bacterias pueden variar de una manera específica de especie; sin embargo, la región llamada región del lípido A es común a todas las moléculas de LPS (Riestschel, E., y col. in Handbook of Endotoxins, Elsevier, 1: 187-214 (1984)). La región del lípido A media muchos, si no todos, los cambios fisiopatológicos dependientes de LPS que caracterizan la sepsis y la bacteriemia por gram negativos. LPS es una de las causas principales de muerte en seres humanos aquejados con sepsis por gram negativos (van Deventer y col., Lancet, 1: 605 (1988); Ziegler y col., J. Infect. Dis. 136: 19-28 (1987)). El LPS liberado de una infección por bacterias gram negativas puede también jugar un papel en la patología de afecciones autoinmunes tal como el síndrome de Reiter, que está asociado con la artritis reumatoide.
La exposición a LPS causa que las células endoteliales, leucocitos polimorfonucleares y células del linaje monocito/macrófago liberen rápidamente una diversidad de productos celulares, incluyendo sustancias inmunorreguladoras que son capaces de iniciar, modular o mediar respuestas y procesos inmunes celulares y humorales. Estudios demostraron que el LPS induce la liberación, por parte de monocitos/macrófagos, de citoquinas inflamatorias tales como TNF-\alpha, IL-1, IL-6, e IL-12 las que juegan un papel principal en la cascada de acontecimientos que llevan al choque endotóxico.
El factor de necrosis tumoral (TNF) es aparentemente un mediador primario de choque séptico (Beutler y col., N. Eng. J. Med. 316: 379 (1987)). La inyección intravenosa de LPS en animales y seres humanos produce una liberación rápida y transitoria de TNF-\alpha (Beutler y col., Science, 229: 869 (1985); Mathison y col., J. Clin. Invest. 81: 1925 (1988)). La apoptosis es una de las muchas respuestas celulares activadas tras la liberación de TNF-\alpha y su subsiguiente unión a receptores celulares de TNF-\alpha. Varios estudios han demostrado que el TNF-\alpha induce directamente la apoptosis de células endoteliales (Fujita y col., Int. Arch. of Allergy and Immunol. 117: 202(1998)). In vitro, muchas células endoteliales humanas son susceptibles de sufrir apoptosis por TNF-\alpha sólo en presencia de inhibidores de transcripción de ARN o inhibidores de síntesis de proteínas (tal como cicloheximida). La supervivencia de la células epiteliales de vena umbilical humana (HUVEC) tras la exposición a TNF-\alpha, IL-1, o LPS, es dependiente de la síntesis de proteínas citoprotectoras. Los inhibidores de síntesis de proteínas previenen la síntesis de estas proteínas tras la exposición a TNF-\alpha, IL-1 o LPS (Zen y col., J. Biol. Chem. 274: 28808 (1999); Polunovsky y col., Exp. Cell Res. 214: 584 (1994)). También se demostró que una proteína de unión a TNF puede proteger a ratones contra la muerte inducida por LPS como también contra la apoptosis de células endoteliales (Hamimovitz-Friedman y col., J. Exp. Med. 186: 1831(1997)). Se piensa por consiguiente que la inducción de TNF-\alpha como respuesta a LPS juega un rol fundamental en la apoptosis de las células endoteliales.
Además de TNF-\alpha, el interferón-\gamma (IFN-\gamma) e IL-12 también contribuyen a la sepsis inducida por LPS (Ozmen, L., y col., J. Exp. Med. 180: 907, (1994)). Las células T y células NK secretan IFN-\gamma. Los efectos inmunomoduladores de IFN-\gamma son amplios y diversos. En monocitos/macrófagos, las actividades de IFN-\gamma incluyen: aumento de la expresión de antígenos del CMH de clase I y Il; aumento de la producción de IL-1, del factor activador de plaquetas y de H_{2}0_{2}; protección de monocitos contra lisis mediada por células LAK; regulación negativa de expresión de ARNm de IL-8 que es regulada positivamente por IL-2; y, con LPS, inducción de la producción de NO (Billiau, A. y R. Dijkmans, Biochem. Pharmacol. 40: 1433 (1990); Sen, G. C. y P. Lengyel, J. Biol. Chem. 267: 5017 (1992); Gusella, G. L. y col., J. Immunol. 151: 2725 (1993); Bulut, V. y col., Biochem. Biophys. Res. Commun. 195: 1134 (1993)). El IFN-\gamma demostró también ser quimiotáctico para monocitos pero no para neutrófilos (Issekutz, A. C. y T. B. Issekutz, J. Immunol.151: 2105 (1993)). El IFN-\gamma potencia selectivamente la secreción de IgG2a por medio de las células B estimuladas por LPS y la secreción de IgG3 en activación de células B mediadas por antígenos tipo 2 independientes en células T (Snapper, C. M. y col., J. Exp. Med. 175: 1367 (1992); Snapper, C. M. y col., J. Immunol. 140: 2121 (1988)). También se informó que induce su propia expresión (Halloran, P. F. y col., J. Immunol. 148: 3837 (1992)). El IFN-\gamma mostró regular positivamente la expresión de ICAM-1, pero no de E-Selectin o VCAM-1 en células endoteliales (Thornhill, M. H. y col., Scand. J. Immunol. 38:279 (1993)). Por otra parte, el IFN-\gamma mostró contribuir a la reacción de Swan inducida por bacterias gram negativas (Ogasawara, K. y col., J. Immuno. 160: 3522 (1998)). El IFN-\gamma estimula a macrófagos y monocitos a secretar TNF-\alpha y a su vez regula positivamente la expresión del receptor de TNF-\alpha.
A diferencia del IFN-\gamma, la IL-12 es producida por macrófagos y linfocitos B. La IL-12 demostró tener múltiples efectos en células T y células NK (D'Andrea, A. y col., J. Exp. Med. 176: 1387 (1992); Chan, S. H. y col., J. Exp. Med.173: 869 (1991)). Estos efectos incluyen la estimulación de producción de IFN-\gamma y TNF por medio de células T y NK activadas y latentes, sinergizando con otros inductores de IFN-\gamma a niveles transcripcional y post transcripcional la inducción la expresión del gen de IFN-\gamma, potenciando la actividad citotóxica de las células NK y T latentes, induciendo y sinergizando con IL-2 la generación de células (LAK) killer activadas por linfoquinas, actuando como un co-mitógeno para estimular la proliferación de las células T latentes e inducir la proliferación de células T y NK activadas (D'Andrea, y col., (1992)). Las evidencias indican que la IL-12, producida por macrófagos en respuesta a agentes infecciosos, es un mediador central de la respuesta inmune mediada por células por medio de sus acciones en el desarrollo, proliferación y actividades de las células Th1 (Locksley, R. M., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 90: 5879 (1993); Trinchieri, G., Immunol. Today 14: 335 (1993); Scott, P., Science, 260: 496 (1993); Hseih, C. S. y col., Science 260: 547 (1993)). Estas actividades de la IL-12 son antagonizadas por factores que están asociados con el desarrollo de células T helper no comprometidas en células Th2 y con la mediación de respuesta inmune humoral (por ej., IL-4 e IL-10; Locksley, R. M., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 90: 5879 (1993); Trinchieri, G., (1993); Scott, P., Science 260: 496, (1993); y Hseih, C. S. y col., Science 260: 547 (1993)).
Además de en la sepsis, IFN-\gamma e IL-12 están regulados positivamente en muchas otras enfermedades inflamatorias. Por ejemplo, se ha demostrado que los anticuerpos contra IL-12 pueden prevenir recaídas espontáneas e inducidas por superantígenos de encefalomielitis autoinmune experimental (EAE), una enfermedad autoinmune del sistema nervioso central mediada por células T que sirve como un modelo para esclerosis múltiple (Constantinescu, C. S. y col., J. Immunology, 161: 5097 (1998)). Se informó también que bloqueando la producción de IFN-\gamma en células T a través del uso de anticuerpos anti-IL-18 puede obstaculizarse el desarrollo de la encefalomielitis autoinmune experimental (Zamvil, S. S. y col., Annu. Rev. Immunol. 8: 579 (1990)).
También se considera a la diabetes tipo I como enfermedad autoinmune. Más específicamente, está caracterizada por una infiltración mononuclear espontánea del páncreas. La progresión de la enfermedad hacia la insulitis se correlaciona con un aumento de células Th1 y la pérdida subsiguiente de células \beta que dan como resultado una deficiencia de insulina (Shehedeh, N. N. y col., J. Autoimmun., 6: 291-300(1993); Rothe, H., y col., Diabetologia, 37: 1154-1158 (1994)). Los efectos destructivos del IFN-\gamma producido por estas células T se aliviaron usando anticuerpos neutralizantes para IFN-\gamma o IL-12 (Debray Sachs, M. y col., J. Autoimmun., 4: 237-248 (1994)).
Es importante la sinergia entre IL-12 e IL-8 para la producción de IFN-\gamma a partir de células T y células NK, lo que mantiene la inflamación (Micallef, M. y col., J. Immunol., 26: 1647-1651 (1996)). Además de la estimulación de la secreción de IFN-\gamma, IL-12 también aumenta la expresión del receptor de IL-18 en células Th0 y células B. Se demostró que IL-18 es producida por condrocitos articulares e induce respuestas proinflamatorias y catabólicas, y se encontró producción aumentada de IL-18 en líquido sinovial de pacientes con artritis reumatoide (Tsaiwei, O., J. Immunol. 162: 1096-1100 (1999); Arthritis Rheum. 40: 274 (1997)).
Otra molécula proinflamatoria conocida es IL-17. Es producida por linfocitos T activados, principalmente por células T de memoria (Rouvier, E. y col., J. Immunol., 150: 5445 (1993); Yao, Z. y col., J. Immunol., 155: 5483 (1995); Kennedy, J., y col., J. Interferon Cytokine Res., 16: 611 (1996); Fossiez, F. y col., J. Exp. Med., 183: 2593(1996)). La IL-17 aparenta mediar la comunicación entre el sistema inmune y el sistema hematopoyético. La IL-17 derivada de células T induce la secreción de IL-6, IL-8, ICAM-1 y G-CSF por parte de los fibroblastos, aparentemente por un mecanismo mediado por NF-kB (Yao, Z. y col., Immunity, 3: 811 (1995)). La IL-6, a su vez, promueve el desarrollo de colonias de granulocitos/macrófagos y G-CSF dirige el desarrollo de neutrófilos (Fossiez, F. y col., J. Exp. Med. 183: 2593 (1996); Ikebuchi, K. y col., Proc. Natl. Acad. Sci. (USA), 84: 9035 (1987); Berliner, N., y col., Bloo, 85: 799 (1995); Roberts, A. W. y Metcalf, D., Exp. Hematol. 22: 1156 (1994); Broxmeyer, H. E., J. Exp. Med., 183: 2411 (1996)).
IL-17 también potencia la proliferación de células T parcialmente activadas y regula positivamente la producción de óxido nítrico en cartílago osteoartrítico (Yao, Z. y col., Immunity 3: 811 (1995); Attur, M. G. y col., Arthritis Rheum. 40: 1050 (1997)).
A diferencia de las citoquinas mencionadas hasta el momento, IL-10 es una citoquina antiinflamatoria. La IL-10 es una citoquina pleiotrófica que inhibe la producción de una cantidad de citoquinas (incluyendo IL-1, GM-CSF, TNF, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, e IFN-\gamma) por parte de células Th-1 activadas, células NK y monocitos/macrófagos. IL-10 demostró también inhibir la actividad citotóxica de los macrófagos y estimular la proliferación y diferenciación de células B, células cebadas y células T del timo (Moore, K. W. y col., Annu. Rev. Immunol., 11: 165 (1993); Fiorentino, D. F. y col., J. Exp. Med., 170: 2081 (1989); Mosmann, T. R., Adv. Immunol., 56: 1 (1994)).
En el documento WO 99/60127 de Li, y col. se informó un nuevo miembro de la superfamilia de las interleuquinas, IL-17C (Li, y col., PNAS, 97 (2): 773-778). En el Documento WO 99/61617 se describió una secuencia idéntica como IL-21. A pesar de la identificación in silico de la secuencia polipeptídica de esta citoquina, la utilidad terapéutica de la administración exógena del polipéptido mismo, o agonistas o antagonistas del mismo, permanece sin resolver en la técnica.
Breve resumen de la invención
La presente invención se refiere generalmente a procedimientos y terapias para prevenir o tratar eficazmente la aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, sepsis, bacteriemia por gram negativos, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, inflamación, artritis reumatoide, SDRA, vasculopatía por aloinjerto y afecciones o síntomas relacionados con las mismas, administrando polipéptidos LP-48 funcionales y por consiguiente interviniendo en los mecanismos subyacentes de estos trastornos.
En un aspecto, la presente invención provee el uso de un polipéptido que comprende los aminoácidos19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 en la fabricación de un medicamento para tratar o prevenir un trastorno mediado por inflamación en un mamífero, en el que dicho trastorno se selecciona de sepsis, choque séptico, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica y síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA).
En otro aspecto, la presente invención provee el uso de un polipéptido que comprende los aminoácidos 19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 en la fabricación de un medicamento para tratar o prevenir trastornos asociados con apoptosis de células endoteliales en un mamífero, en el que dicho trastorno se selecciona de aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) y vasculopatía por aloinjerto.
Los polinucleótidos de preferencia para la práctica de la presente invención son aquellos que codifican el polipéptido LP-48 en toda su longitud como se muestra en SEQ ID Nº 2. Los polinucleótidos de más preferencia son aquellos que codifican el polipéptido LP-48 maduro como está representado por los aminoácidos 19-197 de SEQ ID Nº 2. Los polipéptidos de mayor preferencia para la práctica de la presente invención son aquellos que comprenden los polinucleótidos que codifican LP-48 unidos en marco a secuencias de polinucleótidos adicionales que codifican secuencias de aminoácidos diferentes de LP-48.
Un polipéptido de preferencia para la práctica de la presente invención es el polipéptido LP-48 en toda su longitud como se muestra en SEQ ID Nº 2. Un polipéptido de más preferencia es el polipéptido LP-48 maduro representado por los aminoácidos 19-197 de SEQ ID Nº 2. Los polipéptidos de mayor preferencia para la práctica de la presente invención son proteínas de fusión de LP-48 que comprenden un polipéptido de LP-48 o un fragmento del mismo unido a secuencias de aminoácidos adicionales de polipéptidos diferentes de LP-48. En particular, la proteína de fusión de LP-48 para uso en la invención puede comprender los aminoácidos 19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 o una secuencia de aminoácidos como se muestra en SEQ ID Nº 2, y una secuencia de inmunoglobulina de dominio constante.
Descripción detallada de la invención Definiciones
El término "LP-48" se refiere a la secuencia de ácido nucleico, SEQ ID Nº 1, o a la secuencia de aminoácidos SEQ ID Nº 2, de un miembro de la superfamilia de las interleuquinas. LP-48 se informó como IL-17C (Documento WO 99/60127; Li, y col., PNAS, 97 (2): 773-778), y también aparece en la base de datos GenBank con el nº de acceso AF152099. También aparece una secuencia idéntica como IL-21 en el Documento WO 99/61617.
El gen de LP-48 (SEQ ID Nº 1) comprende un único gran marco de lectura abierto, que codifica un polipéptido de 197 aminoácidos (SEQ ID Nº 2). Se espera que la expresión de SEQ ID Nº 1 in vivo o por células de mamíferos in vitro daría como resultado una proteína madura de 179 aminoácidos. Tal proteína madura está incluida dentro de la definición de "LP-48" o "polipéptido LP-48".
Las secuencias de LP-48 pueden aislarse de la naturaleza o pueden producirse por medios sintéticos o recombinantes. La frase "polipéptido LP-48", como se usa en este documento, supone la inclusión, pero no se limita a, formas glicosiladas, no glicosiladas y/o modificadas del polipéptido LP-48 como se muestra en la SEQ ID Nº 2 (o el polipéptido LP-48 maduro) además comprende una o más sustituciones conservativas de, adiciones de, o delecciones de, la secuencia de aminoácido como se muestra en SEQ ID Nº 2 a condición de que dichas formas modificadas del polipéptido LP-48 demuestren actividad biológica sustancialmente similar como la de los polipéptidos LP-48 descritos en este documento en al menos en uno de los ensayos ejemplificados en este documento. El término "actividad" o la frase "actividad biológica" en referencia al polipéptido LP-48 trata de la capacidad de un polipéptido LP-48 para inducir, in vivo y/o in vitro, una o más de las consecuencias biológicas atribuidas a polipéptidos LP-48 por la presente descripción. Por consiguiente, la actividad de polipéptidos LP-48 puede evaluarse por medio de uno o más de los ensayos in vivo o in vitro que se ejemplifican en este documento. Una actividad biológica de preferencia incluye, por ejemplo, la capacidad de proteger contra el choque séptico inducido por LPS como se determina por el procedimiento descrito en el Ejemplo 12.
El término "polipéptido LP-48" también supone abarcar polipéptidos que contienen pro-, o preprosecuencias, que cuando al procesarse dan como resultado la producción de polipéptido LP-48 o fragmento del mismo. La secuencia líder natural de LP-48 humano, representada por aminoácidos 1-18 de la SEQ ID Nº 2, es un ejemplo de una pro-secuencia tal que al ser procesada podría dar como resultado la producción de un polipéptido LP-48 o un fragmento del mismo.
De manera similar, los polinucleótidos o polipéptidos LP-48 útiles para la práctica de la presente invención adicionalmente pueden contener además otras secuencias de polinucleótidos o polipéptidos diferentes de LP-48, respectivamente, a condición de que el polipéptido codificado por ello aún retiene una actividad funcional esencial de LP-48 como se describe en este documento. De manera más específica, los polipéptidos LP-48 útiles en la práctica de la presente invención también incluyen moléculas de proteínas quiméricas que no se encuentran en la naturaleza que comprenden una fusión traduccional, o en algunos casos una fusión enzimática, en la que dos o más proteínas diferentes o fragmentos de las mismas están unidos de manera covalente en una cadena polipeptídica única. Un polipéptido LP-48 de preferencia para la práctica de la presente invención comprende al menos un fragmento funcional del polipéptido LP-48 en su extensión total como se muestra en la SEQ ID Nº 2 y al menos una función efectora de un dominio de inmunoglobulina constante. Las moléculas de fusión son una subclase de fusiones de polipéptidos quiméricos de polipéptidos LP-48 que además contienen una porción de una secuencia de inmunoglobulina (referida en este documento como LP-48-Ig). Las fusiones quiméricas LP-48-Ig también pueden comprender formas monoméricas, homo- o heteromultiméricas, y particularmente homo- o heterodiméricas, u homo- o heterotetraméricas; opcionalmente, las formas quiméricas pueden estar en formas diméricas o formas de cadenas pesadas homodiméricas. Las formas tetraméricas que contienen una unidad estructural de cuatro cadenas son las formas naturales en las que se presentan IgG, IgD e IgE. Una estructura de cuatro cadenas también puede repetirse. Se conocen en la técnica diversas formas quiméricas que contienen una inmunoglobulina nativa (Documento WO 98/25967). La proteína humana madura del Ejemplo 12 es un ejemplo de una "LP-48-Ig". Como se usa en este documento, el término "LP-48-Ig" designa moléculas similares a anticuerpos que combinan al menos un dominio LP-48 con las funciones efectoras del dominio de inmunoglobulina constante. La secuencia de dominio de inmunoglobulina constante puede obtenerse a partir de cualquier inmunoglobulina, tales como los subtipos IgG-1, IgG-2, IgG-3 o IgG-4, IgA (incluyendo IgG-1 e IgA-2), IgE, IgD o IgM. Las fusiones de preferencia contienen el LP-48 fusionado con el extremo amino de la región Ig. Sin embargo, también se contemplan las fusiones de un polipéptido LP-48 o un fragmento del mismo con el extremo C terminal de la región Ig.
Los polipéptidos fusionados LP-48 también pueden comprender residuos de aminoácidos adicionales, tal como etiquetas de afinidad que ayudan en la purificación o identificación de la molécula o proveen sitios de unión a un ligando natural. Estos residuos adicionales de aminoácidos están típicamente ubicados en, pero no se limitan a, el extremo N- o C- terminal del polipéptido LP-48.
El término "marcado por epitope" que se usa en este documento se refiere a un polipéptido quimérico que comprende un polipéptido LP-48, o secuencia de dominio del mismo, fusionado a un "polipéptido marcador". El polipéptido marcador tiene suficientes residuos para proveer un epitope contra el que pueda hacerse un anticuerpo, o que pueda ser identificado por algún otro agente y aún es suficientemente corto para no interferir con la actividad del polipéptido LP-48. De preferencia el polipéptido marcador también es bastante único de manera que el anticuerpo no reacciona de manera cruzada con otros epitopes. Generalmente los polipéptidos marcadores adecuados tienen al menos seis residuos aminoácidos y usualmente entre aproximadamente 8 y aproximadamente 50 residuos aminoácidos (de preferencia, entre aproximadamente 10 y aproximadamente 20 residuos).
El término "aminoácido" se usa en este documento en su sentido más amplio, e incluye tanto aminoácidos que se presentan naturalmente como los que se presentan de manera no natural, incluyendo análogos de aminoácidos y derivados. Los últimos incluyen moléculas que contienen un fragmento de aminoácido. Un experto en la técnica reconocerá, en vista de esta amplia definición, que en este documento la referencia a un aminoácido incluye, por ejemplo, aminoácidos L-proteogénicos que se presentan naturalmente; aminoácidos D-; aminoácidos modificados químicamente tales como análogos de aminoácidos y derivados; aminoácidos no proteogénicos que se presentan naturalmente tales como norleucina, \beta-alanina, ornitina, etc.; y compuestos sintetizados químicamente que tienen propiedades conocidas por los expertos en la técnica por ser característicos de los aminoácidos.
Es ventajosa en una cantidad de maneras diferentes la incorporación de aminoácidos que se presentan de manera no natural, incluyendo aminoácidos no nativos sintéticos, aminoácidos sustituidos, o uno o más aminoácidos-D en un análogo LP-48 ("polipéptidos D-LP48"). Los polipéptidos que contienen aminoácidos-D exhiben estabilidad aumentada in vitro o in vivo en comparación con los que contienen aminoácidos-L. De este modo, la construcción de polipéptidos que incorporan aminoácidos-D, pueden ser particularmente útiles cuando se desea o requiere estabilidad mayor in vivo. Más específicamente los péptidos-D son resistentes a peptidasas y proteasas endógenas, por eso proveen biodisponibilidad mejorada de la molécula y tiempos de vida prolongados in vivo cuando tales propiedades son deseables. Cuando se desea permitir al péptido permanecer activo solamente por un período corto de tiempo, el uso de aminoácidos-L en estos casos permitirá a las peptidasas, proteasas endógenas digerir la molécula, limitando por eso la exposición de la célula a la molécula. Adicionalmente, los péptidos-D no pueden procesarse eficazmente para la presentación restringida al complejo mayor de histocompatibilidad de clase II a las células T cooperadoras, y por lo tanto tienen menos probabilidad de inducir respuestas inmunes humorales en todo el organismo.
Además del uso de aminoácidos-D, los expertos en la técnica son conscientes de que las modificaciones en la secuencia de aminoácidos de un péptido, polipéptido o proteína puede dar como resultado una segunda generación de péptidos equivalentes, o posiblemente mejorados, que exhiben características funcionales equivalentes o superiores cuando se los comparan con las secuencias de aminoácidos originales. Las alteraciones en los polipéptidos LP-48 de la presente invención que resultan en análogos de LP-48 pueden incluir una o más inserciones de aminoácidos, delecciones, sustituciones, truncamientos, fusiones, movimientos de secuencias de subunidades, y similares, cualesquiera por manipulación humana, a condición de que las secuencias producidas por tales modificaciones tengan sustancialmente la(s) misma(s) actividad(es) (o mejorada o reducida, como sea deseable) que las secuencias de polipéptidos LP-48 descritas en este documento. El término "análogo de LP-48" se refiere a cualquier forma modificada de un polipéptido LP-48 que exhibe sustancialmente la misma actividad biológica o mejorada in vivo y/o in vitro en comparación con la forma no modificada correspondiente y es más deseable farmacéuticamente, en al menos un aspecto, comparado con el polipéptido LP-48 no modificado correspondiente.
Como se usa en este documento, el término "análogo de LP-48" tiene la intención de abarcar los polipéptidos LP-48 como se definieron en este documento en el que el polipéptido LP-48 comprende además al menos una modificación normalmente no nativa de polipéptidos LP-48. El término "modificación" incluye cualquier cambio en la estructura (es decir, un cambio cualitativo) de una proteína. Dichas modificaciones pueden incluir, pero no están limitadas a, cambios en la secuencia de aminoácidos, variación de empalme transcripcional o traduccional, modificaciones pre o post traduccionales a la secuencia de ADN o ARN, agregado de macromoléculas o moléculas pequeñas de ADN, ARN o proteína, tales como péptidos, iones, vitaminas, átomos, moléculas que contienen azúcares, moléculas que contienen lípidos, pequeñas moléculas y similar, bien conocidos en la técnica. Un tipo de modificación proteica es el por medio de uno o más cambios en la secuencia de aminoácidos (sustitución, deleción o inserción). Tales cambios podrían incluir, en uno o más aminoácidos, un cambio de un aminoácido cargado a un aminoácido con carga diferente, de un aminoácido no cargado a un aminoácido cargado, de un aminoácido cargado a un aminoácido no cargado, como se discute a continuación o anteriormente. Otro tipo de modificación de proteínas es por medio de cambios en el procesamiento de la proteína en la célula. Un ejemplo no limitante es cuando algunas proteínas tienen una "etiqueta de localización" que especifica en qué sitio de la célula (o afuera de ella) deberían usarse. Tal etiqueta o marcador puede estar en la forma de un péptido, un azúcar o un lípido, el que al agregarse o eliminarse de la proteína, determina dónde está localizada la proteína en la célula.
Un nuevo tipo de modificación de proteína es el debido a la unión de otras macromoléculas a una proteína. Este grupo puede incluir, pero no está limitado a, cualquier adición/eliminación de tal macromolécula. Estas moléculas pueden ser de muchos tipos y pueden ser permanentes o temporarias. Los ejemplos incluyen: (i) polirribosilación, (ii) ADN/ARN (de hebra simple o doble); (iii) lípidos y fosfolípidos (por ejemplo, para unión a membrana); (iv) sacáridos/polisacáridos; y (v) glicosilación (agregado de distintos tipos de azúcar y ácidos siálicos - en una diversidad de estructuras simples y ramificadas). Otro tipo de modificación de proteínas es el debido a la unión de otras moléculas pequeñas a las proteínas. Los ejemplos pueden incluir, pero no están limitados a: (i) fosforilación; (ii) acetilación; (iii) uridilación; (iv) adenilación; (v) metilación, y (vi) agregado de casquetes (diversas modificaciones complejas del extremo N terminal de la proteína por razones variadas). La mayor parte de estos cambios se usan frecuentemente para regular una actividad de una proteína, (v) y (vi) también se usan para cambiar la semivida de la propia proteína. Estos cambios en las proteínas pueden detectarse en electoforesis en 2 dimensiones en gel incorporando varias técnicas, tales como etiquetado, cambios en pI, anticuerpos y otras técnicas específicas dirigidas a las moléculas mismas, conocidas en la técnica. Puede haber cambios de peso molecular, pero usualmente pueden no ser detectables mediante 2DGE. Para detectar y caracterizar estas modificaciones resulta de preferencia MALD (espectrometría de masa de desorción láser asistida por matriz). Tales modificaciones están generalmente dirigidas generalmente a mejorar cualquier característica terapéutica pobre de un polipéptido LP-48 no modificado aumentando la especificidad por aquella molécula como blanco, solubilidad, estabilidad, semivida del suero, afinidad por receptores marcados, susceptibilidad a proteolisis, resistencia a la depuración in vivo, facilidad de purificación y/o disminución de antigenicidad y/o frecuencia requerida de administración.
El término "causa" intenta incluir los acontecimientos moleculares de inicio dan como resultado los síntomas de apoptosis, inmunodeficiencia, cáncer, inflamación, y/o enfermedades infecciosas o están implicados en la respuesta del organismo a inmunodeficiencia, cáncer y/o enfermedad infecciosa; el término "media" incluye cualquier acontecimiento molecular que forme parte de la cadena causal de acontecimientos que dan como resultado los síntomas de apoptosis, inmunodeficiencia, cáncer, inflamación, y/o enfermedad infecciosa o son parte de la respuesta del organismo a la inmunodeficiencia, cáncer, inflamación, y/o enfermedades infecciosas.
El término "marcador HIS" como se usa en este documento se refiere a la secuencia LP-48, o porción de la misma, fusionada a una secuencia de polipéptido muy rica en histidina. Esta marcador HIS tiene residuos de histidina suficientes para proveer un medio de purificación único para seleccionar por las propiedades de los residuos de histidina repetidos, y aún es lo suficientemente corto como para no interferir con la actividad de la secuencia extracelular del dominio de LP-48.
Otros marcadores ejemplares incluyen, pero no se limitan a, un marcador "HA", que contiene aminoácidos de un fragmento de una hemaglutinina, y un marcador "FLAG" (Immunex Corp., Seattle, WA), un marcador de seis aminoácidos. Estos y otros polipéptidos marcadores apropiados generalmente tienen al menos seis residuos aminoácidos y usualmente desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 20 residuos aminoácidos (de preferencia, desde aproximadamente 4 hasta aproximadamente 10 residuos, y de más preferencia 6, tal como HHHHHH). El marcador HA corresponde a un epitope derivado del polipéptido de hemaglutinina de influenza (Wilson y col., Cell 37: 767-778 (1984)). La fusión del marcador HA con el polipéptido blanco permite fácilmente la detección y la recuperación del polipéptido recombinante con un anticuerpo que reconoce el epitope HA. El marcador FLAG se aplica de manera similar para la detección y purificación del polipéptido con un anticuerpo que reconoce el epitope FLAG.
Como se usa en este documento, el término "inmunoadhesión", algunas veces nombrado como una fusión Fc, designa moléculas similares a anticuerpos que combinan la especificidad de unión de una proteína heteróloga (una "adhesión") con las funciones efectoras de dominios constantes de inmunoglobulinas. Estructuralmente, las inmunoadhesiones comprenden una fusión de una secuencia de aminoácidos con la especificidad de unión deseada que es diferente del sitio de unión y reconocimiento de antígeno de un anticuerpo (es decir, "heterólogo"), y una secuencia de dominio constante de inmunoglobulina. La parte de adhesión de una molécula de inmunoadhesión típicamente es una secuencia de aminoácido contigua que comprende al menos el sitio de unión de un receptor o un ligando. La secuencia de dominio constante de inmunoglobulina en la inmunoadhesión puede obtenerse a partir de cualquier inmunoglobulina, tales como IgG-1, IgG-2, IgG-3 o subtipos IgG-4, IgA (incluyendo IgA-1 e IgA-2), IgE, IgD o IgM.
El término "antagonista" se usa en el sentido más amplio e incluye cualquier molécula que bloquea parcial o totalmente, inhibe o neutraliza una actividad biológica de un polipéptido LP-48 nativo descrito en este documento. De manera similar el término "agonista" se usa en el sentido más amplio e incluye cualquier molécula que imita una actividad biológica de un polipéptido LP-48 nativo descrito en este documento. El término "antagonista" específicamente incluye anticuerpos o fragmentos de anticuerpos antagonistas, ribozimas, ácidos nucleicos anti sentido, así como moléculas orgánicas pequeñas. Los procedimientos para la identificación de agonistas o antagonistas de un polipéptido LP-48 pueden comprender el contacto de un polipéptido LP-48 con una molécula agonista o antagonista candidata y la medición de un cambio detectable en una o más actividades biológicas normalmente asociadas con el polipéptido LP-48.
Los "anticuerpos" (Abs) e "inmunoglobulinas" (Igs) son glicoproteínas que tienen las mismas características estructurales. Mientras que los anticuerpos exhiben especificidad de unión a un antígeno específico, las inmunoglobulinas incluyen tanto anticuerpos como otras moléculas similares a anticuerpos que carecen de especificidad de antígeno. Los polipéptidos de la última clase son, por ejemplo, producidos a bajos niveles por el sistema linfático y a niveles aumentados por mielomas. El término "anticuerpo" se usa en el sentido más amplio y abarca específicamente, sin limitación, anticuerpos monoclonales intactos, anticuerpos policlonales, anticuerpos multiespecíficos (por ejemplo, anticuerpos biespecíficos) formados por al menos dos anticuerpos intactos y fragmentos de anticuerpos mientras que exhiban la actividad biológica deseada.
Los "fragmentos de anticuerpo" comprenden una porción de un anticuerpo intacto, de preferencia la región variable o de unión al antígeno de un anticuerpo intacto. Los ejemplos de fragmentos de anticuerpos incluyen Fab, Fab', F(ab')1 y fragmentos Fv; diacuerpos; anticuerpos lineales (Zapata y col., Protein Engin. 8 (10): 1057-1062 (1995)); moléculas de anticuerpos de cadena única; y anticuerpos multiespecíficos formados a partir de fragmentos de anticuerpos.
Los fragmentos de anticuerpos "Fv de cadena única" o "sFv" comprenden los dominios V_{H} y V_{L} del anticuerpo, en el que estos dominios están presentes en una cadena de polipéptidos única. De preferencia, el polipéptido Fv además comprende un conector de polipéptidos entre el dominio V_{H} y V_{L}, que permite al sFv formar la estructura deseada para la unión al antígeno. Para una revisión de sFv, ver Pluckthun, The Pharmacology of Monoclonal Antibodies, vol. 113, Rosenburg y Moore, eds., Springer-Verlag, New York, págs. 269-315 (1994).
El término "diacuerpos" se refiere a fragmentos pequeños de anticuerpos con dos sitios de unión al antígeno, cuyos fragmentos comprenden un dominio variable de cadena pesada (V_{H}) conectado a un dominio variable de cadena liviana (V_{L}) en la misma cadena de polipéptidos (V_{H}-V_{L}). Al usar un conector que es demasiado corto para permitir el apareamiento entre los dos dominios en la misma cadena, los dominios están forzados a aparearse con los dominios complementarios de otra cadena y crear dos sitios de unión al antígeno. Los diacuerpos están descritos de manera más completa en, por ejemplo, los documentos EP 404.097 y WO 93/11161; y Hollinger y col., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6444-6448(1993).
Un anticuerpo "aislado" es uno que ha sido identificado y separado y/o recuperado de un componente de su medio natural. Los componentes contaminantes de su medio natural son materiales que podrían interferir con usos para el anticuerpo como diagnóstico o terapéuticos, y pueden incluir enzimas, hormonas y otros solutos proteináceos o no proteináceos. Resulta de preferencia que el anticuerpo esté purificado (1) hasta más del 95% en peso de anticuerpo como se determina por el método de Lowry, y de más preferencia más del 99% en peso, (2) hasta un grado suficiente para obtener al menos 15 residuos de secuencia de aminoácidos N terminal o interna por medio del uso de un secuenciador de tasa rotatoria, o (3) hasta homogeneidad por SDS-PAGE bajo condiciones reductoras o no reductoras usando azul Coomassie, o de preferencia, tinción de plata. Los anticuerpos aislados incluyen el anticuerpo in situ dentro de células recombinantes ya que al menos un componente del medio natural del anticuerpo no estará presente. Generalmente, sin embargo, los anticuerpos aislados se prepararán mediante al menos una etapa de purificación.
El término "anticuerpo" como se usa en este documento describe anticuerpos, fragmentos de anticuerpos (tales como, pero no limitados a, Fab, Fab', F(ab')_{2} y fragmentos Fv) y versiones modificadas de los mismos, como se conocen en la técnica (por ej., quiméricos, humanizados, recombinantes, aparentados, resurfaced o injertados-CDR). Se supone que el término "anticuerpo" incluye anticuerpos policlonales, anticuerpos monoclonales (MAbs), anticuerpos quiméricos, anticuerpos multiespecíficos (por ej., biespecíficos, triespecíficos, etc), moléculas de unión a polipéptidos de cadena única y anticuerpos anti-idiotípicos (anti-id).
El término "aislado" en referencia a un polinucleótido o polipéptido de LP-48 se refiere a una molécula de LP-48 que ha sido identificada y separada y/o recuperada de al menos un contaminante a partir del que ha sido producida. Los componentes contaminantes son materiales que pueden incluir componentes celulares, tales como enzimas, hormonas y otros solutos proteináceos o no proteináceos. Generalmente, sin embargo, las moléculas de LP-48 aisladas se prepararán mediante al menos una etapa de purificación.
"Sustitución conservativa" o "sustitución conservativa de aminoácidos" se refiere a un reemplazo de uno o más residuos aminoácido en una proteína o péptido. Las sustituciones conservativas de interés se muestran en la Tabla 1 junto con sustituciones de preferencia. Si tales sustituciones mantienen o mejoran la función deseada, entonces se introducen más cambios sustanciales, se agregan a la lista como sustituciones ejemplares en la Tabla 1 o como se describe además a continuación en referencia a las clases de aminoácidos, y se seleccionan los productos. Una sustitución en una posición particular puede constituir 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20 aminoácidos.
\vskip1.000000\baselineskip
TABLA 1
2
\newpage
Los residuos que se presentan naturalmente están divididos en grupos en base a las propiedades comunes de la cadena lateral:
(1)
hidrofóbos: cys, ser, thr;
(2)
hidrófilos neutros: cys, ser, thr;
(3)
ácidos: asp, glu;
(4)
básicos: asn, gln, his, lys, arg;
(5)
residuos que influencian la orientación de cadena: gly, pro; y
(6)
aromáticos: trp, tyr, phe.
El término "fragmento de los mismos" como se usa en este documento se refiere a un fragmento, parte o subregión de una molécula de ácido nucleico o proteína cuya secuencia está descrita en este documento, tal que el fragmento comprende 10, 15, 20 o más aminoácidos, o 15, 30, 45, 60 o más nucleótidos contiguos en el compuesto original de proteína o ácido nucleico. Al referirse a compuesto de ácido nucleico, "fragmento del mismo" se refiere a 20, 30, 45, 60 o más nucleótidos contiguos, derivados del ácido nucleico original, y también, debido al código genético, de la secuencia complementaria. Por ejemplo si el fragmento implica la secuencia 5'-AGCTAG-3', entonces "fragmento del mismo" incluirá también la secuencia complementaria, 3'-TCGATC-5'.
"Fragmento funcional" o "fragmento funcionalmente equivalente", como se usa en este documento, se refiere a una región, o fragmento de una proteína en toda su extensión, o secuencia de aminoácidos que son capaces de competid con LP-48 endógeno o nativo por la unión a un receptor de LP-48 natural o expresado de manera recombinante. La presente invención también provee el uso de fragmentos de las proteínas de LP-48 descritas en este documento en el que dichos fragmentos retienen la capacidad de unirse a un ligando natural. Como se usa en este documento, "fragmentos funcionales" incluye fragmentos fusionados o no fusionados a secuencias adicionales que retienen y exhiben, bajo condiciones adecuadas, bioactividad medible, por ejemplo, protección contra la exposición a LPS in vivo. Los fragmentos funcionales de las proteínas descritas en este documento pueden producirse como se describe en el mismo, de preferencia usando técnicas de clonación para crear versiones más pequeñas del LP-48 funcionante, quitando secuencia del extremo 5', del extremo 3', de ambos extremos, o de un sitio
interno.
La presente invención incluye procedimientos para usar proteínas LP-48 así como cualquier análogo funcional que retiene la capacidad para usarlo terapéuticamente de acuerdo con la presente invención. Pueden realizarse modificaciones de la secuencia de aminoácidos de acuerdo con las sustituciones provistas en la Tabla 1.
El término "homólogo" se refiere a una molécula de un organismo dado que exhibe similitud y/o identidad de secuencia y tiene actividad biológica sustancialmente similar a la molécula de un organismo diferente. Por ejemplo, un polipéptido de ratón que funciona en el ratón de manera equivalente a la que funciona el LP-48 humano en seres humanos se puede denominar homólogo de LP-48 de ratón. El término "homólogo" intenta también abarcar dos o más genes o proteínas de diferentes organismos o dentro de un mismo organismo que exhiben similitud y/o identidad de secuencia. El término "homólogo" como se usa en este documento incluye variantes alélicas, así como variantes empalmadas de una secuencia de polinucleótidos de LP-48.
Como se usa en este documento, un "homólogo funcional" de LP-48 mantiene la capacidad de unión tal que es capaz de unir al menos uno de sus ligandos naturales. Además, la afinidad de unión típicamente será de al menos 30%, 40% o 50% de la de LP-48 nativo de SEQ ID Nº 2, y de más preferencia al menos 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100% o mayor que el 100%, 110%, 120%, 150%, 200% o 1000%.
El término "proteína de fusión" denota una molécula de proteína híbrida que no se presenta en la naturaleza que comprende una fusión traduccional o fusión enzimática en la que dos o más segmentos de proteínas diferentes que no se presentan naturalmente en una secuencia contigua se unen covalentemente, generalmente un una única cadena peptídica.
También como se usa en este documento, el término "apoptosis anormal" se refiere a apoptosis excesiva y/o impropia. Típicamente se observa apoptosis anormal en células y tejidos que han sufrido agresión física, química o biológica.
Tales agresiones incluyen, pero no se limitan a, daño físico, infección viral, infección bacteriana, isquemia, irradiación, quimioterapia y similares.
El término "similar" o "similitud" describe la relación entre diferentes compuestos de ácido nucleico o secuencias de aminoácidos en la que dichas secuencias o moléculas están relacionadas por identidad parcial de secuencia o similitud de secuencia en un o más bloques o regiones dentro de dichas moléculas o secuencias.
Al referirse a secuencias de aminoácidos, el término "similar" o "similitud" describe residuos aminoácidos que son idénticos entre diferentes secuencias de aminoácidos, o representan sustituciones conservativas de aminoácidos entre diferentes secuencias. Las sustituciones conservativas de aminoácidos se presentan en la Tabla 1 y se discuten a continuación. El término "identidad" describe residuos aminoácidos que son idénticos entre diferentes secuencias de aminoácidos.
Se define la similitud o identidad de secuencia de aminoácidos con respecto a la secuencia de aminoácidos de LP-48 identificada en este documento como el porcentaje de residuos aminoácidos en una secuencia candidata que son similares o idénticos a los residuos aminoácidos en una secuencia de polipéptidos de LP, tras alinear las secuencias e introducir huecos, si es necesario, para alcanzar la secuencia con el porcentaje máximo de similitud o identidad.
La alineación para el objetivo de determinar el porcentaje de identidad de secuencia de aminoácidos puede lograrse de diversas maneras conocidas por los expertos en la técnica, por ejemplo, usando programas informáticos públicamente disponibles tales como los programas ALIGN, ALIGN-2, Megalign (DNASTAR) o BLAST (por ej., Blast, Blast-2, WU-Blast2). Los expertos en la técnica pueden determinar los parámetros adecuados para medir la alineación, incluyendo algoritmos necesarios para lograr la alineación máxima a lo largo de toda la extensión de las secuencias a comparar. Por ejemplo, en la generación de valores de porcentaje de identidad generados usando WU-BLAST-2 [Altschul, y col., Methods in Enzymology 266: 460-80 (1996)], con WU-BLAST-2 típicamente se establecen los parámetros de búsqueda como valores por defecto. Los valores no establecidos por defecto, los parámetros ajustables, se establecen típicamente con los siguientes valores: período de superposición = 1; fracción de superposición = 0,125; umbral (T) = 11; y matriz de puntuación = BLOSUM 62. Para los objetivos de este documento, se determina un valor de porcentaje de identidad de secuencia de aminoácidos dividiendo (a) el número de residuos aminoácidos idénticos coincidentes entre la secuencia de aminoácidos del polipéptido de LP de interés y la secuencia de aminoácidos de interés de comparación (es decir, la secuencia contra la que se compara el polipéptido de LP de interés) como se determina por medio de WU-BLAST-2, por (b) el número total de residuos aminoácidos del polipéptido de LP de interés, respectivamente.
El término "identidad" con respecto a secuencias de ácidos nucleicos como se usa en este documento está definido como el porcentaje de nucleótidos en la secuencia candidata que son idénticos a los nucleótidos en una secuencia de prueba tras alinear las secuencias e introducir huecos, si es necesario, para alcanzar el porcentaje máximo de identidad de secuencia. La alineación para el objetivo de determinar el porcentaje de identidad de secuencia de ácidos nucleicos puede lograrse de diversas maneras conocidas por los expertos en la técnica, por ejemplo, usando programas informáticos públicamente disponibles tales como los programas ALIGN, ALIGN-2, Megalign (DNASTAR) o BLAST (por ej., Blast, Blast-2). Los expertos en la técnica pueden determinar los parámetros adecuados para medir la alineación, incluyendo algoritmos necesarios para lograr la alineación máxima a lo largo de toda la extensión de las secuencias a comparar. Para los objetivos de este documento, sin embargo, se generan los valores de porcentaje de identidad usando el programa WU-BLAST-2 (módulo BLASTN) [Altschul, y col., Methods in Enzymology 266: 460-80 (1996)]. La mayoría de los parámetros de búsqueda con WU-BLAST-2 se establecen por defecto. Los valores no establecidos por defecto, es decir, los parámetros ajustables, se establecen típicamente con los siguientes valores: período de superposición = 1; fracción de superposición = 0,125; umbral (T) = 11; y matriz de puntuación = BLOSUM 62. Para los objetivos de este documento, se determina un valor de porcentaje de identidad de secuencia de ácidos nucleicos dividiendo (a) el número de nucleótidos idénticos coincidentes entre la secuencia de de ácido nucleico de la molécula ácido nucleico que codifica el polipéptido de LP de interés y la molécula de ácido nucleico de interés de comparación (es decir, la secuencia contra la que se compara la molécula de ácido nucleico que codifica el polipéptido de LP de interés) como se determina por medio de WU-BLAST-2, por (b) el número total de nucleótidos de la molécula de ácido nucleico que codifica el polipéptido de LP de interés.
Además de calcular el porcentaje de identidad de secuencia, el algoritmo de BLAST también realiza un análisis estadístico de la similitud entre las dos secuencias (ver, por ej., Karlin y Altschul, 1993, Proc. Nat'l Acad. Sci. USA 90: 5873-5787). Una medida de similitud provista por el algoritmo de BLAST es la menor suma de probabilidades (P(N)), que provee una indicación de la probabilidad por la que podría ocurrir coincidencia entre dos secuencias de nucleótidos o aminoácidos al azar.
Por ejemplo, se considera que un ácido nucleico es similar a una secuencia de referencia si la menor suma de probabilidades en una comparación del ácido nucleico de prueba con el ácido nucleico de referencia es menor que aproximadamente 0,1, de más preferencia menor que aproximadamente 0,01 y de mayor preferencia menor que aproximadamente 0,001.
El término "célula huésped" como se usa en este documento se refiere a cualquier célula eucariota o procariota que es adecuada para propagar y/o expresar un gen clonado contenido en un vector que se introduce en dicha célula huésped, por ejemplo, por medio de transformación o transfección o similar.
El término "hibridación" como se usa en este documento se refiere a un procedimiento en el que un compuesto (o sonda) de ácido nucleico de hebra única se une con una hebra complementaria a través de apareamiento de bases de nucleótidos. El grado de hibridación depende de, por ejemplo, el grado de similitud, la rigurosidad de la hibridación y la longitud de las hebras a hibridar. "Hibridación selectiva" se refiere a la hibridación bajo condiciones de rigurosidad alta.
La "rigurosidad" de las reacciones de hibridación la determina fácilmente un experto en la técnica, y generalmente es un cálculo empírico dependiente de la longitud de la sonda, temperatura de lavado y concentración de sales. En general, las sondas de ácidos nucleicos más largas necesitan temperaturas más elevadas para hibridar adecuadamente, mientras que las sondas de ácidos nucleicos más cortas necesitan temperaturas más bajas. La hibridación generalmente depende de la capacidad del ADN desnaturalizado de rehibridar cuando están presentes hebras complementarias en un medio a una temperatura por debajo de su punto de fusión. A mayor grado de homología deseada entre la sonda y la secuencia hibridable, puede usarse mayor temperatura relativa. Como resultado, esas temperaturas relativas elevadas tenderían a hacer las reacciones más rigurosas, mientras que las temperaturas más bajas las harían menos rigurosas. Para obtener detalles adicionales y explicación acerca de rigurosidad de reacciones de hibridación, ver, Ausubel, y col., Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience Publishers (1995).
"Condiciones rigurosas" o "condiciones de rigurosidad alta", como se definen en este documento, pueden identificarse por aquellas que
(1)
usan fuerza iónica baja y alta temperatura para lavado, por ejemplo cloruro de sodio 15 mM/citrato de sodio 1,5 mM/dodecilsulfato de sodio 0,1% a 50ºC;
(2)
usan durante la hibridación un agente desnaturalizante, tal como formamida, por ejemplo, formamida 50% v/v con 0,1% de seroalbúmina de ternera/ficoll 0,1%/polivinilpirrolidona 0,1%/tampón fosfato de sodio 50 mM a pH 6,5 con 750 mM de cloruro de sodio/citrato de sodio 75 mM a 42ºC; o
(3)
usan formamida 50%, 5X SSC (cloruro de sodio 750 mM, citrato de sodio 75 mM), fosfato de sodio 50 mM (pH 6,8), pirofosfato de sodio 0,1%, 5X solución de Denhardt, ADN sonicado de esperma de salmón (50 \mug/ml), SDS 0,1% y dextransulfato 10% a 42ºC con lavados a 42ºC en 0,2 X SSC (cloruro de sodio 30 mM/citrato de sodio 3 mM) y 50% formamida a 55ºC, seguido por un lavado de alta rigurosidad constituido por 0,1 X SSC conteniendo EDTA a 55ºC.
Pueden identificarse las "condiciones moderadamente rigurosas" como las describieron Sambrook, y col. [Molecular Cloning: A Laboratory Manual, New York: Cold Spring Harbor Press, (1989)], e incluyen el uso de solución de lavado y condiciones de hibridación (por ej., temperatura, fuerza iónica y % SDS) menos rigurosas que las descritas anteriormente. Un ejemplo de condiciones moderadamente rigurosas es la incubación durante la noche a 37ºC en una solución que comprende: 20% formamida, 5 X SSC (750 mM cloruro de sodio, 75 mM citrato de sodio), 50 mM fosfato de sodio a pH 7,6, 5 X solución de Denhardt,10% dextransulfato, y 20 mg/ml de ADN y 20 ml de ADN desnaturalizado de esperma de salmón, seguido por lavado de los filtros en 1 X SCC a aproximadamente 37 a 50ºC. El técnico experto reconocerá cómo ajustar la temperatura, fuerza iónica, etc., como sea necesario para acomodar factores tales como longitud de la sonda y similares.
"Compuesto aislado de ácido nucleico" se refiere a cualquier secuencia de ARN o ADN, construida o sintetizada, que se diferencia por su localización distinta a la localización natural.
El término "proteína madura" o "polipéptido maduro" como se usa en este documento se refiere a la(s) forma(s) de la proteína producida por la expresión en una célula de mamífero. Existe la hipótesis de que una vez que se inicia exportación de una cadena proteica creciente a través del retículo endoplasmático rugoso, las proteínas secretadas por células de mamíferos tienen una secuencia señal que se cliva del polipéptido completo para producir la forma "madura" de la proteína. Frecuentemente, el clivaje de una proteína secretada no es uniforme y puede dar como resultado más de una especie de proteína madura. El sitio de clivaje de una proteína secretada está determinado por la secuencia primaria de aminoácidos de la proteína completa y generalmente no puede predecirse con total precisión. Como está identificado en SEQ ID Nº 2, el péptido nativo señal de LP-48 está codificado desde la posición del aminoácido 1, (metionina-1) hasta aproximadamente alanina-18. Debería destacarse, sin embargo, que el límite C-terminal de los péptidos señal puede variar, pero probablemente por no más de aproximadamente 5 aminoácidos, de preferencia no más de aproximadamente 4 aminoácidos, de más preferencia no más de aproximadamente 3 aminoácidos, de más preferencia no más de aproximadamente 2 aminoácidos, de mayor preferencia por no más de aproximadamente 1 aminoácido. Los sitios de clivaje para una proteína secretada pueden determinarse también experimentalmente por secuenciación del extremo amino terminal de una o más especies de proteínas maduras halladas dentro de una preparación purificada de la proteína.
Una "sonda de ácido nucleico" o "sonda" como se usa en este documento es un compuesto ácido nucleico marcado que hibrida con otro compuesto ácido nucleico. "Sonda de ácido nucleico" significa una secuencia de ácido nucleico de hebra única que combinará con una secuencia de ácido nucleico blanco de hebra única complementaria o parcialmente complementaria para formar una molécula de doble hebra. Una sonda de ácido nucleico puede ser un oligonucleótido o un polímero de nucleótidos. Una sonda usualmente contendrá un fragmento detectable que puede estar unido al extremo(s) de la sonda o ser interno a la secuencia de la sonda.
El término "plásmido" se refiere a un elemento genético extracromosómico. Los plásmidos descritos en este documento están disponibles comercialmente, públicamente sin restricciones, o pueden construirse a partir de plásmidos fácilmente disponibles de acuerdo con los procedimientos publicados.
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Un "cebador" es un fragmento de ácido nucleico que funciona como un sustrato iniciador para la elongación enzimática o sintética de, por ejemplo, un compuesto ácido nucleico.
El término "promotor" se refiere a una secuencia de ácido nucleico que detecta transcripción, por ejemplo, de ADN o ARN. Un promotor inducible es aquel que se puede regular por medio de señales ambientales, tales como fuente de carbono, calor, o iones metálicos, por ejemplo. Un promotor constitutivo generalmente opera a un nivel constante y no es regulable.
"Vector de clonación de ADN recombinante" como se usa en este documento se refiere a cualquier agente que puede replicarse de forma autónoma, incluyendo pero no limitado a, plásmidos y fagos, que comprende una molécula de ADN dentro de la que pueden o han sido incorporados uno o más segmentos adicionales de ADN.
El término "expresión de ADN recombinante" o "vector de expresión" como se usa en este documento se refiere a cualquier vector de clonación de ADN recombinante (tal como un plásmido o fago), en el que están presentes un promotor y otros elementos reguladores, posibilitando de esta manera la transcripción de un ADN insertado, que puede codificar un polipéptido.
"Sustancialmente puro" usado en referencia al polinucleótido o polipéptido LP-48 significa que dicho "LP-48" está separado de otras moléculas celulares o no celulares, incluyendo otras proteínas, lípidos, carbohidratos u otros materiales con los que está naturalmente asociado cuando se produce de manera recombinante o se sintetiza sin ninguna etapa de purificación. Un polipéptido LP-48 "sustancialmente puro" descrito en este documento podría prepararse por medio de una diversidad de técnicas bien conocidas por los expertos, incluyendo, por ejemplo, los procedimientos descritos de purificación de LP-48 a los que se hace referencia o se describen en este documento. En formas de realización de preferencia, el polipéptido LP-48 se purificará (1) hasta más del 95% en peso de polipéptido LP-48 del peso de la proteína total determinada por el método de Lowry, y de más preferencia más del 99% en peso del peso total de proteína, (2) hasta un grado suficiente para obtener al menos 15 residuos de la secuencia de aminoácidos N-terminal o interna por el uso de un secuenciador de taza giratoria, o (3) hasta aparente homogeneidad por SDS-PAGE bajo condiciones reductoras o no reductoras usando Azul Coomassie, o de preferencia, tinción de plata, de manera tal que la banda principal constituya al menos 95%,y de más preferencia 99%, de la proteína teñida observada en el gel.
El término "similitud suficiente" se refiere a una primera secuencia de aminoácidos o nucleótidos que contiene un número mínimo suficiente de aminoácidos idénticos o sustituciones de aminoácidos relacionados (por aminoácidos relacionados ver la Tabla 1 para sustituciones conservativas y la discusión de grupos a continuación) o nucleótidos que una segunda secuencia de aminoácidos o nucleótidos de tal manera que la primera y la segunda secuencia de aminoácidos tienen un dominio estructural común y/o funcionalidad común. Por ejemplo, las secuencias de aminoácidos o nucleótidos que tienen al menos aproximadamente 85% de identidad, de más preferencia al menos aproximadamente 90% de identidad, de más preferencia al menos aproximadamente 95% de identidad, de más preferencia al menos aproximadamente 99% de identidad, y de mayor preferencia 100% de identidad.
El término "vector" como se usa en este documento se refiere a un compuesto ácido nucleico usado para introducir ADN exógeno o endógeno dentro de las células huésped. Un vector comprende una secuencia de nucleótidos que puede codificar una o más moléculas de proteína. Los plásmidos, cósmidos, virus y bacteriofagos, en estado natural o que se han sometido a ingeniería recombinante, son ejemplos de vectores comúnmente usados.
El término "regulación por disminución" como se usa en este documento incluye reducir, inhibir, o de otra manera causar una disminución en el nivel o actividad de una molécula(s) o un proceso. Por ejemplo, puede usarse el polipéptido LP-48 para regular por disminución el nivel o actividad de una citoquina en células, de manera que el nivel o actividad de la citoquina disminuye en comparación con el nivel o actividad que presentaría en ausencia del polipéptido LP-48. Alternativamente, puede usarse el polipéptido LP-48 para regular por disminución un proceso, tal como la inflamación.
Los términos "tratar", "tratamiento" y "terapia" como se usan en este documento se refieren a terapia curativa, terapia profiláctica y terapia preventiva. Un ejemplo de "terapia preventiva" es la prevención o la disminución de una enfermedad objetivo o una afección relacionada a la misma. Los necesitados de tratamiento incluyen a aquellos que ya tienen la enfermedad o afección así como los propensos a tener la enfermedad o afección en los que pueden prevenirse la enfermedad o condición. Los términos "tratar", "tratamiento" y "terapia" como se usan en este documento también describen el manejo y cuidado de un paciente para el objetivo de combatir una enfermedad, o afección relacionada, e incluye la administración de LP-48 para aliviar los síntomas o complicaciones de dicha enfermedad o afección.
Administración "crónica" se refiere a la administración del agente(s) de manera continua a diferencia de una manera aguda, de forma tal de mantener el efecto terapéutico (actividad) inicial durante un período de tiempo extendido. Administración "intermitente" es el tratamiento que no se realiza de manera consecutiva sin interrupción, pero es más bien cíclico.
El término "paciente" como se usa en este documento se refiere a cualquier animal, incluyendo seres humanos, animales domésticos y de granja, y animales de zoológico, deportivos o mascotas, tales como ganado (por ej., vacas), caballos, perros, ovejas, cerdos, conejos, cabras, gatos y animales no domesticados como ratones y ratas. En una forma de realización de preferencia de la invención, el mamífero en un ser humano o un ratón.
Administración "en combinación con" otro u otros agentes terapéuticos incluye la administración simultánea (concurrente) y consecutiva en cualquier orden.
Una "cantidad terapéuticamente eficaz" es la cantidad mínima de un polipéptido LP-48 o anticuerpo que reconoce LP-48 que es necesaria para impartir beneficio terapéutico o efecto biológico deseado a un paciente. Por ejemplo, una "cantidad terapéuticamente eficaz" de un polipéptido LP-48 para un paciente que sufre o está predispuesto a sufrir de una enfermedad o afección asociada con LP-48 es tal cantidad que cuando se administra, induce, alivia o de otra manera causa una mejora en los síntomas patológicos, progresión de la enfermedad, afección fisiológica asociada, o resistencia a sucumbir a un trastorno principalmente caracterizado por inmunodeficiencia, cáncer, inflamación, y/o enfermedad infecciosa cuando el polipéptido LP-48/o anticuerpo con epitope que reconoce LP-48. La cantidad precisa de polipéptido LP-48 o anticuerpo con epitope que reconoce LP-48 administrada a un paciente en particular dependerá de numerosos factores, por ej., la actividad de unión específica de la molécula, el dispositivo de administración usado, características físicas, intención de uso y consideraciones del paciente, y puede determinarla fácilmente un experto en la técnica, en base a la información provista en este documento y que se conoce en la
técnica.
"Vehículos" como se usa en este documento incluye vehículos, excipientes o estabilizantes farmacéuticamente aceptables que no son tóxicos para la célula o mamífero expuesto a los mismos en las dosificaciones y concentraciones usadas. Frecuentemente el vehículo fisiológicamente aceptable es una solución acuosa de pH tamponado. Los ejemplos de vehículos fisiológicamente aceptables incluyen tampones tales como fosfato, citrato y otros ácidos orgánicos; antioxidantes incluyendo ácido ascórbico; polipéptidos de bajo peso molecular (menos de aproximadamente 10 residuos); proteínas, tales como seroalbúmina, gelatina, o inmunoglobulinas; polímeros hidrófilos tal como polivinilpirrolidona; aminoácidos tal como glicina, glutamina, asparagina, arginina o lisina; monosacáridos, disacáridos y otros carbohidratos incluyendo glucosa, manosa o dextrinas; agentes quelantes tal como EDTA; alcoholes de azúcares tales como manitol o sorbitol; contraiones formadores de sales tal como sodio; y/o tensioactivos noiónicos tales como TWEEN®, polietilenglicol (PEG) y PLURONICS™.
Las "sales farmacéuticamente aceptables" incluyen, pero no se limitan a, sales preparadas con ácidos inorgánicos, tales como sales de cloruro, sulfato, fosfato, difosfato, hidrobromuro y nitrato, o sales preparadas con ácidos orgánicos, tales como sales de malato, maleato, fumarato, tartrato, succinato, etilsuccinato, citrato, acetato, lactato, metansulfonato, benzoato, ascorbato, para-toluensulfonato, palmoato, salicilato y estearato, así como estolato, gluceptato y lactobionato. De manera similar, las sales que contienen cationes farmacéuticamente aceptables, incluyen, pero no se limitan a, sodio, potasio, calcio, aluminio, litio y amonio (incluyendo amonio sustituido).
El término "síntoma" en referencia a sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas tiene la intención de incluir, pero no limitarse a, uno o más de los siguientes: resfriado, sudoración profusa, fiebre, debilidad, hipotensión, leucopenia, coagulación intravascular, choque, distrés respiratorio, fallo orgánico, postración, piel erizada, diarrea, exudado ocular y muerte, solos o en combinación. La lista no pretende ser exclusiva, pero puede suplementarse con síntomas o combinaciones de síntomas que una persona experta reconocería como asociados con sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas. Un síntoma asociado con sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas puede también estar asociado con otra afección.
Producción de Proteínas
Los técnicos expertos reconocerán que los polipéptidos LP-48 usados en formas de realización de la presente invención pueden sintetizarse por medio de una cantidad de procedimientos diferentes tales como procedimientos químicos bien conocidos en la técnica, incluyendo síntesis de péptidos en fase sólida o procedimientos recombinantes. Ambos procedimientos están descritos en la Patente de EEUU 4.617.149.
Los principios de la síntesis química en fase sólida en polipéptidos son bien conocidos en la técnica y pueden encontrarse en textos generales del área. Ver, por ejemplo, H. Dugas y C. Penney, Bioorganic Chemistry (1981) Springer-Verlag, Nueva York, 54-92. Por ejemplo, pueden sintentizarse péptidos por procedimientos en fase sólida usando un sintetizador de péptidos Applied Biosystems 430A (Applied Biosystems, Foster City, CA) y ciclos de síntesis suministrados por Applied Biosystems.
Las proteínas usadas en la presente invención pueden producirse también mediante procedimientos de ADN recombinante usando las secuencias del polinucleótidos LP-48 descritas en este documento. Los procedimientos recombinantes resultan de preferencia si se desea un rendimiento alto. La expresión de LP-48 puede llevarse a cabo en una diversidad de células huésped adecuadas, bien conocidas por los expertos en la técnica. Para este fin, las construcciones de LP-48 se introducen en una célula huésped por cualquier medio adecuado, bien conocidos por los expertos en la técnica. Puede usarse integración cromosómica de los vectores de expresión de LP-48 así como vectores de expresión mantenidos extra cromosómicamente de manera que la región que codifica LP-48 está unida de manera operativa a un promotor constitutivo o inducible.
Las etapas básicas en la producción recombinante de la proteína LP-48 son:
a)
construir un ADN recombinante, sintético o semisintético que codifica la proteína LP-48;
b)
integrar dicho ADN en un vector de expresión de una manera adecuada para expresar la proteína LP-48;
c)
transformar o de otra manera introducir dicho vector en una célula huésped adecuada eucariota o procariota formando una célula huésped recombinante;
d)
cultivar dicha célula huésped recombinante de manera tal que exprese la proteína LP-48; y
e)
recuperar y purificar sustancialmente la proteína LP-48 por cualquier medio adecuado por los expertos en la técnica.
La producción de productos LP-48 también incluye vías donde se usan procedimientos químicos sintéticos directos así como también productos generados por técnicas recombinantes a partir de una célula eucariota, incluyendo, por ejemplo, levaduras, células de plantas superiores, insectos y mamíferos. Dependiendo del huésped usado en un procedimiento de producción recombinante, los polipéptidos de la presente invención pueden estar glicosilados o no glicosilados. Además, la secuencia de aminoácidos de un LP-48 puede incluir opcionalmente una sustitución conservativa. Las moléculas de LP-48 de preferencia están glicosiladas como ocurriría en huéspedes eucariotas. Además, los polipéptidos LP-48 pueden también incluir un residuo metionina modificado inicial, en algunos casos como resultado de procesos mediados por el huésped. Tales procedimientos están descritos en muchos manuales convencionales de laboratorio, tales como Sambrook, supra, Capítulos 17.37-17.42; Ausubel, supra, Capítulos 10, 12, 13, 16, 18 y 20.
Los expertos en la técnica reconocerán que debido a la degeneración del código genético (es decir, 64 codones que codifican 20 aminoácidos), podrían introducirse numerosas sustituciones "silenciosas" de pares de bases de nucleótidos en una secuencia de polinucleótidos LP-48 sin alterar la identidad de los aminoácidos codificados o del producto proteico.
Los fragmentos de las proteínas descritas en este documento pueden generarse por medio de cualquiera de una cantidad de técnicas adecuadas, incluyendo síntesis química. Por ejemplo, pueden obtenerse regiones constantes de inmunoglobulinas por digestión de anticuerpos con papaína. Tal digestión proteolítica de, por ejemplo, SEQ ID Nº 2, puede producir la región constante de Ig que puede posteriormente unirse covalentemente al domino extracelular de LP-48.
Alternativamente, las técnicas de mutagénesis de ADN recombinante pueden proveer moléculas de LP-48 (ver por ej., K. Struhl, "Reverse biochemistry: Methods and applications for synthesizing yeast proteins in vitro, "Meth. Enzymol. 194: 520-535). Por ejemplo, se introduce una serie anidada de mutaciones por deleción en un polinucleótido que codifica LP-48 de tal manera que varía la cantidad de delecciones de la región codificadora de la proteína, ya sea del extremo amino terminal o del extremo carboxilo de la molécula de proteína. Además, pueden hacerse cambios o agregados adicionales a la molécula. Este procedimiento puede también usarse para crear fragmentos internos de la proteína intacta en la que se eliminan ambos extremos, carboxilo y amino terminal. Pueden usarse varias nucleasas adecuadas para crear tales delecciones, por ejemplo Ba131, o en el caso de compuesto de ácido nucleico de hebra única, nucleasa Mung bean. Por simplicidad, resulta de preferencia que el gen de LP-48 intacto se clone en un vector de clonación de hebra única, tal como el bacteriófago M13, o equivalente. Si se desea, los fragmentos resultantes por deleción del gen pueden subclonarse en un vector adecuado para propagación y expresión de dichos fragmentos en una célula huésped adecuada.
LP-48 puede además fusionarse con una proteína marcadora o con un marcador de epitope. Tales fusiones incluyen, pero no se limitan a, fusiones con una enzima, proteína fluorescente o proteína luminiscente que proveen una función marcadora; o fusiones con cualquier secuencia de aminoácidos que pueden usarse para purificación del polipéptido o la secuencia de proproteína.
Los procedimientos de construcción de proteínas de fusión (quimeras) compuestas por el dominio de unión de una proteína y la región constante de una inmunoglobulina (designada en este documento como "LP-48-Ig") son generalmente conocidos en la técnica. Por ejemplo, las quimeras conteniendo la región Fc de IgG humana y la región de unión de otros receptores de proteínas son conocidas en la técnica para anticuerpos quiméricos. Las estructuras de LP-48-Ig de la presente invención pueden construirse usando procedimientos similares a los de construcción de anticuerpos quiméricos. En la construcción de anticuerpos quiméricos el dominio variable de uno de los anticuerpos de una especie se sustituye por el dominio variable de otra especie (ver el documento EP 0 125 023; EP 173,494; Munro y col., Nature, 312: 597 (1984); Neuberger y col. Nature, 312: 604-608 (1984); Sharon y col., Nature, 309: 364-367; Morrison y col., Ann. Rev. Immunol., 2: 239-256 (1984); Morrison y col., 1985; Boulianne y col., Nature, 312: 643-646 (1984); Capon y col., Nature, 337: 525-531 (1989); Traunecker y col., Nature, 339: 68-70 (1989)). Aquí, se sustituye un dominio funcional del polipéptido LP-48 por el dominio variable de la estructura del anticuerpo receptor.
Generalmente, los procedimientos para construir proteínas de fusión LP-48 incluyen el uso de tecnología de ADN recombinante. El ADN que codifica un dominio funcional puede fusionarse opcionalmente con dominios o segmentos adicionales del polipéptidos LP-48 o con una región constante de Ig. Puede obtenerse un polinucleótido que codifica cualquier dominio de un polipéptido LP-48 mediante PRC o por clivaje con enzimas de restricción. Este fragmento de ADN se inserta fácilmente próximo al ADN codificando una región constante de cadena ligera o pesada de inmunoglobulina y, si es necesario, la construcción resultante se confecciona mediante mutagénesis, para insertar, deleccionar, o cambiar la secuencia de codones. De preferencia, la región de inmunoglobulina seleccionada es una región de inmunoglobulina humana cuando la molécula quimérica está proyectada para el tratamiento in vivo en seres humanos. De mayor preferencia, la región de inmunoglobulina seleccionada es una región de IgG. Los ADN que codifican regiones constantes de cadena ligera o pesada de inmunoglobulina son conocidos o fácilmente disponibles en bibliotecas de ADNc o pueden sintetizarse (ver por ejemplo, Adams y col., Biochemistry, 19: 2711-2719 (1980); Gough y col., Biochemistry, 19: 2702-2710 (1980); Dolby y col., 1980; Rice y col., Proc. Nat'l. Acad. Sci., 79: 7862-7865 (1982); Falkner y col., Nature, 298: 286-288 (1982); and Morrison y col., Ann. Rev. Immunol., 2: 239-256 (1984)). Se conocen otras técnicas de preparación de moléculas quiméricas de la preparación de quimeras de inmunoadhesión tales como CD4-Ig (Capon y col., Nature, 337: 525-531 (1989); Byrn y col., Nature, 344: 667 (1990)) y quimeras de TNFR, tales como TNFR-IgG (Ashkenazi, y col., Proc. Natl. Acad. Sci., 88: 10535-10539 (1991); Peppel y col., J. Cell. Biochem. Supp. 15F-P439: 118 (1991)).
Purificación de Proteínas
Generalmente, los polipéptidos LP-48 se producen de manera recombinante. Una vez expresados pueden aislarse de las células aplicando técnicas convencionales de aislamiento de proteínas a los lisados o purificados de los medios. El control de los procedimientos de purificación puede realizarse usando técnicas convencionales de transferencia Western o radioinmunoensayos u otras técnicas de inmunoensayo convencionales.
Pueden recuperarse y purificarse polipéptidos LP-48 de cultivos de células recombinantes por medio de procedimientos bien conocidos incluyendo precipitación con sulfato de amonio o etanol, extracción ácida, cromatografía de intercambio aniónico o catiónico, cromatografía en fosfocelulosa, cromatografía de interacción hidrófoba, cromatografía de afinidad, cromatografía de hidroxiapatita, cromatografía de exclusión por tamaño y cromatografía de lectina. De preferencia, se usan para la purificación cromatografía líquida de alto rendimiento ("HPLC"), cromatografía de intercambio catiónico, cromatografía de afinidad, cromatografía de exclusión por tamaño o combinaciones de las mismas. En la técnica se conocen procedimientos particulares para usar cromatografía de proteína A o G para purificación y son particularmente aplicables cuando el LP-48 contiene la región Fc de inmunoglobulina. Las proteínas A y G se unen a las regiones Fc de anticuerpos IgG, creando por consiguiente una herramienta conveniente para la purificación de polipéptidos LP-48 que contienen la región de IgG. La purificación del polipéptido LP-48 supone la inclusión de partes purificadas del quimérico (la región extracelular y la región constante de inmunoglobulina) que se purifican por separado y se combinan posteriormente mediante enlaces disulfuro, entrecruzamiento o similar.
La purificación de polipéptidos LP-48 puede realizarse mediante una cantidad de técnicas especiales conocidas en la técnica (Kwon y col., J. Biol. Chem., 272: 14272-14276 (1997); Kwon y col., Cell, 272: 14272-14276 (1997); Emery, J. G., y col., J. Biol. Chem., 273: 14363-14367 (1998); Harrop y col., J. Biol. Chem., 273 (42): 27548-27556 (1998); Harrop y col., J. Immunol., 161: 1786-1794 (1998)) que obtienen una ventaja particular de las características estructurales y funcionales de estas moléculas. Además, pueden incorporarse una cantidad de secuencias de proteínas ventajosa dentro del polipéptido LP-48 producido, tales como sitios de clivaje de factor Xa o una secuencia de marcador HIS o la incorporación de epitopes específicos, conocidos en la técnica.
Proteínas LP-48 Recombinantes Expresadas en Células Huésped
Pueden usarse procariotas en la producción de proteína LP-48 recombinantes. Por ejemplo, la Escherichia coli K12 cepa 294 (ATCC Nº 31446) es particularmente útil para la expresión procariota de proteínas extrañas. Pueden también usarse otras cepas de E. coli, bacilos tales como Bacillus subtilis, enterobacterias tales como Salmonella typhimurium o Serratia marcescans, diversas especies de Pseudomonas y otras bacterias, tales como Streptomyces, como células huésped en la clonación y expresión de proteínas recombinantes de esta invención.
Las secuencias de promotores adecuadas para guiar la expresión de genes en procariotas incluyen \beta-lactamasa (por ejemplo, el vector pGX2907, ATCC 39344, contiene un replicón y el gen de \beta-lactamasa), sistemas de lactosa (Chang y col., Nature (Londres), 275: 615 (1978); Goeddel y col., Nature (Londres), 281: 544 (1979)), fosfatasa alcalina y el sistema promotor de triptofano (trp) (vector pATH1 (ATCC 37695)), que está diseñado para facilitar la expresión de un marco de lectura abierto como una proteína de fusión trpE bajo el control del promotor trp. También son adecuados los promotores híbridos tal como el promotor tac (aislable del plásmido pDR540, ATCC-37282). Incluso otros promotores bacterianos, cuyas secuencias de nucleótidos son generalmente conocidas, pueden estar unidas al ADN que codifica la proteína de la presente invención, usando conectores o adaptadores para suministrar cualquier sitio de restricción necesario. Los promotores para uso en sistemas bacterianos también contendrán una secuencia de Shine-Dalgarno unida operativamente al ADN que codifica los polipéptidos deseados. Estos ejemplos son ilustrativos más que limitativos.
Las proteínas LP-48 necesarias para la práctica de la presente invención pueden sintetizarse por expresión directa o como una proteína de fusión que comprende la proteína de interés como una fusión traduccional con otra proteína o péptido que puede eliminarse por escisión enzimático o químico. Frecuentemente se observa en la producción de ciertos péptidos en sistemas recombinantes que la expresión al contener otras secuencias deseadas prolonga la vida útil, aumenta el rendimiento del péptido deseado o provee un medio conveniente para aislar la proteína. Esto es particularmente relevante cuando se expresan proteínas de mamífero en huéspedes procariotas. Se conoce una diversidad de peptidasas (por ejemplo, enteroquinasa y trombina) que escinden un polipéptido en sitios específicos o digieren los péptidos desde el extremo amino o carboxi terminal (por ejemplo, diaminopeptidasa) de la cadena peptídica. Además, compuestos químicos particulares (por ejemplo, bromuro de cianógeno) clivarán una cadena polipeptídica en sitios específicos. El técnico experto apreciará las modificaciones necesarias para incorporar en la secuencia aminoácidos (y secuencia codificadora sintética o semisintética si se usan medios recombinantes) sitios de escisión interna específicos de sitio. Ver por ejemplo, P. Carter, "Site Specific Proteolysis of Fusion Proteins", Capítulo 13, en Protein Purification: From Molecular Mechanisms to Large Scale Processes, American Chemical Society, Washington, D. C. (1990).
Además, de procariotas, pueden usarse una diversidad de sistemas de expresión de anfibios tales como ovocitos de ranas y sistemas celulares de mamíferos. La elección de una célula huésped en particular depende en cierta medida del vector de expresión particular usado.
Ejemplos de células huésped de mamífero incluyen 293 (por ejemplo, ATCC CCL 1573), HepG-2 (ATCC HB8065), CV-1 (ATCC CCL 70), LC-MK2 (ATCC CCL 7.1), 3T3 (ATCC CCL 92), CHO-K1 (ATCC CCL 61), HeLa (ATCC CCL 2), RPMI8226 (ATCC CCL 155), H4IIEC3 (ATCC CCL 1600), C127I (ATCC CCL 1616),HS-Sultan (ATCC CCL 1484), y BHK-21 (ATCC CCL 10).
Una amplia diversidad de vectores son adecuados para transformar de células huésped de mamífero. Por ejemplo, los vectores de tipo pSV2 comprenden segmentos del genoma del virus del simio (SV40) necesarios para transcripción y poliadenilación. Se construyó una gran cantidad de vectores plásmidos de tipo pSV2, tales como pSV2-gpt, pSV2-neo, pSV2-dhfr, pSV2-hyg, y pSV2-\beta-globina, en los que el promotor SV40 guía la transcripción de un gen insertado. Estos vectores están ampliamente disponibles de fuentes tales como American Type Culture Collection (ATCC), 12301 Parklawn Drive, Rockville, Maryland, 20852, o del National Center for Agricultural Utilization Research, 1815 North University Street, Peoria, Illinois 61604-39999.
Los promotores adecuados para expresión en células de mamífero incluyen el promotor tardío SV40, promotores de genes eucariotas, tal como por ejemplo, el gen de ovoalbúmina de pollo inducible por estrógeno, los genes de interferón, el gen de tirosina aminotransferasa inducible por glococorticoides, el promotor del gen de timidina quinasa y los promotores de los principales genes de adenovirus tempranos y tardíos.
El plásmido pRSVcat (ATCC 37152) comprende porciones de una larga repetición terminal del virus de Sarcoma Rous, un virus que infecta pollo y otras células huésped. Esta larga repetición terminal contiene un promotor que es adecuado para este uso. (H. Gorman y col., Proc. Nat. Acad. Sci. (EEUU), 79,6777 (1982)). El plásmido pMSVi (NRRL B-15929) comprende las largas terminaciones terminales del virus del Sarcoma Murino, un virus que infecta ratones y otras células huésped. El promotor de metalotioneína de ratón ha sido bien caracterizado para uso en células huésped eucariotas. Este promotor está presente en el plásmido pdBPV-MMTneo (ATCC 37224) que puede servir como material de inicio para la construcción de otros plásmidos de expresión que podrían también ser útiles para producir polipéptidos LP-48.
La transfección de células huésped de mamífero con vectores puede realizarse por medio de una pluralidad de procedimientos bien conocidos incluyendo, pero no limitado a, fusión de protoplasto, coprecipitación con fosfato de calcio, electroporación y similares. Ver, por ejemplo, Sambrook, y col., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2ª Edición, Cold Spring Harbor, N. Y. (1989).
Algunos virus también generan vectores apropiados. Los ejemplos incluyen los adenovirus, virus adenoasociados, el virus vaccinia, los herpesvirus, los baculovirus, y el virus del Sarcoma Rous, como se describe en la Patente de EEUU 4.775.624.
Los microorganismos eucariotas tales como levaduras y otros hongos son también células huésped. La levadura Saccharomyces cerevisiae es el microorganismo eucariota de preferencia. Otras levaduras tales como Kluyveromyces lactis y Pichia pastoris son también adecuadas. Para la expresión en Saccharomyces, puede usarse por ejemplo, el plásmido YRp7 (ATCC-40053). Ver, por ejemplo, L. Stinchcomb y col., Nature, 282,39 (1979); J. Kingsman y col., Gene, 7,141 (1979); S. Tschemper y col., Gene, 10,157 (1980). El plásmido YRp7 contiene el gen TRP1 que provee un marcador seleccionable para uso en un mutante auxótrofo trp1.
Producción de Anticuerpos
Pueden usarse anticuerpos que reconocen el epitope LP-48 en el tratamiento de diversas afecciones relacionadas con respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas. La producción de anticuerpos incluyendo monoclonales y policlonales, en animales, especialmente ratones es bien conocida en la técnica. Ver por ejemplo, C. Milstein, Handbook of Experimental Immunology, (Blackwell Scientific Pub., 1986); J. Goding, Monoclonal Antibodies: Principles and Practice, (Academic Press, 1983).Para la producción de anticuerpos monoclonales el procedimiento básico comienza inyectando un ratón, u otro animal adecuado, con un inmunógeno. Subsiguientemente se sacrifica el ratón y las células tomadas de su bazo se fusionan con células de mieloma, dando como resultado un hibridoma que se reproduce in vitro. Se selecciona la población de hibridomas para aislar clones individuales, cada uno de los cuales secreta una especie de anticuerpo única, específica para el inmunógeno. Cada anticuerpo obtenido de esta manera es el producto clónico de una célula B única.
Los anticuerpos quiméricos están descritos en la Patente de EEUU Nº 4.816.567. Esta referencia describe procedimientos y vectores para la preparación de anticuerpos quiméricos. Un enfoque alternativo se provee en la Patente de EEUU Nº 4.816.397. Esta patente enseña la coexpresión de las cadenas pesadas y livianas de un anticuerpo en la misma célula huésped.
El enfoque de Patente de EEUU Nº 4.816.397 ha sido refinado más aún en la Publicación de Patente Europea 0 239 400. Las enseñanzas de esta Publicación de Patente Europea representan un formato de preferencia para ingeniería genética de anticuerpos monoclonales. En esta tecnología las regiones que determinan complementariedad (CDRs) de un anticuerpo humano se reemplazan con las CDRs de un anticuerpo monoclonal murino, convirtiendo de esta manera la especificidad del anticuerpo humano en especificidad de un anticuerpo murino.
Los anticuerpos de cadena única y bibliotecas de los mismos son aún otra variedad de anticuerpos realizados con ingeniería genética, tecnología que es bien conocida en la técnica. (Ver, por ejemplo, R. E. Bird, y col., Science 242: 423-426 (1988); Publicaciones PCT Nº WO 88/01649, WO 90/14430, y WO 91/10737). La tecnología de anticuerpos de cadena única incluye la unión covalente de las regiones de unión de las cadenas pesadas y livianas para generar una cadena polipeptídica única. La especificidad de unión de la molécula de anticuerpo intacta es por lo tanto reproducida en una cadena polipeptídica única.
Las proteínas o fragmentos adecuados de las mismas necesarios para generar anticuerpos policlonales o monoclonales, y diversos híbridos inter especies, o anticuerpos humanizados, o fragmentos de anticuerpos o anticuerpos de cadena única están descritos en este documento. Las técnicas para producir anticuerpos son bien conocidas por los técnicos expertos. (Ver, por ejemplo, A. M. Campbell, Monoclonal Antibody Technology: Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Elsevier Science Publishers, Amsterdam (1984); Kohler y Milstein, Nature 256,495-497 (1975); Monoclonal Antibodies: Principles & Applications Ed. J. R. Birch & E. S. Lennox, Wiley-Liss (1995)).
El procedimiento de mayor preferencia para generar MAbs para los polipéptidos y glicopéptidos de la presente invención comprende producir dichos MAbs en un animal transgénico modificado de manera tal que sean capaces de producir MAbs completamente humanizados tras la exposición antigénica. Los MAbs humanizados y los procedimientos para su producción son generalmente conocidos en la técnica (ver, por ejemplo, las Patentes de EEUU Nº 4.704.362, 4.816.567, 5.434.340, 5.545.806, 5.530.101, 5.569.825, 5.585.089, 5.625.126, 5.633.425, 5.643.763, 5.693.761, 5.693.762, 5.714.350, 5.874.299, 5.877.397, 5.939.598, 6.023.010, 6.054.297, y las publicaciones PCT/
W09634096, PCT/W09633735, y PCT/W09824893).
Una proteína usada como inmunógeno puede modificarse o administrarse en un adyuvante, por inyección subcutánea o intraperitoneal en, por ejemplo, un ratón o un conejo. Para la producción de anticuerpos monoclonales, se retiran células de bazo de animales inmunizados, se fusionan con células de mieloma, tales como células SP2/0-Ag14, y se las convierte en células de hibridoma productoras de anticuerpos monoclonales de la manera conocida por los expertos en la técnica. Los hibridomas que secretan una molécula de anticuerpo deseada pueden seleccionarse por una variedad de procedimientos conocidos, por ejemplo por ensayo ELISA, análisis de transferencia Western o radioinmunoensayo (Lutz y col., Exp. Cell Res. 175,109-124 (1988); Monoclonal Antibodies: Principles Applications Ed. J. R. Birch & E. S. Lennox, Wiley-Liss (1995)).
Ácidos nucleicos
La síntesis de polinucleótidos LP-48 (tal como se provee en SEQ ID Nº 1) y ácidos nucleicos relacionados que podrían codificar polipéptidos LP-48 como se definen en este documente o fragmentos de los mismos es bien conocida en la técnica. Ver, por ejemplo, E. L. Brown, R. Belagaje, M. J. Ryan y H. G. Khorana, Methods in Enzymology, 68: 109-151 (1979). Podrían generarse fragmentos de la secuencia de ADN correspondientes a secuencias de LP-48 usando un aparato convencional de síntesis de ADN, tales como los sintetizadores de ADN Applied Biosystems Modelo 380A o 380B (Applied Biosystems,Inc., 850 Lincoln Center Drive, Foster City, CA 94404) usando química de fosforamidita, ligando así los fragmentos de manera de reconstituir la secuencia de LP-48 entera. Alternativamente, puede usarse química de fosfotriéster para sintetizar los ácidos nucleicos de esta invención. (Ver, por ejemplo, M. J. Gait, ed., Oligonucleotide Synthesis, A Practical Approach, (1984)).
En un procedimiento alternativo, a saber PCR, las secuencias de ADN descritas en este documento, que comprenden, por ejemplo, una porción de toda la SEQ ID Nº 1, pueden producirse a partir de una pluralidad de materiales de inicio. Por ejemplo, comenzando con la preparación de un ADNc (por ej., biblioteca de ADNc) derivado de un tejido que expresa el gen de LP-48, se preparan cebadores de oligonucleótidos adecuados complementarios a regiones de SEQ ID Nº 1 o a cualquier subregión de la misma, como se describe en la Patente de EEUU Nº 4.889,818. En PCR Protocols: A Guide to Method and Applications, Ed. Michael A. Innis y col., Academic Press, Inc. (1990) se describen otros protocolos adecuados para la PCR. Usando PCR, puede marcarse cualquier región del gen de LP-48 por amplificación de manera que pueden producirse secuencias completas o parciales del gen que contienen un dominio extracelular funcional.
Podría resultar ventajoso usar cebadores de oligonucleótidos. La secuencia de tales cebadores está diseñada usando un polinucleótido de la presente invención para uso en la detección, amplificación o mutación de un segmento definido de un gen o polinucleótido que codifica un polipéptido LP-48 usando tecnología PCR.
Debería tenerse en cuenta la fuerza iónica y la temperatura de incubación bajo la que se usará una sonda. Se sabe que la hibridación aumentará a medida que aumente la fuerza iónica de la mezcla de reacción, y que la estabilidad térmica de híbridos moleculares aumentará con la fuerza iónica creciente. Por otro lado, los reactivos químicos tales como formamida, urea, DMSO y alcoholes, que rompen los enlaces hidrógeno, aumentan la rigurosidad de la hibridación. La desestabilización de los enlaces hidrógeno por tales reactivos puede reducir en gran medida la Tm (temperatura de fusión). En general, la hibridación óptima para sondas de oligonucleótidos sintéticas de aproximadamente 10-50 bases de longitud se produce aproximadamente 5ºC por debajo de la temperatura de fusión de un dúplex dado. La incubación a temperaturas por debajo de la óptima puede permitir que hibriden secuencias de bases no coincidentes y por ello den como resultado una especificidad disminuida.
La longitud de la secuencia de ácido nucleico blanco y, consecuentemente, la longitud de la secuencia de la sonda pueden ser también importantes. En algunos casos, puede haber varias secuencias de una región particular, variando en localización y longitud, que darán sondas con las características de hibridación deseadas. En otros casos, una secuencia puede ser significativamente mejor que otra aunque la primera secuencia difiere únicamente por una única base. Finalmente, puede haber híbridos intramoleculares e intermoleculares formados entre una sonda si hay suficiente autocomplementariedad. Estas estructuras pueden evitarse a través de un diseño cuidadoso de la sonda. Existen programas informáticos disponibles para buscar este tipo de interacción.
La presente descripción provee procedimientos ejemplares para construir una célula huésped recombinante capaz de expresar proteínas que comprenden polipéptidos LP-48, dichos procedimientos comprenden transformar o de otra manera introducir en una célula huésped un vector de ADN recombinante que comprende una secuencia de ADN aislada que codifica polipéptidos que comprenden secuencias como se muestran en SEQ ID Nº 2. La célula huésped de preferencia es cualquier célula eucariota que puede adaptarse a un alto nivel de expresión de un gen o proteína introducido por vía exógena, y que incorporará dicha proteína en su estructura de membrana. Los expertos en la técnica entienden que elegir el vector de clonación o vector de expresión más adecuado depende de una cantidad de factores incluyendo la disponibilidad de sitios para enzimas de restricción, el tipo de célula huésped en la que se transfectará o transformará el vector, el objetivo de la transfección o transformación (por ej., transformación estable como un elemento extracromosómico, o integración en el cromosoma del huésped), la presencia o ausencia de marcadores fácilmente ensayables o seleccionables (por ej., resistencia a antibióticos y marcadores metabólicos de un tipo y de otro), y el número de copias del gen deseadas en la célula huésped.
Al preparar un vector de expresión, el experto en la técnica entiende que existen muchas variables a considerar, por ejemplo, el uso de un promotor constitutivo o uno inducible. El médico también entiende que la cantidad de ácido nucleico o proteína a producir dicta, en parte, la selección del sistema de expresión. Con relación a las secuencias de promotores, resultan de preferencia los promotores inducibles porque permiten una expresión de alto nivel, regulable de un gen unido de manera operativa. El técnico experto reconocerá una cantidad de promotores adecuados que responden a una diversidad de inductores, por ejemplo, fuente de carbono, iones metálicos y calor. Otras consideraciones relevantes con relación a un vector de expresión incluyen la posibilidad de incluir secuencias para dirigir la localización de una proteína recombinante. Por ejemplo, una secuencia que codifica un péptido señal precediendo la región codificadora de un gen es útil para dirigir la exportación extracelular de un polipéptido resultante. Las células huésped transformadas pueden cultivarse bajo condiciones bien conocidas por los técnicos expertos de tal manera que se exprese una secuencia que comprende el polipéptido como se muestra en SEQ ID Nº 2, produciendo así una proteína LP-48 recombinante en la célula huésped recombinante.
Mamíferos Transgénicos y Quiméricos No Humanos
Los ácidos nucleicos que codifican un polipéptido LP-48 de la presente invención o cualquiera de sus formas modificadas pueden también usarse para generar animales transgénicos o animales "knock out" que, a su vez, son útiles en el desarrollo y selección de reactivos terapéuticamente útiles. Los procedimientos para generar animales transgénicos, particularmente animales tales como ratones o ratas, resultaron convencionales en la técnica y se describen, por ejemplo, en las Patentes de EEUU Nº 4.736.866 y 4.870.009. Típicamente, se marcarían células particulares para la incorporación de un transgen de LP-48 con potenciadores específicos de tejido. Los animales transgénicos que incluyen una copia de un transgen introducido en la línea germinal del animal en una etapa embrionaria puede usarse para examinar el efecto de expresión aumentada de ADN que codifica el polipéptido LP-48. Pueden usarse tales animales como animales de prueba para reactivos proyectados para conferir protección de, por ejemplo, afecciones patológicas asociadas con su sobreexpresión. De acuerdo con esta faceta de la invención, se trata un animal con el reactivo y una incidencia reducida de la afección patológica, comparada con animales sin tratar que llevan el transgen, indicaría una potencial intervención terapéutica para la afección patológica.
Alternativamente, pueden usarse homólogos de LP-48 no humanos para construir un animal "knock out" que tiene un gen defectuoso o alterado que codifica un polipéptido LP-48 particular como resultado de recombinación homóloga entre el gen endógeno que codifica el polipéptido LP-48 y el ADN genómico alterado introducido en una célula embrionaria del animal. Por ejemplo, puede usarse ADNc que codifica un polipéptido LP-48 para clonar ADN genómico que codifica ese polipéptido LP-48 de acuerdo con técnicas establecidas. Puede deleccionarse una porción de ADN genómico que codifica ese polipéptido LP-48 o reemplazarse con otro gen, tal como un gen que codifica un marcador seleccionable que puede usarse para controlar la integración. Típicamente, se incluyen varias kilobases de ADN vecino inalterado (en los extremos 5' y 3') en el vector [ver, por ejemplo, Thomas y Capecchi, Cell 51 (3): 503-12 (1987) para una descripción de vectores de recombinación homólogos]. El vector se introduce en una línea de células madre embrionarias (por ejemplo, por electroporación), y se seleccionan las células en las que el ADN introducido se ha recombinado de manera homóloga con el ADN endógeno [ver, por ejemplo, Li y col., Cell 69 (6):915-26 (1992)]. Posteriormente se inyectan las células seleccionadas en un blastocisto de un animal (por ejemplo, un ratón o rata) para formar quimeras de agregación [ver, por ejemplo, Bradley, Teratocarcinomas and Embryonic Stem Cells: A Practical Approach, E. J. Robertson, ed. (IRL, Oxford, 1987), págs.113-152]. Posteriormente puede implantarse un embrión quimérico en un animal hembra adoptivo seudo preñado adecuado y llevar el embrión a término para crear un animal "knock out". La progenie que contiene el ADN recombinado de manera homóloga en sus células germinales puede identificarse mediante técnicas convencionales y puede usarse para engendrar animales en los que todas las células contienen ADN recombinado de manera homóloga. Los animales knock out pueden caracterizarse, por ejemplo, por su capacidad para defenderse contra ciertas afecciones patológicas y por el desarrollo de afecciones patológicas debido a la ausencia del polipéptido LP-48 nativo.
Los mamíferos transgénicos no humanos son útiles como modelos animales en investigación básica y en intentos de desarrollo de fármacos. Los animales transgénicos que expresan al menos un polipéptido LP-48 o ácido nucleico de LP-48 pueden usarse para probar compuestos u otras modalidades de tratamiento que pueden prevenir, suprimir o curar una patología o enfermedad asociada con al menos una de las actividades mencionadas anteriormente. Tales animales transgénicos pueden también servir como un modelo para probar procedimientos de diagnóstico para esas mismas enfermedades. Además, los tejidos derivados de tales mamíferos transgénicos no humanos son útiles como fuente de células para cultivo celular en esfuerzos para desarrollar bioensayos in vitro para identificar compuestos que modulan la actividad del polipéptido LP-48 o desarrollar señales dependientes del polipéptido LP-48. Un procedimiento para identificar compuestos eficaces en el tratamiento de al menos una enfermedad previamente descrita o patología asociada con una actividad asociada con el polipéptido LP-48 comprende:
a)
generar un animal transgénico no humano que expresa un polipéptido LP-48 de la presente invención y que es, en comparación con un animal de tipo salvaje, patológicamente distinto de alguna manera detectable o medible a la versión de tipo salvaje de dicho mamífero no humano;
b)
exponer a dicho animal transgénico a un compuesto, y;
c)
determinar la progresión de la patología en el animal transgénico tratado, en el que una detención, demora, o cambio en la progresión de la enfermedad en el animal transgénico tratado con dicho compuesto comparado con la progresión del a patología en un animal control no tratado es indicativo de que el compuesto es útil para el tratamiento de dicha patología.
Un procedimiento para identificar compuestos capaces de inhibir la actividad del polipéptido LP-48 in vivo y/o in vitro comprende:
a)
administrar un compuesto experimental a un animal transgénico no humano que expresa el polipéptido LP-48, o tejidos derivados del mismo, exhibiendo una o más afecciones fisiológicas o patológicas atribuibles a la expresión de un transgen de LP-48; y
b)
observar o ensayar dicho animal y/o tejidos animales para detectar cambios en dicha afección o afecciones fisiológicas o patológicas.
Un procedimiento para identificar compuestos capaces de solucionar deficiencias en la actividad del polipéptido LP-48 in vivo y/o in vitro comprende:
a)
administrar un compuesto experimental a un animal transgénico no humano que expresa el polipéptido LP-48, o tejidos derivados del mismo, exhibiendo una o más afecciones fisiológicas o patológicas atribuibles a la alteración del gen endógeno que codifica el polipéptido LP-48; y
b)
observar o ensayar dicho animal y/o tejidos animales para detectar cambios en dicha afección o afecciones fisiológicas o patológicas.
La capacidad de un compuesto para modular la actividad de un polipéptido LP-48 en el cuerpo de un animal transgénico puede determinarse por diversos medios.
Uno de tales medios es observando la remisión de una afección patológica en el animal transgénico que expresa el polipéptido LP-48 tras la administración de un compuesto. Otro medio de más preferencia es el ensayo de marcadores para actividad de LP-48 en la sangre de un animal transgénico previamente y tras administrarle un compuesto experimental al animal. La habilidad del técnico en las técnicas relevantes provee fácilmente al médico numerosos procedimientos para ensayar cambios fisiológicos relaciones con la modulación terapéutica de la actividad de
LP-48.
La "Terapia génica" incluye terapia génica convencional, en la que el último efecto se alcanza por medio de un tratamiento único, y la administración de agentes terapéuticos de genes, que incluye la administración una o repetidas veces de ADN o ARNm terapéuticamente eficaz.
Pueden usarse ARN y ADN antisentido como agentes terapéuticos para bloquear la expresión de ciertos genes in vivo. Ya se ha demostrado que pueden importarse oligonucleótidos antisentido cortos dentro de células en las que actúan como inhibidores, a pesar de sus bajas concentraciones intracelulares causadas por su incorporación restringida por la membrana celular [Zamecnik y col., Proc. Natl. Acad Sci. USA 83(12): 4143-6 (1986)]. Los oligonucleótidos pueden modificarse para aumentar la incorporación, por ejemplo, sustituyendo sus grupos fosfodiéster cargados negativamente con grupos no cargados.
Existe una diversidad de técnicas disponibles para introducir ácidos nucleicos en células viables. Las técnicas varían dependiendo de si el ácido nucleico es transferido dentro de células cultivadas in vitro o in vivo en las células del huésped previsto. Las técnicas adecuadas para la transferencia de ácido nucleico dentro de células de mamíferos in vitro incluyen el uso de liposomas, electroporación, microinyección, fusión celular, dextran-DEAE, el procedimiento de precipitación con fosfato de calcio, etc. Las técnicas de transferencia genética in vivo actualmente de preferencia incluyen la transfección con vectores virales (típicamente, retrovirales) y la transfección mediada por proteína-liposoma recubierto de virus [Dzau y col., Trends in Biotechnology 11 (5): 205-10 (1993)]. En algunas situaciones es deseable proveer la fuente de ácido nucleico con un agente que marca las células blanco, tal como un anticuerpo específico para una proteína de la membrana superficial celular o la célula blanco, un ligando para un receptor en las células blanco, etc. Cuando se usan liposomas, pueden usarse proteínas que se unen a una proteína de membrana de la superficie celular asociadas con endocitosis para marcar y/o facilitar la incorporación, por ejemplo, las proteínas de cápside o fragmentos de las mismas tienen trofismo por un tipo de célula particular, los anticuerpos contra proteínas que sufren internalización en ciclo, proteínas que marcan localización intracelular y aumentan la semivida intracelular. La técnica de endocitosis mediada por receptor está descrita, por ejemplo por Wu y col., J. Biol. Chem. 262 (10): 4429-32 (1987); y Wagner y col., Proc. Natl. Acad. Sci. EEUU 87 (9): 3410-4 (1990). Para una revisión de marcación de genes y protocolos de terapia génica, ver Anderson, Science 256 (5058): 808-13 (1992).
Procedimientos de Tratamiento Usando Polipéptidos LP-48
Como está demostrado en los Ejemplos 15 y 16, los polipéptidos LP-48 pueden reducir significativamente la apoptosis en células endoteliales humanas, además de disminuir la apoptosis en células endoteliales, se ha demostrado que los polipéptidos LP-48 se unen a células endoteliales humanas (Ejemplo 17). Se vio que la apoptosis de células endoteliales se produce en una cantidad de enfermedades incluyendo, pero no limitándose a, aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, sepsis, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, SDRA, disfunción multiorgánica y vasculopatía por aloinjerto. La capacidad de LP-48 para reducir la apoptosis de células endoteliales humanas como de unirse a células endoteliales humanas indica que LP-48 puede resultar útil para bloquear la destrucción del tejido endotelial que se produce a través de la apoptosis. De acuerdo con esto, puede usarse LP-48 para tratar aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, sepsis, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, SDRA, disfunción multiorgánica y vasculopatía por aloinjertos y afecciones y enfermedades adicionales en las que se produce apoptosis de células endoteliales.
El Ejemplo 14 muestra que los polipéptidos LP-48 son útiles para inhibir la secreción de IFN-\gamma, IL-12, TNF-\alpha, IL-6 y GM-CSF, los que son consideraros importantes en la patogénesis de enfermedades inflamatorias y autoinmunes incluyendo, pero no limitado a, sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades autoinmunes alérgicas, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inflamación, esclerosis múltiple, artritis reumatoide, enfermedad intestinal inflamatoria, fallo hepático, SDRA y afecciones o síntomas relacionados con los mismos. Además, el polipéptido LP-48 parece unirse a células de ratón y células pancreáticas humanas (ver, Ejemplo 18). Dado que los polipéptidos LP-48 son útiles para inhibir la producción de IFN-\gamma e IL-12 (ver Ejemplo 14), los polipéptidos LP-48 pueden usarse para bloquear los efectos destructivos de IFN-\gamma, IL-12, IL-6, TNF-\alpha, y/o IL-1\beta en el páncreas y prevenir la apoptosis de células pancreáticas. En consecuencia, LP-48 puede usarse para tratar la diabetes (Ejemplo 20).
Los datos presentados en los Ejemplos 12 y 13 muestran que la sepsis, bacteriemia por gram negativos, inflamación aguda y afecciones o síntomas relacionados con los mismos pueden tratarse o prevenirse mediante la administración de cantidades eficaces de polipéptidos LP-48. La administración de proteína LP-48 recombinante purificada inhibió los efectos producidos durante el choque endotóxico agudo y previno la muerte. Caracterizada generalmente, la invención también se refiere a procedimientos para prevenir o tratar afecciones causadas o exacerbadas por la inflamación crónica incluyendo, pero no limitándose a, respuestas alérgicas, enfermedades autoinmunes alérgicas, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inflamación, esclerosis múltiple, artritis reumatoide, enfermedad intestinal inflamatoria, fallo hepático, SDRA y afecciones o síntomas relacionados con los mismos administrando cantidades eficaces de polipéptidos LP-48. La presente invención además provee procedimientos para prevenir o tratar afecciones adicionales mediadas por inflamación administrando cantidades terapéuticamente eficaces de polipéptidos LP-48. Estos trastornos mediados por inflamación incluyen, pero no se limitan a acné, bronquitis aguda, bronquiolitis, daño pulmonar agudo, conjuntivitis alérgica, rinitis alérgica, rechazo de aloinjertos, enfermedad de Alzheimer, angina, apoptosis, síndrome de distrés respiratorio del adulto (SDRA), asma, eccema atópico, quemaduras, bursitis, cerebritis, colecistitis, bronquitis crónica incluyendo exacerbaciones agudas de bronquitis crónica, cirrosis, dermatitis por contacto, enfermedad de Crohn, cistitis, dermatosis, gastritis erosiva, esofagitis, gastritis, glomerulonefritis, enfermedad injerto versus huésped (GVHD), hepatitis, hipertensión, fibrosis pulmonar intersticial, iritis, síndrome de intestino irritable, mastocitosis, migraña, miastenia gravis, isquemia miocárdica, osteoartritis, osteomielitis, pancreatitis, faringitis, prostatitis, daños por reperfusión, sarcoidosis, sepsis, choque séptico, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica, síndrome de Sjogren, lupus eritematoso sistémico, tendonitis, tonsillitis, nefritis tubulointersticial, colitis ulcerosa, uveítis, inflamación crónica, y afecciones y síntomas relacionados con los mismos. Como se demuestra en el Ejemplo 21, pueden usarse polipéptidos LP-48 en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de enfermedad hepática. LP-48 previno el daño hepático inducido por LPS y D-galactosamina y protegió el 100% de ratones del fallo hepático y
muerte.
El Ejemplo 14 muestra que LP-48 inhibe la secreción de IFN-\gamma, TNF-\alpha, IL-1\beta e IL-6. Estas citoquinas proinflamatorias juegan papeles esenciales en la patogénesis de artritis reumatoide. Por consiguiente, puede usarse LP-48 para tratar artritis reumatoide como se demuestra en el Ejemplo 22.
La esclerosis múltiple es una enfermedad autoinmune. IFN-\gamma e IL-12 juegan papeles críticos en el desarrollo y recaída de la enfermedad. Se ha establecido que el bloqueo de IL-12 e IFN-\gamma previene del desarrollo de EAE en ratones. LP-48 inhibe IFN-\gamma e IL-12 (Ejemplo 14) y puede, por lo tanto, usarse para tratar la esclerosis múltiple como se presenta en el Ejemplo 23.
Además de tratar la esclerosis múltiple, los polipéptidos LP-48 pueden usarse en la fabricación un medicamento para tratar o prevenir enfermedades autoinmunes en general. Por consiguiente, pueden usarse polipéptidos LP-48 para tratar trastornos autoinmunes incluyendo, pero no limitándose a, GVHD, artritis reumatoide, asma, eccema, atopía, enfermedad intestinal inflamatoria, vasculitis, soriasis, diabetes mellitus dependiente de insulina, pancreatitis, cáncer, esclerosis múltiple, tiroiditis de Hashimoto, enfermedad de Graves, rechazo de trasplantes, lupus eritematoso sistémico, nefropatía autoinmune, hemopatía autoinmune, neumonía intersticial idiopática, neumonitis por hipersensibilidad, dermatosis autoinmune, cardiopatía autoinmune, infertilidad autoinmune, enfermedad de Behcet, gastritis autoinmune, enfermedad pulmonar fibrótica, hepatitis B viral fulminante, hepatitis C viral fulminante, hepatitis autoinmune, hepatitis crónica, cirrosis crónica, glomerulonefritis crónica, púrpura trombocitopénica trombótica (PTT) y síndrome urémico hemolítico (SHU), anemia aplásica, mielodisplasia, síndrome de disfunción multiorgánica (SDMO), síndrome de distrés respiratorio del adulto (SDRA), y afecciones y síntomas relacionados con los mismos.
Como se muestra en el Ejemplo 14, los polipéptidos LP-48 inhiben la secreción de IFN-\gamma, TNF-\alpha, IL-12 e IL-6. De acuerdo con la capacidad de LP-48 para inhibir estos factores, una forma de realización de la invención provee el uso de un antagonista de LP-48 en el tratamiento o prevención de una afección mediada por células T. Tales afecciones mediadas por células T incluyen, pero no se limitan a, inmunodeficiencia, VIH, linfoma inducido por VIH, SIDA inducido por VIH, hepatitis B viral fulminante, hepatitis C viral fulminante, hepatitis crónica, cirrosis crónica, citoprotección durante el tratamiento del cáncer, recuperación de quimioterapia, recuperación de terapia de irradiación y afecciones o síntomas relacionados con las mismas.
IL-12 es un mediador central de la respuesta inmune mediada por células en parte por sus actividades en el desarrollo, proliferación y actividades de las células Th1 (Locksley, R. M., Proc. Natl. Acad. Sci. (EEUU), 90: 5879 (1993); Trinchieri, G., Immunol. Today, 14: 335 (1993); Scott, P., Science, 260: 496 (1993); Hseih, C. S. y col., Science, 260: 547 (1993)). Estas actividades de IL-12 son antagonizadas por factores que están asociados con el desarrollo de células T helper no comprometidas en células Th2 y la mediación de la respuesta inmune humoral (por ejemplo, IL-4 y IL-10; Locksley, R. M., Proc. Natl. Acad. Sci. (EEUU) 90: 5879, (1993); Trinchieri, G., (1993); Scott, P., Science 260: 496, (1993); y Hseih, C. S. y col., Science 260: 547 (1993)). Como se muestra en el Ejemplo 14, LP48 es útil inhibiendo la secreción de IL-12. Por consiguiente, puede usarse LP-48 en el tratamiento o prevención de una afección mediada por células Th2. A la inversa, la administración de un antagonista de LP-48 provee una mejora de la inmunidad mediada por células Th2.
Se han evidenciado células endoteliales apoptóticas en modelos de aterosclerosis en animales y en seres humanos (Stefanec, Chest, 117:841 (2000)). Se ha visto que los factores de riesgo asociados con aterosclerosis causan típicamente apoptosis endotelial in vitro o aumento de la cantidad de células endoteliales circulantes in vivo. Se ha observado que la lipoproteína de baja densidad oxidada, que induce varios cambios asociados con las etapas tempranas de la aterosclerosis, induce apoptosis de células endoteliales de células endoteliales de vena endotelial humana (Harada-Shiba y col., J. Biol. Chem., 273: 9681 (1998)). Muchas terapias que demostraron tener efectos beneficiosos en aterosclerosis ha mostrado tener o se cree que tienen un efecto antiapoptótico. Dada la capacidad del polipéptido LP-48 para inhibir la apoptosis de células endoteliales, una forma de realización de la invención provee el uso de LP-48 en el tratamiento de aterosclerosis.
Una característica distintiva de la hipertensión es el enrarecimiento capilar, en el que existe una disminución del número de capilares por volumen de tejido. De acuerdo con el modelo de hipertensión de Goldblatt, la apoptosis endotelial contribuye en gran parte al enrarecimiento microvascular (Stefanec, Chest, 117: 841 (2000)). Se sugirió a su vez en base a estudios in vitro que la hipertensión tiene un efecto proapotótico en algunos tipos de células. Además, la disfunción endotelial y el aumento en la producción de superóxido causado por la hipertensión son indicativos de apoptosis endotelial. Varios medios para tratar la hipertensión pueden tener un efecto antiapoptótico. A causa de los efectos antiapoptóticos de LP-48, una forma de realización de la invención provee el uso de un polipéptido LP-48 en la fabricación de un medicamento para tratar la hipertensión y afecciones asociadas con la hipertensión.
Estudios con modelos de animales dirigidos al fallo cardíaco congestivo indican que la apoptosis endotelial contribuye a esta enfermedad. Por ejemplo, en un modelo animal de insuficiencia aórtica en el que se indujo una anomalía hemodinámica, se observó un aumento de células endoteliales circulantes (que son indicativas de apoptosis) 28 días tras la inducción (Stefanec, Chest, 117: 841 (2000)). En otro ejemplo, un modelo de rata de fallo ventricular derecho inducido con monocrotalina mostró durante un período de 30 días un aumento progresivo y significativo en la cantidad de células endoteliales apoptóticas en músculo esquelético (Stefanec, Chest, 117: 841 (2000)). Este aumento de células endoteliales apoptóticas se acompaño de un aumento de TNF y péptido natriurético atrial, que junto con la angiotensina II pueden contribuir con la apoptosis de células endoteliales en el fallo cardíaco congestivo. Por ello, una forma de realización de la invención provee el uso de un polipéptido LP-48 en el tratamiento de fallo cardíaco congestivo reduciendo la apoptosis endotelial.
Varias observaciones asociadas con hipertensión pulmonar primaria sugirieron que la apoptosis de células endoteliales puede contribuir a la patogénesis de esta enfermedad. En un modelo en rata de hipertensión pulmonar, se observó apoptosis en la capa de células endoteliales de arteria pulmonar de rata adulta previo al establecimiento de hipertensión pulmonar progresiva (Jones y Rabinovitch, Circ. Res., 79: 1131 (1996)). En la hipertensión pulmonar primaria en seres humanos se han detectado niveles séricos aumentados de IL-1\beta, que pueden potenciar la apoptosis de células endoteliales (Stefanec, Chest, 117: 841 (2000)). A lo largo de estas líneas, se ha observado que el desarrollo de hipertensión pulmonar primaria se reduce con el tratamiento de un antagonista de receptor de IL-1 en un modelo en rata (Voelkel y col., Am. J. Respir. Cell Mol. Biol., 11: 664 (1994)). Varios tratamientos para la hipertensión pulmonar primaria, incluyendo prostaciclina, bloqueadores de canales de calcio y enzima convertidora de angiotensina tienen efectos antiapoptóticos en el endotelio (Stefanec, Chest, 117: 841 (2000)). La capacidad de LP-48 para reducir o prevenir la apoptosis de células endoteliales provee por lo tanto una forma de realización de la invención en la que se usa LP-48 en el tratamiento de hipertensión pulmonar primaria.
Pueden formularse en una composición farmacéuticamente aceptable polipéptidos LP-48 de preparaciones sustancialmente purificadas o puras y/o anticuerpos que reconocen el epitope LP-48. Por ejemplo, está contemplada una formulación farmacéutica adaptada para el tratamiento de una afección mediada por inflamación conteniendo un polipéptido o un fragmento de LP-48, análogo y/o homólogo del mismo. Tales formulaciones farmacéuticas pueden dosificarse de una manera consistente con la buena práctica médica, teniendo en cuenta la condición clínica del paciente individual (especialmente los efectos laterales del tratamiento con polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconocen el epitope LP-48 solos), el sitio de administración de los polipéptidos LP-48 y/o composiciones de anticuerpos que reconocen LP-48, el procedimiento de administración, el calendario de administración y otros factores conocidos por los médicos.
Una cantidad eficaz de un polipéptido LP-48 o anticuerpo que reconoce el epitope LP-48 servirá para prevenir o tratar al menos un síntoma de respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación, enfermedades infecciosas, o servirá para modular la actividad biológica de al menos un ligando natural. Una cantidad eficaz de un polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 para prevenir o tratar al menos un síntoma puede determinarse por medio de prevención o alivio de afecciones o síntomas adversos de las enfermedades tratadas. La cantidad terapéuticamente eficaz de polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 para los objetivos de este documento se determina por lo tanto mediante tales consideraciones. Administrando niveles graduales de polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 dentro de una composición farmacéutica, un clínico experto en la técnica puede determinar la dosis terapéuticamente eficaz de un polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce el epitope LP-48 para el tratamiento o prevención de aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas. Tales determinaciones son bien conocidas en la técnica y dentro de la habilidad del clínico para ajustar la cantidad terapéuticamente eficaz del polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 en una composición farmacéutica acorde. Una cantidad terapéuticamente eficaz de polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 da como resultado la modulación medible de la actividad biológica asociada con el polipéptido LP-48.
Como propuesta general, la cantidad total terapéuticamente eficaz de polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 administrada por vía parenteral por dosis de una composición farmacéutica estará en el intervalo desde aproximadamente 1 \mug/kg/día hasta 10 mg/kg/día del peso corporal del paciente. Sin embargo, como se indica a continuación, esto estará sujeto al criterio terapéutico. De preferencia, esta dosis es de al menos 0,001 mg/kg/día, o al menos 0,01 mg/kg/día, o al menos 0,10 mg/kg/día, o al menos 1,0 mg/kg/día.
Como otra propuesta, si se administra de manera continua, el polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 se administra típicamente en dosis desde aproximadamente 0,1 \mug/kg/hora hasta aproximadamente 50 \mug/kg/hora, ya sea mediante 1-4 inyecciones por día o por medio de infusiones subcutáneas continuas, por ejemplo, usando una minibomba. También puede usarse una bolsa de solución intravenosa. La duración del tratamiento necesario para observar cambios y el intervalo de tratamiento siguiente para se produzcan respuestas parece variar dependiendo del efecto deseado.
Las composiciones farmacéuticas que contienen el polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 pueden administrarse usando una diversidad de formas que incluyen, pero no se limitan a, vía oral, rectal, intracraneal, parenteral, intracisternal, intratecal, intravaginal, intraperitoneal, intratraqueal, intrabroncopulmonar, tópica, transdérmica (mediante polvos, ungüentos, gotas o parches transdérmicos), bucal, o por medio de vaporización oral o nasal. Se entiende por "vehículo farmacéuticamente aceptable" un agente de relleno sólido no tóxico, semisólido o líquido, diluyente, material de encapsulado o formulación auxiliar de cualquier tipo. El término "parenteral" como se usa en este documento se refiere a formas de administración que incluyen, pero no se limitan a, inyección e infusión intravenosa, intramuscular, intraperitoneal, intraesternal, subcutánea e intraarticular. Pueden usarse también implantes que comprenden polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48.
Los polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconocen LP-48 se administran también adecuadamente mediante sistemas de liberación sostenida. Los ejemplos adecuados de composiciones de liberación sostenida incluyen matrices poliméricas semipermeables, por ejemplo, películas o microcápsulas. Las matrices de liberación sostenida incluyen polilactidas (Patente de EEUU Nº 3.773.919, y Documento EP 58.481), copolímeros de ácido L-glutámico y \gamma-etil-L-glutamato (Sidman y col., Biopolymers 22: 547-556 (1983)), poli (2hidroxietil) metacrilato (Langer, R., y col., J. Biomed. Mater. Res. 15: 167-277 (1981))), vinilacetato de etileno (R. Langer y col., 1982) o ácido poli-D-3-hidroxibutírico (Documento EP 133.988).
Las composiciones de liberación sostenida de polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconocen LP-48 también incluyen polipéptidos LP-48 atrapados en liposomas. Los liposomas que contienen polipéptidos LP-48 se preparan mediante procedimientos conocidos per se (Documento de DE 3.218.121; Epstein y col., Proc. Natl. Acad. Sci. (EEUU) 82: 3688-3692 (1985); Hwang y col., Proc. Natl. Acad. Sci. (EEUU) 77: 4030-4034 (1980)); los Documentos EP 52.322; EP 36.676; EP 88.046; EP 143.949; EP 142.641; la Solicitud de Patente Japonesa 83-118008; las Patentes de EEUU Nº 4.485.045 y 4.544.545; y Documento EP102. 324. Generalmente, los liposomas son del tipo unilaminar pequeño (aproximadamente 200-800 Angstroms) en los que el contenido de lípidos es mayor que aproximadamente 30 moles por ciento de colesterol, ajustando la proporción seleccionada para el tratamiento óptimo con polipéptido LP-48.
Para administración parenteral, puede formularse el polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 mezclando en el grado de pureza deseado, en una forma de dosificación unitaria inyectable (solución, suspensión o emulsión), con un vehículo farmacéuticamente aceptable, es decir, uno que no es tóxico para los receptores en las dosificaciones y concentraciones usadas y es compatible con otros ingredientes en la formulación. Por ejemplo, la formulación de preferencia no incluye agentes oxidantes y otros compuestos que se sabe son perjudiciales para los polipéptidos.
Generalmente, las formulaciones se preparan poniendo en contacto el polipéptido LP-48 de manera uniforme e íntima con vehículos líquidos o vehículos sólidos finamente divididos o ambos. Posteriormente, si es necesario, se da la forma deseada en la formulación al producto. De preferencia el vehículo es un vehículo parenteral, de más preferencia una solución que es isotónica con la sangre del receptor. Los ejemplos de tales vehículos incluyen agua, solución salina, solución de Ringer, y solución de dextrosa. También son útiles en este documento los vehículos no acuosos tales como aceites fijados y oleato de etilo, así como también los liposomas.
El vehículo contiene adecuadamente cantidades menores de aditivos tales como sustancias que mejoran la isotonicidad y estabilidad química. Tales materiales no son tóxicos para los receptores en las dosificaciones y concentraciones usadas e incluyen tampones tales como fosfato, citrato, succinato, ácido acético, y otros ácidos orgánicos o sus sales; antioxidantes tales como ácido ascórbico; polipéptidos de bajo peso molecular (menos de aproximadamente diez residuos), por ejemplo, poliarginina o tripéptidos; proteínas, tales como seroalbúmina, gelatina, o inmunoglobulinas; polímeros hidrófilos tal como polivinilpirrolidona; aminoácidos, tales como glicina, ácido glutámico, ácido aspártico o arginina; monosacáridos, disacáridos, y otros carbohidratos incluyendo celulosa o sus derivados, glucosa, manosa o dextrinas; agentes quelantes tal EDTA; alcoholes de azúcares tales como manitol o sorbitol; contraiones tal como sodio; y/o tensioactivos noiónicos tales como polisorbatos, poloxámeros o PEG.
El polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 se formula típicamente en tales vehículos a una concentración de aproximadamente 0,1 mg/ml a 100 mg/ml, de preferencia 1-10 mg/ml, a un pH de aproximadamente 3 a 8. Debe entenderse que el uso de ciertos de los anteriores excipientes, vehículos, o estabilizantes puede dar como resultado la formación de sales del polipéptido LP-48. Las composiciones farmacéuticas que comprenden el polipéptido LP-48 y/o anticuerpo que reconoce LP-48 para uso en la administración terapéutica deben ser estériles. Se obtiene fácilmente la esterilidad por medio de filtración a través de membranas de filtración estériles (por ejemplo membranas de 0,2 micrómetros). Las composiciones farmacéuticas que comprenden polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconocen el epitope LP-48 se colocan generalmente en un envase con una vía de acceso estéril, por ejemplo, una bolsa de solución intravenosa o vial con un tapón perforable por medio de una aguja de inyección hipodérmica.
Las composiciones farmacéuticas que comprenden polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconocen LP-48 se almacenan generalmente en envases unitarios o de dosis múltiple, por ejemplo ampollas o viales sellados, como una solución acuosa o como una formulación liofilizada para reconstitución. Como un ejemplo de una formulación liofilizada, se llenan viales de 10 ml con 5 ml de solución de polipéptido LP-48 acuosa al 1% (p/v) esterilizada por filtración y se liofiliza la mezcla resultante. La solución de infusión se prepara reconstituyendo el polipéptido LP-48 liofilizado usando Agua para Inyección bacteriostática.
Además, las composiciones farmacéuticas que comprenden polipéptidos LP-48 y/o anticuerpos que reconoce el epitope LP-48 pueden usarse en el tratamiento o prevención de sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente Th1, inmunodeficiencias, cánceres, inflamación y enfermedades infecciosas y/o afecciones o síntomas relacionados con los mismos, en la que dicha composición además comprende otros compuestos terapéuticos.
A menos que se definan de otra manera, todos los términos técnicos y científicos usados en este documento tienen el mismo significado que el que entiende comúnmente un experto en la técnica a la que pertenece la invención. Aunque pueden usarse procedimientos y materiales similares o equivalentes a aquellos descritos en este documento en la práctica o pruebas de la presente invención, a continuación se describen los procedimientos y materiales adecuados. La presente solicitud controlará, los casos de conflicto, incluyendo las definiciones. Además, los materiales, procedimientos y ejemplos descritos en este documento son sólo ilustrativos y no pretenden ser limitativos.
Los siguientes ejemplos describen más ampliamente la presente invención.
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Ejemplo 1
Clonación de Polinucleótidos que codifican LP-48
Se identificó la secuencia parcial de ADN de LP-48 a partir de la secuencia EST única en la base de datos Incyte de una biblioteca de ADNc de próstata humana. Se aisló toda la extensión del ADNc de una biblioteca de leucocitos humanos por PCR. LP-48 contiene 179 aminoácidos y se caracterizó inicialmente teniendo similitud con IL-17 ya que es 20% idéntico a IL-17.
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Ejemplo 2
Transferencia Northern y análisis RT-PCR de expresión de LP-48
Se realizó análisis de transferencia Northern para examinar la expresión del gen de IL-17 en tejidos humanos, usando procedimientos descritos en Current Protocols in Molecular Biology. Se marcó una sonda de ADNc conteniendo la secuencia completa de nucleótidos del polipéptido LP-48 con ^{32}P usando el sistema de marcación de ADN Random Prime™ (Amersham Life Science), de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Tras la marcación, se purificó la sonda usando una columna CHROMA SPIN-100™ (Clontech Laboratories, Inc.), de acuerdo con el protocolo número PT1200-1 de fabricante. Posteriormente se usó la sonda marcada purificada para examinar varios tejidos humanos en busca de ARNm de IL-17.
Se obtuvieron transferencias Northern Múltiples de Tejidos (MTM) que contenían diversos tejidos humanos (H) o tejidos de sistema inmune humano (IM) de Clontech y se examinaron con la sonda marcada usando solución de hibridación ExpressHyb (Clontech) de acuerdo con el protocolo número PT1190-1 del fabricante. Tras la hibridación y lavado, se montaron las manchas y se expusieron a una película a -70ºC durante la noche, y se revelaron las películas de acuerdo con procedimientos convencionales. Los resultados muestran que la expresión de LP-48 fue muy baja y no se detectó en cerebro humano, placenta, hígado, riñón, bazo, timo, próstata, ovario, intestino, colon, estómago, tiroides, columna vertebral, nódulos linfáticos, tráquea, glándula adrenal. Usando técnicas conocidas por los expertos en la técnica, RT-PCR detectó expresión de LP-48 en testículos y leucocitos así como en hígado y riñón fetales.
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Ejemplo 3
Expresión de Polipéptidos LP-48 en Células de Mamífero
Un vector de expresión en mamífero típico contiene al menos un elemento promotor, que media el inicio de la transcripción de ARNm, la secuencia que codifica el polipéptido y señales necesarias para la terminación de la transcripción y poliadenilación del transcripto. Además, cada vector de expresión en mamífero puede tener potenciadores, secuencias Kozak y secuencias intervinientes vecinas a sitios dadores y aceptores para empalmar ARN.
Puede lograrse transcripción altamente eficaz con los promotores temprano y tardío de SV40 y las repeticiones terminales largas (LTRS) de Retrovirus, por ejemplo, RSV, HTLVI, VIHI y el promotor temprano de citomegalovirus (CMV). Sin embargo, también pueden usarse elementos celulares (por ejemplo, promotor de actina humano). Los vectores de expresión adecuados para uso para proveer LP-48 incluyen, por ejemplo, vectores tales como pIRES1neo, pRetro-Off, pRetro-On, PLXSN, o pLNCX (Clontech Labs, Palo Alto, CA), pcDNA3.1 (+/-), pcDNA/Zeo (+/-) o pcDNA3.1/Hygro (+/-) (Invitrogen), PSVL y PMSG (Pharmacia, Uppsala, Suecia), pRSVcat (ATCC 37152), pSV2dhfr (ATCC 37146) y pBC12MI (ATCC 67109). Las células huésped de mamífero que podrían usarse incluyen células HeLa, 293, H9 y Jurkat humanas, células NIH3T3 y C127 de ratón, células Cos 1, Cos 7 y CV 1, células quail QC1-3, células L de ratón y células de ovario de hámster Chino (CHO).
Alternativamente, pueden expresarse las secuencias de ADN que codifican LP-48 deseadas en líneas celulares estables que contienen las secuencias de ADN para expresar cada subunidad integradas en un cromosoma(s). La cotransfección con un marcador seleccionable tal como dhfr, gpt, neomicina, o higromicina permite la identificación y aislamiento de las células transfectadas como se conoce en la técnica.
Las secuencias de ADN que codifican el polipéptido LP-48 transfectadas pueden también amplificarse para expresar grandes cantidades del polipéptido codificado. El marcador DHFR (dihidrofolato reductasa) es útil para desarrollar líneas celulares que llevan varios cientos o incluso varios miles de copias de las secuencias de ADN de interés. Otro marcador de selección útil es la enzima glutamina sintasa (GS) (Murphy y col., Biochem. J. 227: 277 279 (1991); Bebbington y col., Bio/Technology 10: 169-175(1992)). Usando estos marcadores, se cultivan las células de mamífero en medios selectivos y se seleccionan las células con mayor resistencia. Estas líneas celulares contienen el gen(es) amplificado(s) integrado en un cromosoma. Frecuentemente se usan células de ovario de hámster Chino (CHO) y células NSO para la producción de proteínas y polipéptidos.
Los vectores de expresión pCl y pC4 contienen el potente promotor (LTR) del virus Sarcoma Rous (Cullen y col., Molec. Cell. Biol. 5: 438-447 (1985)) más un fragmento del potenciador-CMV (Boshart y col., Cell 41: 52-1-530 (1985)). Los múltiples sitios de clonación, por ejemplo, con los sitios de clivaje con enzimas de restricción BamHI, XbaI y Asp718, facilitan la clonación de las secuencias de ADN de sTNRF6. Los vectores contienen, además del intrón 3', la señal de poliadenilación y terminación del gen de preproinsulina de rata.
Pueden transfectarse células 293 T con un plásmido de expresión linealizado PvuI usando el procedimiento de coprecipitación con fosfato de calcio. Pueden seleccionarse clones de neomicina en 400 \mug/ml de G418 y expandir los clones seleccionados. Los clones productores pueden seleccionarse usando un ensayo ELISA con IgG1 antihumana y análisis Northern con sonda de ADN específica de LP-48 marcada con ^{32}P. De manera similar, los clones que producen LP-48-Fc pueden producirse en células COS o CHO.
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Ejemplo 4
Clonación y Expresión de Polipéptidos LP-48 en Células COS y CHO
Se produce un plásmido para expresar polipéptidos LP-48 clonando un ADNc que codifica polipéptidos LP-48 en el vector de expresión pcDNAI/Amp o pcDNAIII (que pueden obtenerse en Invitrogen, Inc.). El vector(es) de expresión pcDNAI/Amp y pcDNAIII contienen: (1) un origen de replicación de E. coli eficaz para la propagación en E. coli y otras células procariotas; (2) un gen de resistencia a ampicilina para la selección de células procariotas que contienen el plásmido; (3) un origen de replicación de SV40 para propagación en células eucariotas; (4) un promotor de CMV, un policonector, un intrón de SV40; (5) varios codones que codifican un fragmento hemaglutinina (es decir, un marcador "HA" para facilitar la purificación) o marcador HIS (ver, por ejemplo, Ausubel, y col., ed., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley y Sons, NY (1987-1999)) seguido por un codón de terminación y una señal de poliadenilación confeccionada de manera tal que puede colocarse convenientemente un ADNc bajo el control de expresión del promotor de CMV y unido operativamente al intrón de SV40 y la señal de poliadenilación por medio de sitios de restricción en el policonector. El marcador HA corresponde con un epitope derivado del polipéptido hemaglutinina de influenza como se describió anteriormente (Wilson y col., Cell 37: 767-778 (1984)). La fusión del marcador HA con LP-48, permite detectar y recuperar fácilmente el polipéptidos recombinante con un anticuerpo que reconoce el epitope HA. pcDNAIII contiene además, el marcador seleccionable neomicina.
Se clona por separado un fragmento de ADN que codifica el polipéptido LP-48 en la región del policonector del vector de manera que la expresión del polipéptido recombinante es dirigida por el promotor de CMV. La inserción en el vector es opcionalmente con o sin el epitope HA. La estrategia de construcción del plásmido es la siguiente. Puede amplificarse un ADN que codifica el polipéptido LP-48 usando cebadores que contienen sitios de restricción convenientes. Los fragmentos de ADN que codifican LP-48 amplificados por PCR y el vector pcDNAI/Amp son digeridos con enzima(s) de restricción adecuadas y posteriormente se une el fragmento de ADN que codifica LP-48 a un vector digerido. Cada mezcla de unión es transformada dentro de la cepa de E. coli SURE (disponible en Stratagene Cloning Systems, 11099 North Torrey Pines Road, La Jolla, CA 92037), y se plaquea el cultivo transformado en placas con medio con ampicilina que posteriormente se incuban para permitir el crecimiento de colonias resistentes a la ampicilina. El ADN de plásmidos para cada subunidad se aisla de las colonias resistentes y se examinan mediante análisis de restricción y otros medios la presencia del fragmento que codifica LP-48.
Para la expresión de polipéptidos LP-48, se cotransfectan células COS con un vector de expresión, como se describió anteriormente, usando DEAE-DEXTRAN, como está descrito en, por ejemplo, Sambrook y col., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York (1989). Se incuban las células bajo condiciones adecuadas para la expresión de LP-48.
El polipéptido LP-48-HA se detecta por medio de marcación radiactiva e inmunoprecipitación, usando procedimientos descritos en, por ejemplo, Harlow y col., Antibodies: A Laboratory Manual, 2ª Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, Nueva York (1988). Para este fin, dos días tras la transfección, se marcan las células por incubación en medio conteniendo ^{35}S-cisteína durante 8 horas. Se recogen las células y el medio, se lavan las células y se lisan con detergente conteniendo tampón RIPA: 150 mM NaCl, 1% NP-40, 0,1% SDS, 0,5% DOC, 50 mM TRIS, pH 7,5, como describieron Wilson y col., Cell 37: 767-778 (1984). Se precipitan las proteínas del lisado celular y del medio de cultivo usando un anticuerpo monoclonal específico de HA. Posteriormente se analiza la proteína precipitada por SDS-PAGE y autorradiografía.
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En el lisado celular se observa un producto de expresión del tamaño esperado, que no se observa en los controles negativos.
El vector pC4 puede usarse para la expresión de LP-48. El plásmido pC4 es un derivado del plásmido pSV2-dhfr (ATCC Nº de Acceso 37146). El plásmido contiene el gen de DHFR de ratón bajo el control del promotor temprano de SV40. Pueden seleccionarse células de ovario de hámster Chino (dhfr-) u otras células sin actividad dihidrofolato que son cotransfectadas con plásmidos de LP-48 cultivando las células en un medio selectivo (alfa minus MEM, Life Technologies) suplementado con el agente quimioterapéutico metotrexato (MTX). La amplificación de los genes de DHFR en células resistentes a metotrexato ha sido bien documentada (ver, por ejemplo, Alt y col., J. Biol. Chem. 253: 1357-1370 (1978); Hamlin y col., Biophys. Acta 1097: 107-143 (1990); y Page y col., Biotechnology 9: 64-68 (1991)). Las células cultivas en concentraciones crecientes de MTX desarrollan resistencia al fármaco por superproducción de la enzima blanco, DHFR, como resultado de la amplificación del gen de DHFR. Si las secuencias de ADN están unidas al gen de DHFR, es normalmente coamplificado y superexpresado. Se sabe en la técnica que este enfoque puede usarse para desarrollar líneas celulares con mas de 1.000 copias del gen(es) amplificado(s). Subsiguientemente, cuando se retira el metotrexato se obtienen líneas celulares que contienen las secuencias de ADN amplificadas integradas en uno o más cromosomas de la célula huésped.
El plásmido pC4 contiene el potente promotor de la repetición terminal larga (LTR) del virus de Sarcoma Rous (Cullen y col., Molec. Cell. Biol. 5: 438-447 (1985) para la expresión de secuencias de genes insertados. PC4 contiene además un fragmento aislado del potenciador del gen inmediato temprano de citomegalovirus humano (CMV) (Boshart y col., Cell 41: 521-530 (1985)). Secuencia abajo del promotor están los sitios de clivaje de enzimas de restricción BamHI, XbaI, y Asp718 que permiten la integración de las secuencias de ADN. Detrás de estos sitios de clonación el plásmido contiene el intrón 3' y el sitio de poliadenilación del gen de preproinsulina de rata. Pueden usarse también otros promotores de alta eficacia para la expresión de, por ejemplo, el promotor de \beta-actina humana, los promotores temprano o tardío de SV40 o las repeticiones terminales largas de otros retrovirus, por ejemplo, VIH y HTLVI. Pueden usarse sistemas de expresión de genes Clontech Tet-Off y Tet-On y sistemas similares para expresar LP-48 de una manera regulada en células de mamíferos (Gossen y col., Proc. Natl. Acad. Sci. (EEUU), 89: 5547-5551 (1982)). Pueden también usarse para la poliadenilación de las otras señales de ARNm, por ejemplo, de los genes de hormona de crecimiento humana o globina humana. También pueden seleccionarse líneas celulares estables que llevan secuencias de ADN de LP-48 integradas en sus cromosomas tras la cotransfección con un marcador seleccionable tal como gpt, G418 o higromicina. Resulta ventajoso usar más de un marcador seleccionable al principio, por ejemplo G418 más metotrexato.
Se digiere el plásmido pC4 con enzimas de restricción y posteriormente se desfosforila usando fosfatasa intestinal de ternero mediante procedimientos conocidos en la técnica. Posteriormente se aisla el vector de un gel de agarosa al 1%. Se amplifica la secuencia de ADN que codifica la secuencia completa de LP-48 usando cebadores de oligonucleótidos de PCR correspondientes a las secuencias 5' y 3' del gen. Ejemplos no limitativos incluyen cebadores 5' y 3' con nucleótidos correspondientes o complementarios a una porción del LP-48 codificado de acuerdo con los procedimientos conocidos en la técnica.
Se digieren los fragmentos amplificados con endonucleasas amplificadas y posteriormente se purifica otra vez en un gel de agarosa al 1%. Posteriormente se unen los fragmentos para cada subunidad y el vector desfosforilado por separado con T4 ADN ligasa. Posteriormente se transforman células de E. coli HB101 o células Azules XL-1 y se identifican las bacterias que contienen el fragmento (o fragmentos si el vector está adaptado para expresar las subunidades alfa y beta) insertados en un plásmido pC4 usando, por ejemplo, análisis de enzimas de restricción.
Se usan células de ovario de hámster Chino (CHO) que carecen de un gen de DHFR activo para transfección. Se cotransfectan 5 \mug de plásmidos de expresión pC4 con 0,5 \mug del plásmido pSV2-neo usando lipofectina. El plásmido pSV2-neo contiene un marcador dominante seleccionable, el gen neo de Tn5 que codifica una enzima que confiere resistencia a un grupo de antibióticos incluyendo G418. Se siembran las células en medio alfa minus MEM suplementado con 1 \mug/ml de G418. Tras 2 días, se tripsinan las células y se siembran en placas de clonación de hibridomas (Greiner, Alemania) en alfa minus MEM suplementado con 10, 25, o 50 ng/ml de metotrexato más 1 \mug/ml de G418. Tras aproximadamente 10-14 días se tripsinan los clones y se siembran en placas de petri de 6 pocillos o matraces de 10 ml usando diferentes concentraciones de metotrexato (50 nM, 100 nM, 200 nM, 400 nM, 800 nM). Posteriormente se transfieren los clones que crecen a concentraciones más elevadas de metotrexato a nuevas placas de 6 pocillos conteniendo concentraciones aún más altas de metotrexato (1 mM, 2 mM, 5 mM, 10 mM, 20 mM). Se repite el mismo procedimiento hasta que se obtienen clones a concentraciones de 100-200 mM. Se analiza la expresión del producto deseado, por ejemplo, mediante SDS-PAGE y transferencia Western o por análisis HPLC en fase
inversa.
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Ejemplo 5
Expresión Procariota y Purificación de Proteína LP-48
Se fabrica fácilmente un vector de expresión adecuado para expresar polipéptidos LP-48 o fragmentos del mismo en una diversidad de células huésped procariotas tal como E. coli. El vector contiene un origen de replicación (Ori), un gen de resistencia a la ampicilina (Amp) útil para seleccionar células que incorporaron el vector tras el procedimiento de transformación, y además comprende las secuencias del promotor T7 y el terminador T7 en unión operativa a una región codificadora del polipéptido LP-48. El plásmido pET11A (obtenido en Novogen, Madison WI) es un plásmido original adecuado. El pET11A es linealizado por restricción con endonucleasas NdeI y BamHI. El pET11A se une a un fragmento de ADN que lleva extremos cohesivos NdeI y BamHI y comprende la región codificadora del gen de LP-48 descrito por SEQ ID Nº 1 o un fragmento del mismo.
El ADN que codifica el polipéptido LP-48 usado en esta construcción puede modificarse ligeramente en el extremo 5' (amino terminal de la proteína codificada) con el fin de simplificar la purificación del producto proteico codificado. Para este objetivo, se inserta un oligonucleótido que codifica 8 residuos histidina tras el codón de inicio ATG. La colocación de los residuos histidina en el extremo amino terminal de la proteína codificada sirve para permitir el procedimiento de purificación de proteínas en una etapa IMAC.
Se transforma un vector de expresión que lleva un marco abierto de lectura (ORF) que codifica un polipéptido LP-48 o fragmento del mismo y cuyo ORF está unido operativamente a un promotor de expresión en E. coli BL21 (DE3) (hsdS gal \lambdaclts857 ind1Sam7nin51acUV5-T7gene 1) usando procedimientos convencionales. Se eligen los transformantes, seleccionados por resistencia a ampicilina al azar y se prueban para verificar la presencia del vector por medio de electroforesis en gel de agarosa usando preparaciones rápidas de plásmidos. Se cultivan las colonias que contienen el vector en caldo L y se purifica el producto proteico codificado por el ORF del vector por medio de cromatografía de afinidad con iones metálicos inmovilizados (IMAC), esencialmente como se describe en la Patente de EEUU Nº 4.569.794.
Brevemente, la columna de IMAC se prepara de la siguiente manera. Se lava una resina quelante libre de metales (por ejemplo, Sepharose 6B IDA, Pharmacia) en agua destilada para eliminar sustancias conservantes y se infunde con un ión metálico adecuado [por ejemplo, Ni (II), Co (II), o Cu (II)] agregando una solución acuosa 50 mM de cloruro metálico o sulfato metálico hasta que aproximadamente el 75% de los espacios intersticiales están saturados con el ión metálico coloreado. Posteriormente la columna está lista para recibir el extracto celular bruto conteniendo el producto proteico recombinante. Tras eliminar las proteínas no unidas y otros materiales lavando la columna con cualquier tampón adecuado, pH 7,5, se eluye la proteína unida en cualquier tampón adecuado a pH 4,3, o de preferencia con un tampón que contiene imidazol a pH 7,5.
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Ejemplo 6
Producción de un Anticuerpo para Polipéptidos LP-48 o Fragmento del Mismo
Se aisla un polipéptido LP-48 sustancialmente puro o fragmento del mismo de células transfectadas o transformadas usando cualquiera de los procedimientos bien conocidos en la técnica, o mediante un procedimiento específicamente descrito en este documento. Se ajusta la concentración de proteína en una preparación final, por ejemplo, por filtración a través de un dispositivo de filtro Amicon de manera que el nivel es de aproximadamente 1 a 5 \mug/ml. Los anticuerpos monoclonales o policlonales pueden prepararse de la siguiente manera.
Los anticuerpos monoclonales pueden prepararse a partir de hibridomas murinos de acuerdo con el método de Kohler y Milstein (Kohler y Milstein Nature 256: 495 (1975)), o un procedimiento modificado del mismo. Brevemente, se inocula en repetidas veces un ratón usando unos pocos microgramos del péptido, polipéptido o polipéptido de fusión, durante un período de unas pocas semanas. Posteriormente se sacrifica el ratón y se aislan las células productoras de anticuerpos del bazo. Se fusionan las células del bazo por medio de polietilenglicol con células de mieloma de ratón. Las células fusionadas que producen anticuerpo se identifican mediante cualquier inmunoensayo adecuado, por ejemplo, ELISA, como se describe E. Engvall, (Meth. Enzymol. 70: 419 (1980)).
Puede prepararse antisuero policlonal mediante técnicas bien conocidas (ver, por ejemplo, J. Vaitukaitis y col., Clin. Endocrinol. Metab. 33: 988 (1971)) que incluyen inmunizar animales adecuados con uno o más de los polipéptidos de fusión de polipéptidos LP-48, o fragmentos de los mismos descritos en este documento. El procedimiento más fiable parece ser administrar pequeñas dosis (por ejemplo, cantidades en nanogramos) de antígeno en múltiples sitios intradérmicamente.
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Ejemplo 7
Construcción del Vector de Expresión LP-48-Flag
Para facilitar la confirmación de la expresión de polipéptido LP-48 (sin usar anticuerpos que reconocen el epitope LP-48), se construyó un vector de expresión bicistrónico (pIG1-LP-48F) por inserción de un fragmento de PCR "sitio de entrada interno de ribosomas"/proteína fluorescente verde potenciada (IRES/eGFP) en el vector de expresión de mamífero pGTD (Gerlitz, B. y col., Biochemical Journal 295: 131 (1993)). Este nuevo vector, llamado pIG1 contiene los siguientes puntos de referencia de secuencia: el promotor GBMT que responde a E1a (D. T. Berg y col., BioTechniques 14: 972 (1993); D. T. Berg y col Nucleic Acids Research 20: 5485 (1992)); un sitio de clonación de ADNc de BclI único; la secuencia IRES del virus de encefalomiocarditis (EMCV); la secuencia codificadora de eGFP (Clontech) (Cormack, y col., Gene 173: 33 (1996)); las secuencias del sitio de empalme de antígeno "t" pequeño de SV40/poliadenilación; el promotor temprano y el origen de replicación de SV40; la secuencia codificadora de dihidrofolato reductasa murina (dhfr); y el marcador de resistencia a ampicilina/origen de replicación pBR322.
Se sintetizaron un par de cebadores conteniendo la secuencia de ADN escindida por la enzima de restricción BcII en su extremo 5' terminal de manera que cuando se usa para amplificar el ADN que codifica el polipéptido LP-48 incorpora la secuencia de ADN que codifica el epitope Flag de 8 aminoácidos en marco con las secuencias de ADN que codifican LP-48 en el extremo 3' terminal del producto amplificado (Micele, R. M. y col., J. Immunol., Methods 167: 279 (1994)). Estos cebadores se usan para amplificar por PCR el ADN que codifica el polipéptido LP-48. Posteriormente se digiere el producto resultante de la PCR (LP-48F) con BcII (sitios de restricción incorporados en los cebadores) y se une al sitio BcII único de pIG1 para generar el plásmido pIG1-LP-48F. Puede confirmarse la orientación y secuencia de nucleótidos del ADNc de LP-48 humano por medio de digestión por restricción y secuenciación de doble hebra del inserto.
De esta manera, puede generarse un vector de expresión que codifica una proteína de fusión LP-48 conteniendo el polipéptido FLAG (SEQ ID Nº 3) fusionado directamente con el extremo C terminal del polipéptido LP-48 maduro. La SEQ ID Nº 4, por ejemplo, muestra los aminoácidos 19-197 de la SEQ ID Nº 2 fusionados con los ocho aminoácidos del epitope del polipéptido marcador FLAG (SEQ ID Nº 3).
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Ejemplo 8
Construcción del Vector de Expresión de LP-48 non-Flag
Con el fin de generar un vector de expresión (pIGl-LP-48) sin Flag, se deleccionó la secuencia de ADN de 24 bases que codifica los ocho aminoácidos del epitope FLAG de la construcción pIG1-LP-48F usando el equipo para mutagenesis Quik Change (Stratagene). Se sintetizó un cebador de 35 bases y su complemento, con identidad con la secuencia de 19 bases vecina a la secuencia FLAG y se usó para cebar la PCR usando el plásmido como molde. Se digirió el producto de PCR con endonucleasa de restricción DpnI para eliminar el ADN de origen, y se transformó el producto digerido en células de E. coli Epicurean XLI-Blue.
Se tomaron los transformantes resistentes a ampicilina y se analizó el ADN del plásmido por digestión por restricción. Se confirmó la deleción precisa de la secuencia de 24 bases secuenciando el ADN de pIG1-LP-48. De acuerdo con la deleción de la secuencia que codifica FLAG, pIG1-LP-48 codifica la expresión del polipéptido LP-48 maduro, de 179 aminoácidos (aminoácidos 19-197 de SEQ ID Nº 2).
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Ejemplo 9
Construcción de Proteínas de Fusión de Inmunoglobulina LP-48 A. Expresión de la fusión de LP-48-FC
Se preparó LP-48 como una proteína de fusión acoplada a una región constante de inmunoglobulina. La región constante de inmunoglobulina puede contener modificaciones incluyendo aquellas que reducen o eliminan la actividad efectora inherente a la estructura de inmunoglobulina. (Ver, por ejemplo, la Publicación PCT Nº WO88/07089, publicada el 22 de Septiembre de 1988). Brevemente, se aplicó extensión superpuesta por PCR para unir ADN que codifica LP-48 al ADN que codifica la bisagra, regiones CH2 y CH3 de IgG1 humana. Esto se realizó como se describe en las siguientes subsecciones.
Se preparó un fragmento de ADN correspondiente a las secuencias de ADN que codifican la totalidad o una porción de LP-48 por medio de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) usando pares de cebadores diseñados para amplificar secuencias que codifican LP-48 con secuencia 5' de ADN para ATG agregada para incorporar un sitio NdeI y un sitio EcoR47III. Un ADNc que codifica toda la extensión sirvió como molde para amplificar LP-48. La amplificación por PCR con estos cebadores generó un fragmento de ADN que codificó la extensión total o una porción de LP-48. La secuencia de IgG1 humana se obtuvo de Genbank (acceso: HUMIGCC4; Takahashi y col., Cell 29: 671-679, 1982). Esta se recopiló en exones y una región secuencia arriba de la región de bisagra natural elegida como sitio de fusión. El cebador 5' se diseñó para incluir una superposición para el amplicon LP-48. El cebador 3' fue complementario a región Fc e incorporó el codón de interrupción de la traducción.
Las reacciones de PCR se prepararon en un volumen final de 100 \mul compuesto de polimerasa Pfu y tampón (Stratagene) conteniendo cebadores(1 \muM cada uno), dNTPs (200 \muM cada uno), y 1 ng de ADN molde.
Posteriormente se escindió el fragmento resultante con NheI y Eco4711 que reconocen los sitios únicos incorporados en el cebador de PCR hacia adelante de la primera reacción de PCR y el cebador de PCR inverso de la segunda reacción de PCR. Posteriormente se clonó el fragmento digerido en un vector de expresión, pJB02 que también se trató con estas enzimas de restricción.
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La clonación dio como resultado clones que contienen la fusión LP-48-Fc. La secuencia puede confirmarse por medio de secuencias de ADN.
B. Aislamiento de clones estables
Primero, se cultivaron células 293T y se realizó una transfección transitoria usando lipofectamina (GIBCO-BRL). La caracterización del sobrenadante reveló una proteína del tamaño esperable para un dímero del LP-48-Fc, confirmando de esta manera la integridad de la construcción. Se confirmó la expresión de la proteína por medio de transferencia Western usando un anticuerpo para IgG1 humana.
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Ejemplo 10
Purificación a Gran Escala de Polipéptidos LP-48
La producción a gran escala de polipéptidos LP-48 se efectúa cultivando en primer lugar clones estables que expresan LP-48 en varias centrífugas de 10 litros. Tras alcanzar confluencia, se incuban las células durante otros 2-3 días para secretar la cantidad máxima de LP-48 en el medio. El medio conteniendo el polipéptido LP-48 se ajusta a 0,1% CHAPS y se concentra en un sistema de filtración tangencial Amicon ProFlux M12 hasta 350 ml. Se centrifuga el medio concentrado a 19.000 rpm (43.000 g) durante 15 minutos y se pasa a través de una columna SP-5PW TSK-GEL (21,5 mm x 15 cm; TosoHaas) a un caudal de 8 ml/min. Se lava la columna con tampón A (20 mM MOPS, 0,1% CHAPS, pH 6,5) hasta que la absorbancia (280 nm) regresa al valor basal y se eluyen las proteínas unidas con un gradiente lineal desde 0,1 M hasta 0,3 M NaCl (en tampón A) desarrollado durante 85 minutos. Se combinan las fracciones que contienen polipéptido LP-48 y se pasan por una columna (7,5 mm x 7,5 cm) de Heparina-5PW TSK-GEL equilibrada en tampón B (50 mM Tris, 0,1% CHAPS, 0,3 M NaCl, pH 7,0). Se eluye la proteína unida con un gradiente lineal desde 0,3 M hasta 0,1 M NaCl (en tampón B) desarrollado durante 60 minutos. Se combinan las fracciones conteniendo polipéptido LP-48 y se pasan por una columna de 1 cm x 15 cm Vydac C4 equilibrada con 0,1% TFA/H_{2}O. Se eluye el polipéptido LP-48 unido con un gradiente lineal desde 0 hasta 100% de CH_{3}CN/0,1% TFA. Se analizaron las fracciones conteniendo polipéptido LP-48 por SDS-PAGE y resultaron tener una pureza mayor al 95% y se dializaron contra 8 mM NaPO_{4}, 0,5 M NaCl, 10% glicerol, pH 7,4.
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Ejemplo 11
Producción de Ratones Transgénicos que Expresan LP-48
Se cortó el fragmento del gen de LP-48 de un vector DHFR por medio de digestión con Asc I y Sal I y se purificó en gel. Posteriormente se unió este fragmento a los sitios MluI y XhoI del plásmido pLIV.7 (provisto por John Taylor, The J. David Gladstone Institutes) generando el plásmido pLIV7-LP48. El plásmido pLIV.7 está descrito por Fan, J. y col., cuando se usó para crear el plásmido pLivhHL1 (Fan, J. y col, Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 8724, (1994)). pLiv.7 es idéntico a pLivhHL1 con la secuencia HL (lipasa hepática) eliminada y contiene el promotor del gen apo E/región vecina a 5' y una secuencia potenciadora hepática llamada región de control hepático (HCR). Para microinyección en embriones, se cortó un fragmento de ADN de 6,5 kb que abarca el gen de fusión: promotor del gen Apo E-LP-48-región del control hepático (HCR) del plásmido pLIV7-LP48 por digestión con SalI y SpeI y se purificó mediante electroforesis en gel y extracción con perlas de vidrio.
Los ratones transgénicos se generaron usando técnicas establecidas (Hogan, B. y col., (1986) Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory, N. Y.) modificadas por Fox y Solter (Fox y Solter, Mol. Cell. Biol. 8: 5470, (1988)). Brevemente, se microinyectó el fragmento de ADN de 6,5 kb que abarca el gen de fusión: promotor del gen Apo E-LP-48-HCR en los pronúcleos de embriones machos en la etapa de una célula fertilizados de novo (cigotos) de la cepa FVB/N. Se cultivaron los embriones in vitro durante la noche para permitir el desarrollo hasta la etapa de dos células. Posteriormente se trasplantaron los embriones de dos células en los oviductos de ratones seudopreñados de cepa CD-1 para permitir el desarrollo hasta término. Para probar la presencia del transgen en las crías recién nacidas de ratón se extirpó una pequeña parte del dedo de la pata de cada animal y se digirió con proteinasa K para liberar los ácidos nucleicos. Se sometió subsiguientemente una muestra del extracto a análisis PCR usando cebadores específicos de LP-48 humano para identificar ratones "fundadores" que contienen el transgen. Se criaron los ratones transgénicos fundadores para producir líneas estables de transgénicos con niveles plasmáticos de polipéptidos LP-48 desde 2 ng/ml hasta 100 \mug/ml dependiendo de la línea.
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Ejemplo 12
LP-48 Protege Contra el Choque Séptico Inducido por LPS en Ratones
Este ejemplo demuestra que los polipéptidos LP-48 pueden proteger contra el choque séptico inducido por LPS en ratones. Estos datos indican que los polipéptidos LP-48 son útiles en la prevención y el tratamiento de tales
afecciones.
Se administraron 175 \mug/ratón de LPS a 10 ratones BALB/c de 10 semanas de vida (Harlan, Indianapolis) por inyección intravenosa (en la vena lateral de la cola) para inducir sepsis y una hora más tarde, se inyectó por vía intravenosa (1) polipéptido LP-48 humano (50 \mug), o (2) 50 \mug de SAB como control, respectivamente. Se determinaron las tasas de supervivencia de los ratones 24, 48 y 72 horas tras la inyección con LPS. El polipéptido LP-48 demostró una tasa de supervivencia relativa de 100% en un experimento y 80% en otro experimento. La inyección de SAB no mostró protección significativa en este modelo. El polipéptido LP-48 mostró similar protección cuando se inyectó el polipéptido LP-48 por vía subcutánea a ratones 2 horas antes de la exposición a LPS.
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Ejemplo 13
Los Ratones Transgénicos LP-48 están Protegidos de la Muerte Inducida por LPS
Se expresó LP-48 humana en ratones FVB de acuerdo con el Ejemplo 11 y la proteína LP-48 fue detectable por Elisa en el plasma de ratones LP-48. Se inyectaron 175 \mug de LPS por vía intravenosa a ratones transgénicos LP-48 o ratones de tipo salvaje FVB de edad coincidente. Se determinaron las tasas de supervivencia de los ratones 24, 48 y 72 horas tras la inyección de LPS. Los ratones transgénicos LP-48 mostraron una tasa de supervivencia relativa del 100% en dos experimentos separados.
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Ejemplo 14
Los Polipéptidos LP-48 Inhiben los Aumentos de Secreción de IFN-\gamma, IL-12, TNF-\alpha, e IL-6 Inducidos por LPS
Durante la endotoxemia, las citoquinas tienen un papel central en el proceso de la enfermedad (Dinarello, C. A., 1996, Curr. Top. Microbiol. Immunol.). Las citoquinas proinflamatorias IL-12, IFN-\gamma y TNF-\alpha son citoquinas clave de la reacción generalizada Shwartzman (Ozmen, L. M. y col., 1994, J. Exp. Med.180: 907).TNF-\alpha, IL-12 y IFN-\gamma son rápidamente inducidas tras la administración de LPS y estos factores contribuyen a la letalidad inducida por endotoxinas (Gutierrez-Ramos J. C. y col., 1997, Immunol. 135: 3972).TNF-\gamma es el mediador primario de mortalidad (Pfeffer, K., Cell 73: 457). IFN-\gamma parece actuar promoviendo respuestas aumentadas al TNF, en parte aumentando la síntesis de TNF y de sus receptores (Doherty, G. M., y col., 1992, J. Immunol. 149: 1666). IL-12 también puede jugar un papel crítico durante el choque por endotoxinas, primeramente a través de su función como inductor de IFN-\gamma (Eur. J. Immunol. 25: 672,1995). Se inyectaron 175 \mug/ratón de LPS a ratones FVB de tipo salvaje o ratones FVB transgénicos LP-48 de edades coincidentes por vía intravenosa. Tal dosis de LPS causó inflamación aguda en los ratones y una tasa de muerte de 90% a 100% en los experimentos. En respuesta al tratamiento de LPS, se sintetizaron muchas citoquinas proinflamatorias durante las primeras horas. Se recogió plasma a 0, 1, 3, 6 y 9 horas post inyección de LPS. Se analizaron los niveles de TNF-\alpha, IFN-\gamma, IL-12, IL-6, IL-1\beta, GM-CSF, IL-10, e IL-18 usando procedimientos tradicionales de ELISA. Los resultados demostraron que el polipéptido LP-48 redujo significativamente los niveles de IFN-\gamma, IL-12, y GM-CSF en el plasma de los ratones. Más aún, los niveles de TNF-\alpha e IL-6 disminuyeron moderadamente en ratones LP-48 comparado con ratones WT a 6 y/o 9 horas post tratamiento con polipéptido LP-48. En conclusión LP-48 inhibe la secreción de IL-12, IFN-\gamma y GM-CSF, y también disminuye los niveles de IFN-\gamma e IL-6 en el modelo LP-48. La evidencia provista aquí demuestra que la administración de polipéptido LP-48 puede inhibir la inflamación y puede ser un tratamiento eficaz para tratar enfermedades inflamatorias en seres humanos incluyendo, pero no limitando a, diabetes tipo I, esclerosis múltiple, fallo hepático, choque séptico, sepsis, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica (SIRS), daño por isquemia-reperfusión, mortalidad por endotoxinas, artritis, daño pulmonar, enfermedad intestinal inflamatoria, enfermedad de Crohn, SDRA, o cualquier enfermedad asociada con superproducción de citoquinas proinflamatorias incluyendo IL-12, IFN-\gamma, GM-CSF, IL-6, y
TNF\alpha.
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Ejemplo 15
LP-48 Reduce la Apoptosis en Células Endoteliales Humanas
Sin estar ligados a ninguna teoría en particular, los efectos del polipéptido LP-48 previniendo el choque séptico inducido por LPS (Ejemplo 12) y muerte (Ejemplo 13) pueden haber ocurrido en parte a través de la inhibición de apoptosis de células endoteliales. Los estudios de afecciones médicas consistentes con sepsis y daño pulmonar agudo indican que la exposición a LPS puede dar como resultado la apoptosis de células endoteliales in vivo (Stefanec, Chest 117: 841 (2000)).
Se examinaron los efectos del polipéptido LP-48 en la apoptosis de células endoteliales en un ensayo de apoptosis en células epiteliales de vena umbilical humana (HUVEC). In vitro, muchas células endoteliales humanas son susceptibles de sufrir apoptosis por TNF\alpha sólo en presencia de inhibidores de transcripción de ARN o inhibidores de síntesis de proteínas (tales como cicloheximida). La supervivencia de células HUVEC tras la exposición a TNF\alpha depende de la síntesis de proteínas citoprotectoras. Los inhibidores de síntesis de proteínas previenen la síntesis de estas proteínas tras la exposición a IL-1, LPS, o TNF\alpha (Zen y col, J. Biol. Chem. 274: 28808 (1999); Polunovsky y col, Exp. Cell Res. 214: 584 (1994)).
Para preparar células para un ensayo de apoptosis, se cultivaron células endoteliales de vena umbilical humanas (HUVEC) combinadas (P180, lote Nº9F2003) (Clonetics, San Diego, CA) en medio de crecimiento endotelial (EGM) con 2% FBS (Clonetics), y se mantuvieron a 37ºC, 5% CO_{2}, 95% de humedad relativa. Tras dos a seis pasajes celulares, se sembraron las células HUVEC a razón de 1 x 10^{5} células/pocillo en placas de cultivo tisular de 6 pocillos con EGM completo (3 ml/pocillo).
Tras 24 horas de incubación, se cambió el medio en todos los pocillos (3 ml/pocillo) y se agregó un polipéptido de fusión LP-48-FLAG (que contenía el epitope FLAG fusionado con el extremo C terminal de LP-48 nativo, como se describió en el Ejemplo 7) a los pocillos adecuados a 100 o 200 ng/ml durante una incubación de 16 horas previo a la inducción de apoptosis.
Se indujo la apoptosis por agregación de cicloheximida (CHX) y TNF\alpha. Se administró CHX (ICN Biomedicals) preparada como una solución madre de 5 mg/ml en MeOH a las células a 10 \mug/ml, seguido por incubación durante 30 minutos. Tras la incubación en CHX, se administró a las células TNF\alpha recombinante (R+D Systems, Minneapolis, MN) a 100 ng/ml durante una incubación de 24 horas. Se indujo apoptosis en células en presencia o en ausencia de LP-48. Los controles negativos incluyeron células, CHX solo y TNF\alpha solo.
Tras la incubación con TNF\alpha, se recogió el medio celular (que contenía células separadas) en tubos de base redonda de 12 x 75 mm de propileno Falcon. Para recoger las células unidas, se agregó 1 ml de trispsina/EDTA (0,25%/1 mM; GIBCO BRL Life Technologies) previamente calentado a las monocapas durante una incubación de 3 minutos a temperatura ambiente. Se inactivó la tripsina agregando 0,5 ml de Solución de Neutralización de Tripsina (TNS, Clonetics) calentada previamente. Se dispersaron las células tripsinadas usando una pipeta para tomarlas y soltarlas, posteriormente se combinaron con el medio que contenía las células separadas. Se centrifugaron las células a 1000 rpm, 5 minutos a temperatura ambiente.
Se analizó la apoptosis en las células por medio de citometría de flujo. Se lavaron los sedimentos celulares y se agitaron en vórtex en 400 \mul de PBS Dulbecco frío (sin calcio y sin magnesio) (Life Technologies) conteniendo 0,1% BSA. Se sedimentaron las células como anteriormente y se fijaron agregando (y mezclando bien) 400 \mul de Cytofix/Cytoperm (BD Pharmingen). La fijación se realizó sobre hielo a 4ºC durante al menos 45 minutos. Tras la fijación, se sedimentaron las células y se lavaron (con vórtex) en 300 \mul de 1 X PERMWASH (BD Pharmingen). Se centrifugaron nuevamente las células y se eliminó el sobrenadante. Se aplicó una solución de anticuerpo anti-caspasa 3 activa (40 \mul) (BD Pharmingen anticaspasa 3 activa de conejo conjugado con FITC, monoclonal, diluido 1:2 en 1 X PERMWASH) a los sedimentos celulares. Se incubaron las células con el anticuerpo a 4ºC en la oscuridad durante 30 minutos a 2 horas. Posteriormente se agregó PBS/SAB frío y se agitó bien con vórtex previo al análisis de selección celular por fluorescencia activada (FACS). A continuación se realizó el análisis FACS en un Citómetro de Flujo COULTER™ EPICS XL-MCL (Coulter). Se excluyeron las células muertas y se registraron 10.000
acontecimientos.
Los resultados del análisis FACS se muestran en la Tabla 2. El porcentaje medio de tinción con anticaspasa 3 activa (es decir, el porcentaje medio de fluorescencia verde de muestras por duplicado menos el valor de fondo obtenido a partir de células teñidas, sin tratar) se muestra, junto con el error estándar. Se realizaron comparaciones estadísticas (usando una prueba-t) entre células apoptóticas con o sin pretratamiento con LP-48. Las células HUVEC pretratadas con LP-48 mostraron una reducción significativa de apoptosis en comparación con HUVEC no tratadas con proteína o HUVEC tratadas con una proteína control, no relacionada (VEGF o LP111). Estos resultados demuestran que
LP-48 puede reducir la apoptosis en células endoteliales.
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Ejemplo 16
LP-48 Reduce la Apoptosis Inducida por Estaurosporina en Células Endoteliales
Como se describió en el Ejemplo 15, puede inducirse apoptosis de células endoteliales in vitro usando cicloheximida y TNF\alpha. Alternativamente, puede inducirse apoptosis en células endoteliales in vitro por otros medios incluyendo, pero no limitando a, el uso de estaurosporina, lipoproteína de baja densidad oxidada y/o radiación ionizante. Por ejemplo, la lipoproteína de baja densidad oxidada, que induce cambios tempranos asociados con
TABLA 2
3
aterosclerosis, ha sido usada para inducir apoptosis en HUVEC (Harada-Shiba y col, J. Biol. Chem. 273: 9681 (1998)). La radiación ionizante induce apoptosis in vitro en células microvasculares y macrovasculares humanas de una manera potenciada por la presencia de LPS (Eissner y col., Blood, 86: 4184 (1995)). Puede también usarse radiación ionizante para inducir apoptosis in vivo. En estudios de radiación intestinal, se observó que ratones irradiados sufrieron apoptosis en células endoteliales microvasculares en respuesta a la radiación ionizante (Paris y col., Science 293: 293
(2001)).
Para examinar más la capacidad de LP-48 de inhibir la apoptosis en células endoteliales, se probó el polipéptido LP-48 en un ensayo en el que se indujo apoptosis con estaurosporina y se analizó usando el ensayo de apoptosis APOPercentage™ (Biocolor Ltd., Belfast, Irlanda del Norte). En este ensayo, se cultivaron células HUVEC como se describió anteriormente en el Ejemplo 15 y se sembraron a razón de 3 x 10^{4} células por pocillo en placas de 96 pocillos. Se agregó el polipéptido de fusión LP-48-FLAG (que contenía el epitope FLAG fusionado con el extremo C terminal de LP-48 nativa, como se describió en el Ejemplo 7) a los pocillos adecuados a 100 o 200 ng/ml durante una incubación de 16 horas previo a la inducción de apoptosis. La apoptosis se indujo tratando las células con 1 \mug/ml de estaurosporina (Sigma) durante 1 hora. Se prepararon las células y se tiñeron de acuerdo con las instrucciones del fabricante del ensayo de apoptosis APOPercentage™ (BiocolorLtd., Belfast, Irlanda del Norte).
Como se muestra en la Tabla 3, las células HUVEC tratadas con proteína LP-48 y estaurosporina sufrieron significativamente menos apoptosis que las HUVEC tratadas con estaurosporina en ausencia de proteína LP-48. Los resultados de este ensayo de apoptosis con estaurosporina además demuestran que LP-48 puede inhibir la apoptosis de células endoteliales. Estos resultados, junto con los resultados del ensayo de apoptosis con TNF\alpha y CHX del Ejemplo 15, indican
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TABLA 3
5
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TABLA 4
6
que la proteína LP-48 puede generalmente inhibir la apoptosis de células endoteliales independientemente del medio por el que se induce la apoptosis.
La capacidad de la proteína LP-48 para inhibir la apoptosis en células endoteliales sugiere que la capacidad de la proteína LP-48 para proteger ratones contra el choque séptico inducido por LPS puede atribuirse a la capacidad de LP-48 para reducir o prevenir al apoptosis en células endoteliales. Por consiguiente, la administración del polipéptido LP-48 puede ser un tratamiento eficaz para tratar afecciones médicas caracterizadas por apoptosis en células endoteliales, incluyendo, pero no limitando a, aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, sepsis, bacteriemia por gram negativos, respuestas alérgicas, enfermedades alérgicas autoinmunes, diabetes tipo 1, insulitis dependiente de Th1, inflamación, esclerosis múltiple, artritis reumatoide, enfermedad intestinal inflamatoria, fallo hepático, SDRA, vasculopatía por aloinjerto y afecciones o síntomas relacionados con las mismas.
Ejemplo 17 LP-48 se Une a la Superficie Celular de las Células Endoteliales
Se examinaron células HUVEC para observar la capacidad de unir polipéptidos LP-48 en un ensayo de unión usando polipéptidos LP-48 y anticuerpos anti LP-48. Se expresó la proteína LP-48 y se purificó de acuerdo con los Ejemplos 7 y 10. Se cultivaron células HUVEC como se describió en el Ejemplo 15 y se sembraron a razón de 5 x 10^{4} células por pocillo en una placa de 96 pocillos. Se bloquearon las células con suero de caballo al 4% en PBS, seguido por incubación con 5 \mug/ml de LP-48 durante dos horas. Posteriormente se lavaron las células tres veces y se incubaron con anticuerpos anti LP-48 o con anticuerpos control contra una proteína no relacionada durante 1 hora. A continuación se lavaron extensamente las células y se detectó la unión de anticuerpos por medio de radioinmunoensayo usando ^{125}I-proteína A.
Como se muestra en la Tabla 4, se detectaron específicamente anticuerpos para LP-48 unidos a HUVEC incubadas con proteína LP-48, mientras que se observó muy poca o ninguna unión de anticuerpos para LP-48 aplicados a HUVEC no incubadas con la proteína LP-48. También, los anticuerpos control mostraron poca o ninguna unión a HUVEC en presencia o en ausencia de proteína LP-48. Estos resultados demuestran que LP-48 puede unirse específicamente a la superficie celular de HUVEC.
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Ejemplo 18
Unión de Polipéptido LP-48 Específica de Tejido
Se usaron polipéptidos LP-48 para seleccionar la presencia de su receptor en tejidos humanos. Se expresó la proteína LP-48 y se purificó de acuerdo con los Ejemplos 7 y 10, respectivamente. Se fijaron secciones de tejidos humanos con paraformaldehído. Para los ensayos de unión, se bloquearon tejidos con suero de caballo al 2% y se incubaron con 2, 10, o 20 \mug/ml de polipéptido LP-48 humano durante 2 horas. Posteriormente se lavaron los portaobjetos 3 veces con PBS y a continuación se incubaron con anticuerpos anti LP-48 o anti FLAG. Se lavaron los portaobjetos 3 veces con PBS y se incubaron con anticuerpos secundarios conjugados con fluorescencia. Se representó la intensidad de fluorescencia específica tras la sustracción del valor obtenido para el control negativo IgG. El polipéptido LP-48 se unió específicamente al páncreas, hígado, bazo, timo, pulmón, estómago, placenta, vejiga, tejido adiposo, tejido adrenal, tiroides, apéndice y ganglio linfático.
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Ejemplo 19
Identificación de Proteínas de Unión de LP-48 Incluyendo Receptores Naturales de LP-48
Pueden usarse polipéptidos LP-48 para seleccionar moléculas que se unen a LP-48 o moléculas a las que se une LP-48. Las moléculas que se unen a LP-48 pueden ser agonistas o antagonistas de LP-48. Incluyen anticuerpos, oligonucleótidos, proteínas (receptores) o pequeñas moléculas.
Por ejemplo, puede incubarse LP-48 marcado con flag con lisados celulares de células que se sospecha expresan receptores de LP-48 en tampón conteniendo 10 mM Tris, 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 0,5% NP-40 e inhibidores de proteinasa (una píldora cada 50 ml de tampón, Boehringer Mannheim), a 4ºC durante 4 horas. Pueden recuperarse los complejos por centrifugación, lavarse con 20 veces el volumen de tampón de unión y eluirse en fracciones con tampón Tris-Glicina (pH 2,5). Puede separarse una alícuota de cada fracción por electroforesis en gel de poliacrilamida. Puede teñirse el gel con tinción de plata de acuerdo con las instrucciones del fabricante (equipo de tinción de plata de Novex; San Diego, CA). Las muestras combinadas que tienen bandas positivas pueden combinarse juntas y concentrarse. Las muestras combinadas pueden separarse nuevamente en un gel de poliacrilamida desnaturalizante y transferirse a una membrana PVDF. Las proteínas que se unen a polipéptidos LP-48 pueden identificarse específicamente por microsecuenciación de acuerdo con procedimientos conocidos por los expertos en la técnica.
Alternativamente, puede(n) identificarse receptor(es) de LP48 usando clonación de expresión (Kitamura, Intl. J. of Hematology, 67: 351-359 (1998)).
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Ejemplo 20
Uso de Polipéptidos LP-48 para Tratar Diabetes Tipo 1
Se adquirieron ratones NOD/Bom hembra en Jackson Lab. (Maine) de 9 semanas de edad y se mantuvieron en las instalaciones para animales bajo condiciones y dieta convencional. Para acelerar el desarrollo de diabetes, se trataron los ratones con Ciclofosfamida (250 mg/kg i.p.) a los 70 días de vida. Un grupo de ratones recibió 50 \mug/ratón/día de LP-48 por inyección subcutánea y otro grupo de ratones recibió 50 \mug/ratón/día de SAB. Se analizó diariamente la glucosa urinaria y se detectó hiperglucemia por medio de determinaciones de glucosa en sangre. Se considera a los animales diabéticos cuando los niveles de glucosa hallados están por encima de 16,7 mmol/litro determinados por el procedimiento con hexoquinasa. Los ratones tratados con SAB fueron diagnosticados con diabetes 10-11 días tras la inyección de Ciclofosfamida. Se sacrificaron los ratones en los días 1, 3, 6 y 9 tras la inyección con Ciclofosfamida para análisis de páncreas y bazo.
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Ejemplo 21
Uso de Polipéptidos LP-48 para Tratar Enfermedad Hepática
Se tomaron ratones BALB/c (Harlan, Indianapolis) para cada grupo experimental (6 ó 12 animales) y se les inyectó por vía intravenosa (vena lateral de la cola) 6 mg de D (+) Galactosamina (Sigma, 39F-0539) en 100 \mul de PBS (GIBCOBRL) y 3 \mug de Lipopolisacárido de E. coli 026:B6 (LPS) (Difco, 3920-25-2) en 100 \mul de PBS. Una hora más tarde, se administró a los animales una inyección intravenosa de (1) LP-48 (50 \mug) o (2) control SAB (50 \mug), respectivamente. Se determinaron las tasas de supervivencia de los ratones tratados 24 horas tras la inyección de LPS. Los polipéptidos LP-48 protegieron al 100% de los ratones de la muerte inducida por LPS y D-galactosamina. En el mismo experimente, ratones de tipo salvaje de edades coincidentes tuvieron una mortalidad del 71%. El tratamiento con SAB no mostró protección significativa en este modelo.
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Ejemplo 22
Uso de Polipéptidos LP-48 para Tratar Artritis Reumatoide (AR)
De acuerdo con el modelo de artritis inducida por colágeno (CIA), pueden inmunizarse ratones DBA/1 con colágeno bovino tipo II en adyuvante y tratarse diariamente tras el establecimiento de la enfermedad con polipéptidos LP-48 recombinantes humanos o con solución salina. Se controla la hinchazón de las patas de los ratones y se asigna una puntuación clínica. También se realiza análisis histológico. El tratamiento de CIA establecida con polipéptidos LP-48 puede ser eficaz inhibiendo la hinchazón de las patas así como la progresión de la enfermedad definida por la puntuación clínica de cartílago.
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Ejemplo 23
Uso de Polipéptidos LP-48 para Tratar Enfermedades Autoinmunes Incluyendo Esclerosis Múltiple
Se inmunizan ratas por inyección subcutánea en la parte posterior de las patas con 0,1 ml de epitope MBP en PBS (1,5 mg/ml) emulsionado con igual volumen de CFA. Un grupo de animales recibe 3 mg/kg/día de LP-48 por inyección subcutánea, y otro grupo recibe SAB control. Posteriormente se controla las ratas diariamente en busca de signos clínicos por un observados cegado para el protocolo del tratamiento. La puntuación asignada a EAE es la siguiente; 0, clínicamente normal; 1, cola fláccida; 2, parálisis de miembros posteriores; y 3, parálisis de miembros anteriores y posteriores.
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Ejemplo 24
Uso de Polipéptidos LP-48 para Tratar Enfermedades Intestinales Inflamatorias
Se adquirieron ratones SJL/L macho de 5-6 semanas de vida, libres de patógenos en Jackson Lab. Se obtuvo Ácido Trinitrobencensulfónico (TNBS) en Sigma-Aldrich. Se indujo colitis por TNBS como se describió anteriormente (Neurath, M. F., y col, 1995, J. Exp. Med. 182: 1281-1290; Kitani, A. y col 2000, J. Exp. Med. 192: 41-52). Brevemente, se administraron 1,5-2,0 mg de TNBS disuelto en etanol 50% por recto. Siete días más tarde, los ratones perdieron peso continuamente y mostraron otras características clínicas de colitis crónica. Para el estudio de prevención de inducción de colitis con TNBS, se administra LP-48 por inyección subcutánea a 2 mg/kg/día 7 días más tarde durante una semana. Un grupo control está constituido por ratones recibiendo etanol sin TNBS. Se controla el peso de cada ratón cada 24 horas, y se sacrifican los ratones en múltiples puntos de tiempo para evaluar los hallazgos histológicos y la producción de citoquinas.
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Ejemplo 25
Prueba In Vivo de LP-48 para el Tratamiento o Prevención de SDRA
La apoptosis descontrolada y la inflamación pueden llevar al síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) o, si están involucrados múltiples órganos, a sepsis. SDRA se encuentra con más frecuencia con otras enfermedades serias. Treinta y ocho por ciento (38%) de los casos de SDRA se producen en pacientes con sepsis. Los esfuerzos en la investigación de SDRA se han enfocado en la producción de citoquinas, específicamente TNF-\alpha, IL-1, IL-6, e IL-8, algunas de las cuales están elevadas durante el SDRA. Los tratamientos experimentales que giran en torno al antagonismo de citoquinas incluyeron prostaglandina E1, anti-TNF, antioxidantes y antiproteasas. Los tratamientos experimentales incluyen la administración de corticoides, terapia ventilatoria (PEEP), terapia de reemplazo de tensioactivos y terapia de inhalación de óxido nítrico. Desafortunadamente, se ha observado muy poco o ningún beneficio clínico con los tratamientos experimentales hasta la fecha. Actualmente no hay tratamiento farmacológico aprobado por la FDA para SDRA.
SDRA y sepsis se caracterizan por una superactivación de las vías de citoquinas donde se produce apoptosis masiva y/o inflamación de células en los pulmones y múltiples órganos, respectivamente. Los conejos expuestos a hiperoxia (100% O_{2}) durante 64 horas desarrollan síntomas clínicos que se han reconocido como muy similares a los de SDRA en humanos. Por ejemplo, una variable molecular para el modelo de hiperoxia es la permeabilidad alveolar aumentada para solutos, que puede cuantificarse. Por consiguiente, para determinar la utilidad de polipéptidos LP-48 como profilaxis (previo a la exposición) y/o tratamiento (previo, durante y/o tras la exposición), puede exponerse a los conejos a hiperoxia para inducir la sintomatología de SDRA, tratarlos con polipéptidos LP-48, y medir la permeabilidad de solutos a través del epitelio alveolar. Generalmente se administran polipéptidos LP-48 en diversas concentraciones en diferentes tiempos. Por ello, de acuerdo con una forma de realización de la presente invención, los polipéptidos LP-48 pueden ser útiles para mejorar la función pulmonar en pacientes con sepsis y/o SDRA y la medida de la función pulmonar puede incluir, pero no limitarse a, transporte de fluidos a través de los alvéolos.
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Ejemplo 26
Ensayos para Proliferación y Actividad de Células T
Puede medirse la actividad funcional de polipéptidos LP-48 y/o los efectos de anticuerpos que reconocen LP-48 en un ensayo adecuadamente modificado de secreción de citoquinas y proliferación de células T. Se siembran células T esencialmente purificadas de bazo o nódulos linfáticos (4 x 10^{5}) en 200 \mul de medio RPMI y 10% FBS y se siembran por triplicado en placas de 96 pocillos recubiertas con diferentes concentraciones de anti-CD3/anti-CD28, ConA, PHA o PMS ionomicina en presencia o en ausencia de LP-48. Tras 24, 48 ó 72 horas, se recogen los sobrenadantes para análisis de citoquinas y se pulsan las células durante 12 horas con 1 \muCi de [3H] timidina. Se cuantifica la incorporación de timidina usando un contador de centelleo.
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Ejemplo 27
Ensayos para Proliferación de Macrófagos y Secreción de Citoquinas
Puede medirse la actividad funcional de los polipéptidos LP-48 y/o los efectos de anticuerpos que reconocen LP-48 en un ensayo adecuadamente modificado de proliferación de macrófagos y secreción de citoquinas. Se siembran macrófagos esencialmente purificados de peritoneo, bazo o hígado (1 x 10^{5}) en 200 \mul de medio RPMI y 10% FBS y se siembran por triplicado en placas de 96 pocillos recubiertas con diferentes concentraciones de LPS en presencia o en ausencia de LP-48. Tras 24, 48 ó 72 horas, se recogen los sobrenadantes para análisis de citoquinas y se pulsan las células durante 12 horas con 1 \muCi de [3H] timidina. Se cuantifica la incorporación de timidina usando un contador de centelleo.
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Ejemplo 28
Efecto de los Polipéptidos LP-48 en el Cebado de Células T y en la Producción de Citoquinas en Ratones de Tipo Salvaje y en Ratones LP-48 Transgénicos
Puede medirse la actividad funcional de los polipéptidos LP-48 y/o los efectos de anticuerpos que reconocen LP-48 en un ensayo adecuadamente modificado de cebado de células T y producción de citoquinas. Esencialmente, se inmunizan ratones transgénicos LP-48 y WT de seis semanas de edad (cuatro ratones en cada grupo) con 100 \mug de KLH o HEL en adyuvante completo de Freund (CFA) en la parte posterior de las patas. Se purifican células T CD4+ de los nódulos linfáticos drenados y se cultivan en presencia de células presentadoras de antígeno (APC), diferentes concentraciones de KLH o HEL, y en presencia o en ausencia de LP-48. Se aislan APCs de los bazos de ratones transgénicos LP-48 o WT de seis semanas de edad y se irradian (3.000 rads). Se prueban las respuestas de memoria de células T. Se ensaya por medio de ELISA la secreción de citoquinas por células T CD4+ de ratones inmunizados con KLH. Para determinar si el mecanismo de respuesta observado con el tratamiento con LP48 se produce a nivel de APC o de respuesta intrínseca hiperproliferativa de células T CD4+, se examinan células T CD4+ purificadas cebadas con KLH de ratones transgénicos LP-48 y ratones de tipo salvaje para evaluar su respuesta de memoria en presencia de APC de tipo salvaje o transgénicas LP-48.
Se ensayan los sobrenadantes de cultivo de respuestas de memoria de células T por ELISA para la producción de citoquinas. Se observan los niveles de producción de citoquinas Th1 y Th2 con el fin de determinar si LP-48 está involucrado de manera crítica en ambas diferenciaciones Th1 y Th2 durante las respuestas de memoria.
<110> ELI LILLY AND COMPANY
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<120> Procedimientos para usar Un polipéptido relacionado con IL-17 Humano Para Tratar Enfermedad
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<130> X-14089
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<160> 4
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<170> PatentIn versión 3.1
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<210> 1
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<211> 591
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<212> ADN
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<213> Homo sapiens
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<220>
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<221> CDS
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<222> (1)..(591)
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<223>
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<400> 1
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7
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<210> 2
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<211> 197
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<212> PRT
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<213> Homo sapiens
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<400> 2
8
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<210> 3
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Artificial/desconocido
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<220>
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<221> PÉPTIDO
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<222> (1)..(8)
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<223> Epitope Flag
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<400> 3
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\sa{Asp Try Lys Asp Asp Asp Asp Lys}
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<210> 4
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<211> 187
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<212> PRT
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<213> Homo sapiens
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<400> 4
9
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Claims (5)

1. El uso de un polipéptido que comprende los aminoácidos 19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 en la fabricación de un medicamento para tratar o prevenir una afección mediada por inflamación en un mamífero, en el que dicho trastorno se selecciona de sepsis, choque séptico, síndrome de respuesta inflamatoria sistémica y síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA).
2. El uso de un polipéptido que comprende los aminoácidos 19-197 del LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 en la fabricación de un medicamento para tratar o prevenir una afección asociada con la apoptosis de células endoteliales en un mamífero, en el que dicha afección se selecciona de aterosclerosis, hipertensión, fallo cardiaco congestivo, hipertensión pulmonar primaria, síndrome de distrés respiratorio agudo (SDRA) y vasculopatía por aloinjerto.
3. El uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que dicho polipéptido comprende una secuencia de aminoácidos de LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2.
4. El uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que dicho polipéptido es una proteína de fusión que comprende los aminoácidos 19-197 de LP-48 como se muestra en SEQ ID Nº 2 y una secuencia de dominio constante de inmunoglobulina.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 4 en el que el polipéptido LP-48 comprende una secuencia de aminoácidos como se muestra en SEQ ID Nº 2.
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