ES2270540T3 - Composicion para el tratamiento de infecciones de staphylococcus aureus. - Google Patents

Composicion para el tratamiento de infecciones de staphylococcus aureus. Download PDF

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Abstract

Una composición que comprende un polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que comprende la fórmula general Y (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W ó I.

Description

Composición para el tratamiento de infecciones de Staphylococcus aureus.
Antecedentes de la invención
El Staphylococcus aureus produce enfermedades sobre todo a través de la producción de factores de virulencia tales como las hemolisinas, enterotoxinas y la toxina del síndrome del shock tóxico. La síntesis de los factores de virulencia en el S. aureus está controlada por una molécula reguladora del ARN, la RNAIII (Novick, y col., EMBO J. 12, 3967 (1993), Balaban y col., FEMS Microbiol. Letts. 133, 155 (1995), Moerfeldt y col., EMBO J. 14, 4569 (1995)), codificada por el locus agr. El gen rnaiii del locus agr se transcribe en el cultivo únicamente a partir de la fase medio exponencial del crecimiento, y se autoinduce por la proteína que activa la proteína ARNIII (RAP) (Balaban y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 1619 (1995)). RAP se secreta de manera continua por la bacteria y activa únicamente ARNIII a un umbral de concentración (ibid.).
Los anticuerpos de RAP bloquean la activación de rnaiii in vitro. Se produce un péptido, denominado péptido que inhibe ARNIII (RIP) mediante una cepa no patógena de S. aureus mutada mediante la nitrosoguanidina (ibid.). RIP compete con RAP para la activación de ARNIII, y de esta manera inhibe la producción de la toxina por S. aureus (ibid).
Staphylococcus aureus produce enfermedades que oscilan entre infecciones menores de la piel a infecciones profundas que amenazan la vida tales como neumonía, endocarditis, meningitis, infecciones de heridas después de una operación, septicemia, y síndrome del shock tóxico (Silverstein y col., en Microbiology, Davis y col., eds. (Lippincott, Filadelfia, 1990), pp. 485-506). Los pacientes hospitalizados tienen un riesgo concreto, con más de 500.000 infecciones nosocomiales por año (Panlilio, y col., Inf. Contr. and Hosp. Epidem. 13, 582 (1992). La emergencia de resistencias al fármaco han vuelto inefectivos muchos de los agentes antimicrobianos disponibles. Por tanto, se desean con impaciencia procedimientos alternativos para la prevención y tratamiento de las infecciones bacterianas en general, y de las infecciones por S. aureus en particular. Esta invención se dirige a esta necesidad y a otras.
Resumen de la invención
Un aspecto de la invención es una composición que comprende un polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que comprende la fórmula general Y (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W, o I. Se proporcionan también las composiciones farmacéuticas en algunas formas de realización.
Un aspecto adicional de la invención es una composición de la reivindicación 1, en la que el polipéptido comprende una secuencia de aminoácidos que comprende la fórmula general IKKY (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W, o I.
Un aspecto adicional de la invención es el uso de la composición de la reivindicación 1 para fabricar un medicamento para tratar un huésped de una infección estafilocócica, en la que se administra la composición de la reivindicación 1 al huésped. En algunas formas de realización, el huésped es un paciente humano. En algunas formas de realización adicionales el huésped es un animal, tal como, pero no se limita a un animal experimental.
Un aspecto adicional de la invención es el uso de un antagonista del receptor de RAP para fabricar un medicamento para tratar un huésped de una infección estafilocócica, en la que se administra al huésped un antagonista del receptor de RAP. En algunas formas de realización, el huésped es un paciente humano. En algunas formas de realización adicionales el huésped es un animal, tal como, pero no se limita a un animal experimental. En algunas formas de realización el antagonista es un polipéptido, un peptidomimético, o un anticuerpo.
Un aspecto adicional de la invención es una molécula de ácido nucleico que codifica un polipéptido de la invención. La molécula de ácido nucleico puede ser ARN o ADN o una molécula de ácido nucleico antisentido. En una forma de realización, la molécula de ácido nucleico comprende la secuencia de nucleótido TAT TCG CCG TGG ACC AAT TTT.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 comprende los Paneles A-D. La Figura 1A es un gráfico que representa un ensayo para la activación de ARNIII tal como se describe en Balaban y col. (más arriba). Se filtraron los sobrenadantes post-exponenciales del S. aureus de tipo salvaje (denominado como total) a través de una membrana de corte de 3-kD, y se recogió el filtrado que contenía el octapéptido que codifica el agrD, (Guangyong, y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 12055 (1995)), (denominado como < 3-kD). Se filtró el material retenido (que contiene RAP) a través de una membrana de corte de 10-kD. Se aplicó el material mayor de 10-kD (denominado como > 10-kD) a una columna de filtración en gel de HPLC, y se recogió el RAP purificado (RAP). Se añadieron cantidades crecientes de cada una de estas composiciones al S. aureus de tipo salvaje en estado exponencial temprano, y se ensayaron respecto de su capacidad para activar ARNIII. La Figura 1B es un gráfico que representa la capacidad de las fracciones de 1 ml recogidas a partir de sobrenadantes postexponenciales de S. aureus de tipo salvaje y de S. aureus de agr nulo, fraccionadas mediante filtración por gel para activar ARNIII. La Figura 1C es un gráfico que representa la absorbancia a A_{280} de las fracciones de la Figura 1B que contienen la actividad punta de inducción de ARNIII. La Figura 1D es una fotografía del RAP purificado mediante filtración por gel procedente del tipo salvaje (banda 1) y de la cepa agr nulo (banda 2) separadas en SDS PAGE y tinción de plata. Se indican los marcadores aproximados de peso molecular.
La Figura 2A es una fotografía de un inmunoblot de suero de animales vacunados y de control. Se separó el sobrenadante postexponencial de S. aureus de tipo salvaje (Bandas 1, 2) o de RAP purificado (Banda 3) en SDS al 12% PAGE, se llevaron a cabo los análisis western blott, y se incubaron las membranas en presencia de: Banda 1: suero recogido pre inmune (banda 1a) o post inmune (banda 1b) procedente de un animal de control inyectado con CFA (diluido 1:20). Banda 2: suero pre inmune (banda 2a, diluido 1:20) o suero post inmune (banda 2b diluida 1:1000 y banda 3 diluida 1:20). Se indican en kilodaltons los marcadores aproximados de peso molecular.
La Figura 2B es un gráfico que representa el título de los anticuerpos anti-RAP frente al tamaño de la lesión de los animales vacunados.
La Figura 3 es un gráfico que representa la inhibición de ARNIII mediante RIP, sintética y purificada.
La Figura 4 comprende los paneles 4A-C. Las Figuras 4A y 4B son gráficos que representan la inhibición de ARNIII mediante los péptidos RIP sintéticos. La Figura 4C es un gráfico que representa la competición entre RAP y RIP, sintética o purificada.
La Figura 5 es una fotografía de un ratón inmunocompetente sin pelo estimulado únicamente con cytodex (ratón de la parte superior) o con cytodex conjuntamente con S. aureus SD (ratón de la parte inferior).
Descripción detallada de la invención
De manera general, la nomenclatura usada a partir de ahora en el presente documento, y los procedimientos de laboratorio para el cultivo celular y la bioquímica de proteínas son aquellos bien conocidos y comúnmente empleados en la técnica. De manera general, se llevaron a cabo las reacciones enzimáticas y la cromatografía en columna de acuerdo con las especificaciones de los fabricantes. A no ser que se defina de otra manera, todas las técnicas y términos científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende una persona normalmente experta en la técnica a la cual pertenece esta invención. Aunque se pueden usar cualquier procedimiento y materiales similares o equivalentes a los que se describen en el presente documento en la práctica o ensayo de la presente invención, se describen los procedimientos y materiales preferidos. Para los objetivos de la presente invención, se definen a continuación los términos anteriores.
Los términos "farmacéuticamente aceptable" o "terapéuticamente aceptable" se refieren a una sustancia que no interfiere con la efectividad o la actividad biológica de los ingredientes activos y que no es tóxica para el huésped o el paciente.
Los términos "que codifica" o "codifica" se refieren de manera general a la secuencia de información que está presente en forma traducible, normalmente, enlazada de manera operable con un promotor. Una secuencia está enlazada de manera operable con un promotor cuando el promotor funcional mejora la transcripción o expresión de esta secuencia. Se considera también que una cepa antisentido codifica la secuencia, debido a que está presente el mismo contenido informativo en una forma fácilmente accesible, especialmente cuando se enlaza con una secuencia que promueve la expresión de la cepa sentido. La información es accesible usando el código genético, estándar o modificado. Véase, por ejemplo Watson y col., (1987) The Molecular Biology of the Gene (4ª Edición), Vols 1 & 2, Benjamin, Menlo Park, California.
Tal como se usa para referirse a las secuencias de ácido nucleico, el término "homólogo" indica que dos o más secuencias de nucleótidos comparten la mayor parte de su secuencia. De manera general, esto será de al menos un 70% de su secuencia y de manera preferible de al menos un 95% de su secuencia. Otra indicación de que las secuencias son sustancialmente idénticas es si se hibridan con la misma secuencia de nucleótidos bajo condiciones restrictivas (véase, por ejemplo, Sambrook y col., Molecular Cloning - A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, Nueva Cork, 1985). Las condiciones restrictivas son dependientes de la secuencia y serán diferentes en diferentes circunstancias. De manera general, se seleccionan las condiciones restrictivas para que sean aproximadamente 5ºC más bajas que el punto de fusión térmico T_{m} para la secuencia específica a una fuerza iónica y pH definidos. La T_{m} es la temperatura (bajo fuerza iónica y pH definidos) a la cual el 50% de la secuencia diana hibrida con una sonda que se ajusta perfectamente. Normalmente, las condiciones restrictivas serán aquellas en las que la concentración de sal sea al menos de aproximadamente 0,2 molar a pH 7, y la temperatura sea al menos de aproximadamente 60ºC.
Tal como se usa para referirse a las proteínas, polipéptidos, o péptidos, cuyos términos se usan aquí de manera intercambiable, se entiende que el término "homólogo" indica dos proteínas o polipéptidos que comparten la mayor parte de sus secuencias de aminoácidos, este será al menos de un 90% y normalmente más de aproximadamente un 95%. La homología de los polipéptidos o proteínas se mide normalmente usando el software de análisis de secuencias, véase por ejemplo el Sequence Analysis Software Package del Genetics Computer Group, University of Wisconsin Biotechnology Center, 1710 University Avenue, Madison Wisconsin 53705. El software de análisis de proteínas empareja secuencias similares usando la medida de la homología asignada a diversas sustituciones, delecciones, y otras modificaciones. Las sustituciones conservativas incluyen normalmente sustituciones dentro de los siguientes grupos, glicina, alanita; valina, isoleucina, leucina; ácido aspártico, ácido glutámico; asparagina, glutamina; serina, treonina; lisina, arginina; y fenilalanina, tirosina.
El término "aislado" tal como se aplica a los ácidos nucleicos, significa un ácido nucleico sustancialmente separado de otras macromoléculas, componentes celulares, o secuencias de ADN que acompañan de manera natural un ácido nucleico nativo, por ejemplo, ribosomas, polimerasas, otras secuencias de ácidos nucleicos y similares. El término incluye un ácido nucleico que se ha separado de su entorno natural, e incluye aislados de ADN recombinante o clonado y análogos sintetizados químicamente, y análogos sintetizados biológicamente mediante sistemas heterólogos. Un ácido nucleico sustancialmente puro o biológicamente puro incluye formas aisladas del ácido nucleico.
La frase "biológicamente puro" o "sustancialmente puro" se refiere al material que está sustancialmente o esencialmente libre de componentes que acompañan normalmente este tal como se encuentra en su estado nativo.
El término "recombinante" se refiere a una secuencia de ácido nucleico que no se produce de manera natural, o se produce mediante la combinación artificial de dos segmentos de secuencia separados de otra manera, es decir, mediante síntesis química, ingeniería genética, y similares.
La presente invención proporciona polipéptidos para la prevención y el tratamiento de las infecciones por S. aureus. Estos polipéptidos comprenden la fórmula general Y(K ó S) PXTNF, en la que X es C, W o I, de manera preferible W. En una forma de realización adicional, los polipéptidos pueden tener la fórmula general IKKY (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W, o I, de manera preferible W. Los polipéptidos tienen, de manera preferible, al menos 10 aminoácidos de longitud, de manera preferible al menos siete aminoácidos de longitud.
Se incluyen también en el alcance de la invención los ácidos nucleicos que codifican los polipéptidos de la invención. Dichos ácidos nucleicos pueden ser ADN, ARN, o ácidos nucleicos antisentido. En una forma de realización una molécula de ADN aislado de la invención comprende la secuencia TAT TCG CCG TGG ACC AAT TTT. Pueden proporcionarse las moléculas de ácido nucleico de la invención en forma de moléculas aisladas, sintéticas o purificadas, entre las que se incluyen pero no se limitan a "ADN desnudo"; en vectores tales como, pero sin limitarse a plásmidos o virus, entre los que se incluyen vectores de expresión, o complejados con otros compuestos para la administración. Dichas técnicas son bien conocidas en la técnica.
Los polipéptidos de la invención se sintetizan de manera preferible de novo mediante cualquier técnica comúnmente conocida en la técnica, o pueden codificarse mediante el ácido nucleico, tal como el ARN o el ADN, liberado en el huésped. Se describe a continuación, en la sección experimental, la purificación a partir de los cultivos de S. aureus.
Los polipéptidos de la invención se administran normalmente en huéspedes que tienen o tienen riesgo de tener una infección estafilocócica tal como una infección por S. aureus. Los huéspedes son normalmente pacientes humanos. Se pueden tratar animales con las composiciones de la invención, entre los que se incluyen, pero no se limitan a animales de importancia comercial o veterinaria tales como vacas, ovejas, y cerdos, y animales experimentales tales como ratas, ratones, o cobayas.
Normalmente, la composición de la invención se administra en base diaria durante un período al menos de 1-5 días. Tal como se usa en el presente documento, "dosis terapéutica" es una dosis que previene, alivia, disminuye, o reduce de otra manera la severidad de los síntomas en un paciente. Se pueden usar las composiciones de la invención de manera profiláctica para prevenir las infecciones estafilocóccicas, o se pueden usar de manera terapéutica tras el comienzo de los síntomas. En algunas formas de realización, es deseable la inducción de la formación de anticuerpos para el compuesto administrado. En dichos ejemplos, se prefieren los protocolos de inmunización estándar usados en la técnica. Las composiciones administradas para la inmunización pueden incluir de manera adicional
coadyuvantes.
En algunas formas de realización de la invención se proporcionan los antagonistas del receptor de RAP. Sin quedar limitado por ninguna teoría, RIP puede funcionar por competición con el RAP por el enlace con el receptor de RAP, actuando de esta manera como un antagonista del receptor de RAP. Dichos antagonistas incluyen, pero no se limitan a, los anticuerpos que se enlazan de manera específica con RAP; los anticuerpos que se enlazan de manera específica con un ligando de RAP; los ligandos de RAP o RIP; los ácidos nucleicos antisentido; y los análogos de péptido, no péptido, y peptidomiméticos de RAP, RIP, y sus ligandos.
Los anticuerpos pueden ser sintéticos, monoclonales, o policlonales y se pueden producir mediante técnicas bien conocidas en la técnica. Para las aplicaciones terapéuticas se prefieren a menudo los anticuerpos monoclonales "humanos" que tienen regiones humanas constantes y variables con el fin de minimizar la respuesta inmune de un paciente frente al anticuerpo. Se pueden generar dichos anticuerpos mediante animales transgénicos inmunizantes que contienen los genes de la inmunoglobulina humana. Véase Jakobovits y col. Ann NY Acad Sci 764:525-535 (1995). En conexión con los anticuerpos sintéticos y semi sintéticos, se pretende que dichos términos cubran, pero no se limiten a los fragmentos de anticuerpo, anticuerpos con el isotipo cambiado, anticuerpos humanizados (por ejemplo, ratón -ser humano, ser humano- ratón, y similares), híbridos, anticuerpos que tienen especificidades plurales, moléculas similares a anticuerpos completamente sintéticos, y similares.
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Tal como se describe a continuación, se pueden seleccionar los anticuerpos respecto de su capacidad para bloquear el enlace de un ligando con RAP o RIP y/o respecto de otras propiedades, tales como la capacidad para proteger in vivo contra la infección por S. aureus.
En algunas formas de realización de la invención, se usan las moléculas de ácido nucleico antisentido como antagonistas de RAP. Las moléculas de ácido nucleico antisentido son cadenas de oligonucleótidos complementarios de ácidos nucleicos diseñadas para enlazar con una secuencia específica de nucleótidos para inhibir la producción de la proteína diana. Se pueden usar estos agentes solos o en combinación con otros antagonistas. Se puede proporcionar el antagonista antisentido en forma de un oligonucleótido antisentido tal como ARN (véase, por ejemplo, Murayama y col. Antisense Nucleic Acid Drug Dev. 7:109-114 (1997)). Se pueden proporcionar también los genes antisentido en un vector vírico, tal como, por ejemplo, en el virus de la hepatitis B (véase, por ejemplo, Ji y col., J. Viral Hepat. 4:167-173 (1997)); en virus adenoasociados (véase, por ejemplo, Xiao y col., Brain Res. 756:76-83 (1997)); o en otros sistemas que incluyen, pero no se limitan a un HVJ (virus Sendai) - sistema de liberación del gen del liposoma (véase, por ejemplo, Kaneda y col. Ann. N.Y. Acad. Sci 811:299-308 (1997)); un "vector péptido" (véase, por ejemplo, Vidal y col. CR Acad. Sci III 32):279-287 (1997)); en forma de un gen en un vector episomal o plásmido (véase, por ejemplo, Cooper y col. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:6450-6455 (1997), Yew y col. Hum Gene Ther. (:575-584 (1997)); en forma de un gen en un péptido - agregado de ADN (véase, por ejemplo, Niidome y col. J. Biol. Chem. 272:15307-15312 (1997)); en forma de un "ADN desnudo" (véase, por ejemplo, el Documento de los Estados Unidos 5.580.859 y el Documento de los Estados Unidos 5.589.466); y en sistemas de vectores lipídicos (véase, por ejemplo, Lee y col. Crit Rev Ther Drug Carrier Syst. 14:173-206 (1997)).
Se pueden seleccionar los antagonistas candidatos del receptor de RAP respecto de la función mediante una variedad de técnicas conocidas en la técnica y/o descritas dentro de la presente solicitud, tales como la protección frente a la infección por S. aureus en un modelo de ratón.
Se pueden encontrar una multitud de formulaciones apropiadas de los antagonistas de la invención en los formularios conocidos por todos los químicos farmacéuticos: Remington's Pharmaceutical Sciences (15ª edición, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania (1975)), de manera particular el Capítulo 87, por Blaug, Seymour, a este respecto. Estas formulaciones incluyen por ejemplo, polvos, pastas, ungüentos, gelatinas, ceras, aceites, lípidos, bases de absorción anhidra, emulsiones de aceite en agua o agua en aceite, carboceras en emulsiones (polietilén glicoles de una variedad de pesos moleculares), geles semisólidos, y mezclas semisólidas que contienen carboceras.
Las cantidades de ingrediente activo necesarias para la terapia efectiva dependerán de muchos factores diferentes, que incluyen los medios de administración, el emplazamiento diana, el estado fisiológico del paciente, y los diferentes medicamentos administrados. De esta manera, deberán valorarse las dosificaciones de tratamiento para optimizar la seguridad y eficacia. Normalmente, las dosificaciones usadas in vitro pueden proporcionar una guía útil de las cantidades útiles para la administración in situ de los ingredientes activos. El ensayo animal de dosis efectivas para el tratamiento de trastornos concretos proporcionara indicaciones predictivas adicionales de la dosificación en seres humanos. Se describen diversas consideraciones, por ejemplo, en Goodman y Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics, 7ª Edición (1985), MacMillan Publishing Company, Nueva York, y Remington's Pharmaceutical Sciences 18ª Edición (1990) Mack Publishing Co, Easton Penn. Se describen en este documento los procedimientos de administración, entre los que se incluyen la administración por vía oral, intravenosa, intraperitoneal, intramuscular, transdermal, nasal, iontoforética, y similares.
Se pueden administrar las composiciones de la invención en una variedad de formas de dosificación unitaria dependiendo del procedimiento de administración. Por ejemplo, las formas de dosificación unitaria adecuadas para la administración oral incluyen formas de dosificación sólida tales como polvos, comprimidos, píldoras, cápsulas, y grageas, y formas de dosificación líquida, tales como elíxires, jarabes, y suspensiones. Se pueden administrar también los ingredientes activos por vía parenteral en formas de dosificación líquida estériles. Las cápsulas de gelatina contienen el ingrediente activo y los vehículos en polvo como ingredientes inactivos, tales como glucosa, lactosa, sacarosa, manitol, almidón, celulosa o derivados de la celulosa, estearato de magnesio, ácido esteárico, sacarina sódica, talco, carbonato de magnesio y similares. Los ejemplos de ingredientes inactivos adicionales que se pueden añadir para proporcionar color, sabor, estabilidad, capacidad tamponante, dispersión u otras características deseables conocidas son óxido de hierro rojo, gel de sílice, lauril sulfato de sodio, dióxido de titanio, tinta blanca comestible y similares. Se pueden usar diluyentes similares para fabricar comprimidos comprimidos. Se pueden fabricar los comprimidos y las cápsulas como productos de dosificación sostenida para proporcionar la dosificación continua de la medicación durante un período de horas. Los comprimidos comprimidos pueden estar recubiertos de azúcar o recubierto por una película para enmascarar cualquier sabor desagradable y proteger el comprimido de la atmósfera, o entérico recubiertos para la desintegración selectiva en el tracto gastrointestinal. Las formas de dosificación líquida para la administración oral pueden contener colorantes y aromatizantes para aumentar la aceptación del paciente.
Puede variar de manera amplia la concentración de las composiciones de la invención en las formulaciones farmacéuticas, es decir., desde menos de aproximadamente un 0,1%, normalmente a o al menos aproximadamente un 2% hasta como mucho de un 20% a un 50% o más en peso, y se seleccionará principalmente mediante volúmenes fluidos, viscosidades, etc, de acuerdo con el modo concreto de administración seleccionado.
Se pueden administrar también las composiciones de la invención mediante liposomas. Los liposomas incluyen emulsiones, espumas, micelas, monocapas insolubles, cristales líquidos, dispersiones de fosfolípidos, capas lamelares y similares. En estas preparaciones, la composición de la invención que se va a dosificar se incorpora como parte de un liposoma, sola o en unión con una molécula que se enlaza con una diana deseada, tal como un anticuerpo, o con otras composiciones terapéuticas o inmunógenas. De esta manera, los liposomas rellenos o adornados con una composición deseada de la invención, se pueden liberar sistémicamente, o se pueden dirigir a un tejido de interés, donde a continuación, los liposomas liberan las composiciones terapéuticas/polipéptido inmunógeno
seleccionadas.
Los liposomas para uso en la invención se forman a partir de lípidos estándar que forman vesículas, entre los que se incluyen de manera general fosfolípidos neutro y cargados negativamente y un esterol, tal como colesterol. La selección de lípidos se guía de manera general por la consideración de, por ejemplo, el tamaño del liposoma, la labilidad al ácido y la estabilidad de los liposomas en la corriente sanguínea. Están disponibles una variedad de procedimientos para preparar liposomas, tal como se describe en, por ejemplo, Szoka y col. Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 9:467 (1980), Patentes de los Estados Unidos N^{os} 4.235.871, 4.501.728, 4.837.028 y 5.019.369, incorporadas en el presente documento como referencia.
Se puede administrar una suspensión de liposomas que contiene una composición de la invención por vía intravenosa, local, tópica, etc. En una dosis que varía de acuerdo con, inter alia, la manera de administración, la composición de la invención que está siendo liberada, y el estado de la enfermedad que está siendo tratada.
Para las composiciones sólidas, se pueden usar vehículos sólidos no tóxicos convencionales, por ejemplo, calidades farmacéuticas de manitol, lactosa, almidón, estearato de magnesio, sacarina sódica, talco, celulosa, glucosa, sacarosa, carbonato de magnesio, y similares. Para la administración oral, se forma una composición no tóxica farmacéuticamente aceptable que incorpora cualquiera de los excipientes empleados normalmente, tales como los vehículos relacionados anteriormente, y de manera general un 10-95% de ingrediente activo, esto es, una o más composiciones de la invención, y de manera preferible a una concentración del 25-75%.
Para administración en aerosol, las composiciones de la invención se suministran de forma preferible en forma finamente dividida junto con un tensioactivo y un propelente. Los porcentajes típicos de la invención son un 0,01% - 20% en peso, de manera preferible un 1% - 10%. El tensioactivo debe, por supuesto, no ser tóxico, y de manera preferible ser soluble en el propelente. Representativos de dichos agentes son los ésteres o ésteres parciales de ácidos grasos que contienen entre 6 y 22 átomos de carbono, tales como los ácidos caproico, octanoico, láurico, palmítico, esteárico, linoleico, linolénico, olestérico y oleico con un alcohol polihídrico alifático o su anhídrido cíclico. Se pueden emplear los ésteres mixtos, tales como los glicéridos mixtos o naturales. El tensioactivo puede constituir un 0,1% - 20% en peso de la composición, de manera preferible un 0,25-5%. El resto de la composición es, de ordinario, propelente. Se puede incluir también un vehículo, tal como se desee, tal como, por ejemplo, lecitina para dosificación
intranasal.
Se pueden dosificar de manera adicional los constructos de la invención en un sistema de tipo depósito, una forma encapsulada, o un implante mediante técnicas bien conocidas en la técnica. De manera similar, se pueden dosificar los constructos mediante una bomba en un tejido de interés.
Cualquiera de las formulaciones anteriores puede ser apropiada en los tratamientos y terapias de acuerdo con la presente invención, siempre que el agente activo en la formulación no se inactive por la formulación y que la formulación sea fisiológicamente compatible.
Se pueden preparar anticuerpos policlonales y/o monoclonales de los polipéptidos de la presente invención. Se pueden preparar polipéptidos de la propia invención tal como se describe en el presente documento, y acoplarse con una molécula vehículo, por ejemplo, hemocianina de lapa californiana, e inyectarse en conejos en momentos seleccionados a lo largo de varios meses. Se pude ensayar el suero de conejo respecto de la inmunoreactividad de los polipéptidos anteriores. Se pueden fabricar anticuerpos monoclonales inyectando los polipéptidos en ratones. Se pueden seleccionar los anticuerpos monoclonales mediante procedimientos conocidos en la técnica, tal como se describe, por ejemplo, en Harlow y Lane (1988) Antibodies: A laboratory manual, Cold Spring Harbor Press, Nueva York, y Goding (1986) Monoclonal Antibodies: Principles and Practice (2ª ed.) Academic Press, Nueva York. Se ensayarán los anticuerpos respecto de la inmunoreactividad específica con un epitopo de los polipéptidos. Estos anticuerpos encontrarán uso en ensayos diagnósticos o como ingrediente activo en una composición farmacéutica.
Para la producción de anticuerpos policlonales, se selecciona un sistema diana inmune apropiado, normalmente un ratón o conejo, aunque se pueden usar otras especies tales como cabras, ovejas, vacas, cobayas, y ratas. El antígeno sustancialmente purificado se presenta en el sistema inmune de acuerdo con los procedimientos conocidos en la técnica. Normalmente, se ensaya la respuesta inmunológica mediante un inmunoensayo. Entre los que ejemplos adecuados se incluyen ELISA, RIA, ensayo fluorescentes, o similares. Estos anticuerpos encontrarán uso en ensayos diagnósticos o como un ingrediente activo en una composición farmacéutica.
Se pretende que los siguientes ejemplos ilustren y no limiten el alcance de esta invención.
Ejemplos experimentales I. Estudios in vivo en ratones A. Purificación de RAP
En estos experimentos, se purificó RAP a partir de sobrenadantes post exponenciales de S. aureus de tipo salvaje (Fig. 1) tal como se ha descrito en Balaban y col. (Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 1619 (1995)). Las fracciones punta (Fig. 1B, C) contenían una proteína de aproximadamente 38 kD (Fig. 1D). Se hizo correr RAP purificado mediante HPLC sobre SDS PAGE, se emborronó sobre una membrana PVDF, se tiñó con la tinción de Coomasie, y la proteína, y se usó la proteína de 38-kD purificada para el secuenciamiento N-terminal mediante la degradación de Edman. Se determinó que la secuencia NH_{2} terminal de RAP era IKKYKPITN. Esta secuencia no mostró homología significativa con proteínas conocidas
Se purificó también RAP a partir de sobrenadantes exponenciales de una cepa de agr nulo en la que se reemplazó el locus agr completo con el marcador tetM (Novick y col. EMBO J:3967 (1993)), lo que sugiere que RAP es independiente de agr.
B. Inmunización con RAP
Usamos el modelo de murina de la infección cutánea (Bunce y col., Infect. Immun. 60, 2636 (1992)) para ensayar si la inmunización con RAP puede inhibir la infección por S. aureus. En este modelo, cuando se inyectó la cepa difusa Smith de tipo salvaje (SD) del S. aureus por vía subcutánea conjuntamente con perlas de dextrano (Cytodex), se indujo tras 24 h una lesión visible y mensurable (celulitis). En contraste, no se indujo lesión en los animales a los que se inyectaron únicamente perlas de cytodex.
Se obtuvieron ratones machos sin pelo, inmunocompetentes, consanguíneos, de cuarenta y ocho semanas de edad (20-30 g), de la cepa Crl:SKH1(hrhr)Br, procedentes de Charles River, Wilmington, MA. y se usaron para estos experimentos. Para la vacunación profiláctica con RAP (purificada a partir de una cepa de S. aureus de tipo salvaje) o RAP* (purificada a partir de agr nulo), se inyectaron 10 \mug de RAP, purificada en una columna de filtración por gel tal como han descrito Balaban y col. (más arriba) junto con coadyuvante de Freund completo (CFA) en una primera inyección y coadyuvante de Freund incompleto (ICFA) en una segunda y tercera inyección, por vía subcutánea, en ratones machos inmunocompetentes sin pelo de 4 semanas de edad en los días 0, 7 y 21. Se inyectaron los ratones control sólo con el coadyuvante o no se inyectaron con nada (no tratados). Se estimularon los ratones vacunados y control el día 31 con 1,24 x 10^{8} S. aureus Difuso de Smith por vía subcutánea junto con 1 mg de perlas de cytodex (10) para inducir una infección local. Se midió diariamente el tamaño de la lesión, y se presentó en forma de área = 0,5 {p (longitud) (anchura)} (Tabla 1). La Figura 5 representa gráficamente las apariencias típicas de los ratones control o protegidos (ratón de la parte superior) y los ratones que desarrollaron la celulitis (ratón de la parte inferior).
Tras el estímulo con S. aureus, el 72% (24/33) de los ratones vacunados con RAP permanecieron libres de enfermedad en comparación con el 30% (3/10) de los controles inmunizados con coadyuvante de Freund completo (CFA) y con el 0% de los controles no tratados. Esta diferencia fue estadísticamente significativa (RAP frente a no tratados: p < 0,0001; RAP frente a CFA: CFA: p = 0,0031) usando el ensayo de la probabilidad exacta de Fisher. Se usó el Ensayo de la Probabilidad Exacta de Fisher para comparar las proporciones de ratones que desarrollaron lesiones y ratones que desarrollaron anticuerpos anti-RAP entre los grupos experimentales (controles CFA vacunados con RAP, controles no tratados). Se comparó el tamaño de las lesiones entre los animales que desarrollaron lesiones post estímulo con S. aureus, usando un análisis de varianza de factor único. Se llevó a cabo el ensayo post-hoc usando las menores diferencias significativas protegidas de Fisher.
De manera adicional, en los ratones que desarrollaron lesiones, el tamaño medio de la lesión fue un 50% más pequeño que en los ratones control con CFA (177 mm^{2}) y un 76% más pequeñas que en los controle no tratados (370 mm^{2}). Los animales que murieron tenían extensas lesiones que se extendían en más de la cuarta parte de su cuerpo. Únicamente un 3% (1/33) de los animales vacunados con RAP murieron como resultado del estímulo, mientras que murieron el 22% de los animales control (5/22).
Para determinar si se generaron anticuerpos de RAP, se analizó el suero de los animales vacunados y control mediante inmunoblotting (Figura 2A) y la actividad enlazante de los sobrenadantes post exponenciales de S. aureus de tipo salvaje que contenían RAP. Para estimar los niveles de anticuerpo frente al antígeno inyectado, se recogió una gota de sangre (50 \mul) de la punta de la cola antes de la vacunación (suero preinmune) y 7 días después de la tercera vacunación (suero post inmune, 3 días antes del estímulo bacteriano). Se determinó el valor de anticuerpo Anti-RAP mediante western blotting. Se añadió suero al borrón (que contenía los sobrenadantes post exponenciales) en diluciones crecientes, hasta que no apareció la banda. Se determinó el valor de la mayor dilución que continúa reaccionando con RAP. Los animales vacunados con RAP desarrollaron anticuerpos respecto de una proteína de 38-kD, y podrían enlazarse también con RAP purificado.
La mayor parte de los animales vacunados (33/34) desarrollaron anticuerpos respecto de RAP (con valores que oscilan entre 1:50-1:16.000) como resultado de las inyecciones, mientras que los animales control no. Sin embargo, algunos de los animales contenían anticuerpos preinmunes con respecto a RAP (valores que oscilan entre 1:40-1:2000) y desarrollaron pequeñas lesiones tras el estímulo con S. aureus. El valor de los anticuerpos con respecto a RAP (en un total de 81 animales vacunados o control) está correlacionado de manera inversa con el tamaño de lesión (Fig. 2B). Para los objetivos de este cálculo, se asume que los animales que murieron (de celulitis extensa) tuvieron un tamaño de la lesión de 981 mm^{2}.
Los ratones vacunados con RAP que se purificó a partir de una cepa de S. aureus agr nulo tal como se ha descrito anteriormente tuvieron el mismo grado de protección que los animales vacunados con RAP que se purificó a partir de una cepa de tipo salvaje. Esto excluye la contribución de los productos procedentes de otros genes conocidos por regular ARNIII, tal como el octapéptido codificado por agrD (Guangyong y col. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 12055 (1995)).
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1
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C. Purificación y secuencia de aminoácidos de RIP
El S. aureus no patogénico (ATCC 55619) produjo el péptido RIP que inhibe la transcripción de la ARNIII (Fig. 3) y compite con RAP para la activación de la virulencia (Balaban y col., más arriba). Se sometió el RIP purificado mediante HPLC (ibid) a secuenciamiento mediante la degradación de Edman. Se determinó que la secuencia de aminoácidos era YSPXTNF, en la que X es un aminoácido modificado, C, I, o W, que tiene una homología de secuencia con la secuencia NH_{2} terminal de RAP. Sin estar limitado por ninguna teoría, esto sugiere que el gen que codifica RIP puede ser un derivado del gen que codifica RAP.
Se sintetizó un péptido sintético que tenía la secuencia YSPWTNF (denominado como Pep en el presente documento) y se ensayó respecto de su capacidad para inhibir la ARNIII in vitro. El péptido sintético inhibió la inducción de ARNII de manera comparable a RIP (Fig. 3).
D. Supresión de la infección mediante RAP y RIP purificados
Se ensayó RIP sintético purificado (Balaban y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92: 1619 (1995)) respecto de su capacidad para suprimir la infección en el modelo de infección cutánea por S. aureus en la murina. Se incubó S. aureus Difuso de Smith (8,5 x 10^{7} - 1,4 x 10^{9}) en presencia de RIP, que se purificó a partir de 5 ml de caldo de cultivo postexponencial de ATCC 55619 en solución salina, o únicamente con solución salina como control, con 0,5 mg de RIP sintético (Pep) en una solución de DMSO final del 3% (en solución salina), o únicamente con DMSO al 3% en solución salina como control, durante 30 min a 37ºC. Se inyectó por vía subcutánea la bacteria + RIP, la bacteria + Pep, la bacteria + la solución salina o la bacteria + la mezcla de DMSO junto con las perlas de cytodex (1 mg) en ratones macho inmunocompetentes sin pelo de 8 semanas de edad para inducir una infección local. Se midió diariamente el tamaño de la lesión. Para estos experimentos se preseleccionaron los ratones para eliminar los individuos con anticuerpos anti-RAP. Se produjo una cantidad fija de infecciones atenuadas con RIP (aproximadamente 10 mg) con inóculos crecientes de la cepa de S. aureus Difuso de Smith (SD). De los animales que se inyectaron con 8,5 x 10^{7} bacterias junto con RIP, tres de cada cuatro no desarrollaron nada de infección, en comparación con únicamente uno de cuatro animales control que se inyectaron con la bacteria y la solución salina (Tabla 2). Cuando se usó un inóculo aumentado de bacterias (1,4 x 10^{8} células por infección), se protegieron cuatro de ocho animales, mientras que los cuatro restantes desarrollaron una lesión que fue un 55% más pequeña que la de los animales control (Tabla 2). Todos los animales (7/7) del control estimulados con SD y solución salina desarrollaron una lesión. Cuando se usó un mayor número de bacterias (1,4 x 10^{9}), el RIP sintético (0,5 mg de Pep) protegió a los animales, de los que el 90% (9/10) de los animales no mostraron signos de enfermedad
(Tabla 2).
2
E. Secuencia de nucleótidos de RIP
Se diseñaron oligonucleótidos degenerados a partir de la secuencia de aminoácidos YSPWTNF. Se amplificó el gen rip mediante la PCR usando Taq ADN polimerasa. Se clonó el producto de la PCR en pCR2.1 (Invitrogen) y se secuenció. Se determinó que la secuencia de ADN del gen rip era TAT TCG CCG TGG ACC AAT TTT.
F. Comparación de los péptidos de RIP sintético y natural
Se sintetizaron los péptidos sintéticos correspondientes a RIP y se ensayaron respecto de su capacidad para inhibir la ARNIII in vitro (Figura 4A, B) o para competir con RAP en la activación de la ARNIII (Figura 4C). En estas Figuras, RAP tiene la secuencia IKKYKPITN; Pep 1 es PCTNF; Pep2 es YSPWTNF; B1 es YKPITNF; B2 es YSPITNF; y B3 es YKPWTNF.
En estos experimentos se añadieron los péptidos RIP o el tampón de control a 2 X 10^{7} células ATCC 55620 que contenían el plásmido de fusión de agr P3 -blaZ. Se hicieron crecer las células en una placa de microvaloración a partir de la fase exponencial temprana de crecimiento (antes de que rnaiii esté normalmente activado) durante 2 h (cuando rnaiii está normalmente activado) a 37ºC con agitación. Se detuvo la reacción mediante la adición de 10 \mul de CY que contenía azida. Se midió la actividad de la \beta-lactamasa mediante la adición de 50 \mul de nitrocefina (132 \mug/ml en tampón fosfato de sodio 0,1 M, pH 5,8) y se leyó a 490-650 nm. Para determinar la competición entre RAP y RIP purificado o sintético, se añadió RAP a las células en presencia o ausencia de RIP, y se midió la ARNIII 2 horas más tarde. En resumen, Pep2 inhibió ARNIII un 100% a menos de 1 ng; B1 inhibió ARNIII un 50% a 2 \mug; B2 inhibió ARNIII un 50% a 66,6 \mug; y B3 inhibió ARNIII un 100% a 4 \mug
G. Discusión
Se han descrito en otros sistemas bacterianos mecanismos reguladores que implican autoinductores (Rappuoli, y col. en: Signal Transduction and Bacterial Virulence, R. Rappuoli, V. Scarlato, B. Arico eds (Springer Verlag, Heidelberg 1995). pp. 1-4.), que incluyen la competencia y esporulación en Bacillus subtilis y en Streptococcus pneumoniae (Magnuson y col. Cell 77,207 (1994)), la conjugación en Enterococcus faecalis (Swift y col., Trends in Microbiol. 2, 193 (1994)) y la producción de elastasa en Pseudomonas aeruginosa (Pearson y col. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92, 1490 (1995)). Además, se han identificado compuestos que inhiben la fosforilación del sistema de transducción de la señal de dos componentes bacterianos en P. aeruginosa (Roychoudhury, y col., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90, 965 (1993)). Dirigir los autoinductores de la virulencia o la señal de transducción que ellos activan puede por tanto ser útil en la prevención de la patogénesis de diferentes bacterias conocidas que se regulan mediante regulones globales.
Las vacunas bacterianas actuales se dirigen contra S. aureus o contra las exotoxinas que éste produce ((Lee, Trends in Microbiol. 4, 162 (1996)), R. Naso y A. Fattom, en: Novel Strategies in Design and Production of Vaccines, S. Cohen y A. Shafferman, eds (Plenum Press, Nueva York, 1996) pp. 133-140, pero estos procedimientos encuentran un éxito limitado. Con el inexorable aumento de la resistencia a los antibióticos entre las bacterias en general (Arthur y col., Antimicrob. Agents and Chemoter. 37, 1563(1993)) y entre los estafilococos en particular (Noble y col. FEMS Microbiol. Lett. 93, 195 (1992)), existe una necesidad de desarrollar nuevos procedimientos para controlar las infecciones bacterianas. Nuestra solución es interferir de manera directa con la virulencia bacteriana interfiriendo la señal de transducción que conduce a la producción de toxinas. Reduciendo el potencial patógeno de las bacterias, esta solución sería sinérgica con las terapias antimicrobianas actuales y los mecanismos inmunes del huésped natural. Debido a que la supresión dirigida de la virulencia, no mataría a las bacterias, sino más bien, interferiría con su patogenicidad, sería equivalente a una disminución de las presiones selectivas para la emergencia de nuevas cepas de S. aureus resistente.
II. Análisis de vacas respecto de los anticuerpos anti-RAP
Se recogió suero de vacas lecheras lactantes con uno o más cultivos lácteos positivos de S. aureus (positivo), y de vacas lactantes que no tenían registro de haber tenido casos clínicos de mastitis por S. aureus en una lactación (negativo) (Tabla 3A), y de terneros que tenían 1 mes y 4 meses de edad (Tabla 3B). Se ensayó el suero respecto de los anticuerpos anti-RAP mediante análisis western blotting frente a los sobrenadantes postexponenciales de S. aureus de tipo salvaje que contenía RAP. Tal como se muestra en la Tabla 3A, únicamente un 10% (2/20) de vacas S. aureus positivo contienen anticuerpos anti-RAP, mientras que un 63% (7/11) de vacas S. aureus negativo contienen anticuerpos anti-RAP. Tal como se muestra en la Tabla 3B, un 38-46% de los terneros contenían anticuerpos anti-RAP. Se seguirán en el futuro las vacas S. aureus negativo así como los terneros respecto de la correlación entre el valor de los anticuerpos anti-RAP y los índices de infección natural. Tal como se muestra en la Tabla 3A, un 60% (12/20) de las vacas positivas en comparación con un 18% (2/11) de las vacas negativas contenían también anticuerpos respecto de diversas proteínas sin identificar en el sobrenadante de S. aureus (que se supone que son anticuerpos de diferentes proteínas de S. aureus).
De esta manera, estos datos indican que la mayoría de vacas lecheras que son negativas respecto de la mastitis por S. aureus contienen de manera natural los anticuerpos anti-RAP. Estos resultados apoyan el uso de RAP como un emplazamiento de diana útil para vacuna para la prevención de las infecciones estafilocócicas.
TABLA 2A Anticuerpos anti-RAP en vacas
Vaca n RAP Otras proteínas de S.aureus No anti S. aureus
Negativo 11 7 (63%) 2 (18%) 1 (18%)
Positivo 20 2 (10%) 12 (60%) 6 (30%)
TABLA 2B Anticuerpos anti-RAP en terneros
Terneros n RAP Otras proteínas de S. aureus No anti S-aureus
1 mes de edad 20 5 (35%) 2 (10%) 13 (65%)
4 meses de edad 20 6 (46) 1(5) 13 (65%)
Como será evidente para aquellas personas expertas en la técnica a la cual pertenece la invención, la presente invención se puede llevar a cabo en diferentes formas que aquellas específicamente descritas anteriormente, sin apartarse del espíritu del espíritu ni de las características esenciales de la invención. Las formas de realización concretas de la invención descritas anteriormente deben considerarse, por tanto, ilustrativas y no restrictivas. El alcance de la presente invención es tal como se muestra en las reivindicaciones adjuntas en lugar de estar limitado a los ejemplos contenidos en la descripción anterior.

Claims (26)

1. Una composición que comprende un polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que comprende la fórmula general Y (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W ó I.
2. La composición de la reivindicación 1, en la que el polipéptido comprende una secuencia de aminoácidos que comprende la fórmula general IKKY (K o S) PXTNF, en la que X es C, W ó I.
3. El uso de un polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que comprenden la fórmula general Y (K ó S) PXTNF, en la que X es C, W ó I, en la fabricación de un medicamento para uso en el tratamiento de un huésped para la infección estafilocócica en un huésped.
4. El uso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el huésped es un paciente humano.
5. El uso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el huésped es un animal.
6. El uso de acuerdo con la reivindicación 5, en el que el animal es un animal experimental.
7. El uso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el medicamento se administra después del comienzo de los síntomas.
8. El uso de acuerdo con la reivindicación 3, en el que el medicamento se administra de manera profiláctica.
9. El uso de un antagonista que inhibe la activación de la ARNIII mediante RAP en la fabricación de un medicamento para uso en el tratamiento de un huésped para una infección estafilocócica.
10. El uso de acuerdo con la reivindicación 9 en el que el antagonista es un anticuerpo antagonista de la activación de la ARNIII mediante RAP.
11. El uso de acuerdo con la reivindicación 9 en la que el antagonista es un anticuerpo que se enlaza de manera específica con RAP, un anticuerpo que se enlaza de manera específica con un ligando de RAP, un ligando de RAP o RIP, un ácido nucleico antisentido o un péptido, no péptido o análogo peptidomimético de RAP, RIP o un ligando de RAP o RIP.
12. El uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el huésped es un paciente humano.
13. El uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el huésped e un animal.
14. El uso de acuerdo con la reivindicación 13, en el que el animal es un animal experimental.
15. El uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el antagonista es un polipéptido.
16. El uso de acuerdo con la reivindicación 9, en el que el antagonista es un peptidomimético.
17. El uso de acuerdo con la reivindicación 9 en el que el antagonista es un anticuerpo.
18. Una composición farmacéutica que comprende el polipéptido de la reivindicación 1.
19. Una composición que comprende una molécula de ácido nucleico aislada que codifica el polipéptido de la reivindicación 1.
20. La composición de la reivindicación 19, en la que la molécula de ácido nucleico es ARN.
21. La composición de la reivindicación 19, en la que la molécula de ácido nucleico es ADN.
22. La composición de la reivindicación 19, en la que la molécula de ácido nucleico es una molécula de ácido nucleico antisentido.
23. La composición de la reivindicación 19, en la que la molécula de ácido nucleico comprende la secuencia de nucleótido TAT TCG CCG TGG ACC AAT TTT.
24. Una composición que comprende un anticuerpo que se enlaza de manera específica con el polipéptido de la reivindicación 1.
25. La composición de la reivindicación 24, en la que el anticuerpo es monoclonal.
26. La composición de la reivindicación 24, en la que el anticuerpo es policlonal.
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