ES2298495T3 - Lisina de bacteriofago. - Google Patents

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ES2298495T3 ES03702876T ES03702876T ES2298495T3 ES 2298495 T3 ES2298495 T3 ES 2298495T3 ES 03702876 T ES03702876 T ES 03702876T ES 03702876 T ES03702876 T ES 03702876T ES 2298495 T3 ES2298495 T3 ES 2298495T3
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Abstract

Una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.

Description

Lisina de bacteriófago.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una nueva lisina de virus bacteriano (bacteriófago) que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2 y a composiciones farmacéuticas que comprenden la misma.
La presente invención se refiere adicionalmente al uso de dicha lisina en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de un trastorno asociado con la bacteria patógena Clostridium, en particular Clostridium perfringens.
La presente invención se refiere, además, a; un procedimiento para destruir la bacteria patógena Clostridium, en particular Clostridium perfringens.
La presente invención se refiere, también, a un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina del bacteriófago que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a un procedimiento de detección de bacterias Clostridium, en particular Clostridium perfringens, en una muestra.
Antecedentes de la invención
Clostridium perfringens es una bacteria patógena responsable de una variedad de trastornos, que incluyen la enteritis necrótica, la gangrena gaseosa y en envenenamiento por alimentos. C. perfringens es predominantemente un organismo del suelo. C. perfringens es un patógeno anaerobio importante. Existen varios hábitats en el cuerpo (por ejemplo, el tracto intestinal y la cavidad oral) que son generalmente anaerobios, y en los que se pueden encontrar bacterias anaerobias obligadas como parte de la flora normal. Sin embargo, otras partes del cuerpo se pueden hacer anaerobias como resultado de una lesión tisular o de un traumatismo, que resulte en una reducción del suministro de sangre al lugar dañado, y estos sitios anaerobios pueden, posteriormente, hacerse disponibles para la colonización por anaerobios obligados, tales como C. perfringens.
La presencia de C. perfringens en el tracto intestinal de un animal puede resultar en, por ejemplo, enteritis necrótica, envenenamiento por alimentos y retraso del crecimiento. En particular, la presencia de C. perfringens en el tracto intestinal de aves de corral, en particular de crías de pollo, se ha asociado con distintos trastornos, tales como lesiones intestinales y enteritis necrótica, y puede resultar en una reducción significativa en el crecimiento de las aves de
corral.
Además, C. perfringens es el agente causante de la gangrena gaseosa, que ocurre como resultado de una lesión tisular o de un traumatismo y, de esta forma, de un ambiente anaerobio, que es adecuado para la colonización de anaerobios obligados, tales como C. perfringens.
Como los virus en general, los bacteriófagos se pueden clasificar en aquellos que tienen genomas de ARN (la mayoría pequeños y de cadena sencilla), y en aquellos que tienen genomas de ADN pequeños (generalmente menores de 10 kb, la mayoría de cadena sencilla) y aquellos con genomas de ADN medios y grandes (30-200 kb).
Los genes en los bacteriófagos están agrupados en genes de la etapa temprana y de la etapa tardía.
En los fagos virulentos, los genes cuyos productos se necesitan para la síntesis del ADN del fago y rotura del ADN del huésped, que incluyen los que median el metabolismo de nucleótidos y de las proteínas que constituyen el complejo de replicación, se expresan todos inmediatamente después de la infección. Con el tiempo, se para la síntesis temprana y se activan otros genes que codifican los componentes del virión y los genes de la lisis. La desconexión de los genes tempranos se efectúa tanto a nivel de transcripción como de traducción.
En los fagos temperados, el fago podría sufrir lisogenia, en la que se activarían, tras la infección, los genes que provocan la integración del fago en el genoma del huésped, de forma que el fago se propagaría indirectamente de esta forma. El estado lisogénico, una vez establecido, es bastante estable. Los eventos ambientales que dañan al huésped de la bacteria lisogénica pueden provocar la ruptura del estado lisogénico y pueden disparar el ciclo de vida lítico del fago integrado. En este punto, el fago activa los genes (tanto tempranos como tardíos) que provocan el ciclo de vida lítico.
Una vez que se han expresado los genes tardíos, tanto en fagos virulentos como temperados, se establece la etapa de ensamblaje de viriones. Las cabezas, colas, fibras de la cola y proteínas solubles que catalizan la adición de las fibras de la cola se sintetizan independientemente. Normalmente, las cabezas y las colas se combinan primero para formar complejos y finalmente se añaden al complejo las fibras de la cola.
\newpage
La etapa final del ciclo es la lisis celular, que libera los viriones en el medio. Generalmente, la lisis requiere los productos de dos genes: una lisina, que ataca los enlaces que unen las N-acetilglucosaminas en la capa rígida de mureína; y una holina, que genera agujeros en la capa interna de la membrana, lo que permite que la lisina alcance su sustrato.
De esta forma, las lisinas de los bacteriófagos con enzimas son enzimas que hidrolizan la pared celular, codificadas por el fago, que se sintetizan durante la etapa de expresión de genes tardíos en el ciclo lítico de multiplicación del fago y median la liberación de los viriones progenie de la célula infectada mediante la degradación del peptidoglicano bacteriano.
El documento EP 0 510 907 revela una lisina de los fagos de Listeria monocytogenes y formulaciones de esta lisina sustancialmente libres del bacteriófago mismo, junto con un procedimiento para destruir L. monocytogenes. Aunque el documento EP 0 510 907 sugiere también el uso de una lisina de los fagos de Clostridium tyrobutyricum, la memoria descriptiva no muestra como obtener tal aislado de lisina, ni la secuencia de la misma.
Nakamura et al, (Can. J. Microbiol. 1977 (5): p. 601-606) revelan la preparación de un lisado celular, que se puede obtener a partir de la cepa de C. perfringens KZ219, después de un análisis con mitomicina-C, que contiene potencialmente una lisina (también denominada "agente lítico", véanse Materiales y Métodos) y que presenta actividad lítica sobre C. perfringens, C. plagarum y en parte de las cepas de C. bifermentans.
El documento WO 00/11472 muestra un procedimiento de detección utilizando dominios de unión a la pared celular de proteínas y/o enzimas.
Con anterioridad a la presente invención, el ciclo lítico de los bacteriófagos que infectan a C. perfringens estaban poco estudiados.
El término "bacteriófago", como se utiliza en esta descripción, se debe considerar como intercambiable con el término "fago".
Aspectos del resumen
Un aspecto original de la presente invención es ta identificación es la identificación y secuenciación de una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina a partir de un bacteriófago capaz de colonizar a la bacteria patógena Clostridium, en particular Clostridium perfringens, y al uso de esta lisina para lisar a la bacteria patógena Clostridium, en particular a la bacteria patógena Clostridium perfringens.
Aspectos detallados
En un aspecto, la presente invención se refiere a una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2, que se puede obtener a partir de un bacteriófago capaz de colonizar a Clostridium perfringens. Preferentemente, dicha lisina esta en una forma sustancialmente pura.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a una lisina en una forma sustancialmente pura que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, mostrándose dicha secuencia de nucleótidos en SEQ. ID. No. 1.
Todavía en un aspecto adicional de la invención, la invención se refiere a un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos seleccionada entre:
(a)
la secuencia de nucleótidos presentada como SEQ. ID. No. 1;
(b)
una secuencia de nucleótidos que es la complementaria a la secuencia de nucleótidos establecida en SEQ. ID. No. 1;
(c)
una secuencia de nucleótidos que es capaz de hibridar con la secuencia de nucleótidos establecida en SEQ. ID. No. 1;
(d)
una secuencia de nucleótidos que es la complementaria a una secuencia de nucleótidos que es capaz de hibridar con. la secuencia de nucleótidos establecida en SEQ. ID. No. 1;
(e)
una secuencia de nucleótidos que es capaz de hibridar con la complementaria a la secuencia de nucleótidos establecida en SEQ. ID. No. 1; (k) una secuencia de nucleótidos que comprende una cualquiera de (a), (b), (c), (d), y/o (e).
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, cuya secuencia de nucleótidos se selecciona entre el grupo constituido por:
(a)
una secuencia de nucleótidos que comprende la secuencia mostrada en SEQ. ID. No. 1;
(b)
una secuencia de nucleótidos que es complementaria a una secuencia de nucleótidos que hibrida bajo condiciones de astringencia alta y/o intermedia con la secuencia mostrada en SEQ. ID. No. 1; y
(c)
una secuencia de nucleótidos que está relacionada con la secuencia de nucleótidos de SEQ. ID. No. 1 por degeneración del código genético.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a una lisina sustancialmente pura que se puede obtener, o se obtiene, mediante la expresión del ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos, según la presente invención.
En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención.
El documento EP 0 510 907 revela un huésped microbiano transformado con los medios necesarios para expresar una lisina de un fago de Listeria monocytogenes. Las enseñanzas del documento EP 0 510 907 se podrían adaptar de acuerdo con la presente invención.
Un aspecto adicional de la presente invención proporciona un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos mostrada en SEQ. ID. No. 1.
La presente invención proporciona, aún, una lisina derivada del cultivo de un huésped, según la presente invención. Preferentemente, la lisina es una forma sustancialmente pura.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere a una composición, preferentemente una composición farmacéutica, que comprende una lisina, según la presente invención, y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención.
La presente invención se refiere, también, a una lisina, según la presente invención, y/o a un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, para su uso como un medicamento.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere al uso de una lisina, según la presente invención, y/o a un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende un ácido nucleico que comprende un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de un trastorno, enfermedad o afección asociada con las especies patógenas de Clostridium, preferentemente con C. perfringens patógena.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere al uso de una lisina, según la presente invención, y/o a un huésped trasformada con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de una reducción en la ganancia de peso provocada por especies patógenas de Clostridium, preferentemente por C. perfringens patógena, en el tracto intestinal de aves de corral, preferentemente pollos.
En un aspecto adicional, la presente invención se refiere al uso de una lisina en una forma sustancialmente pura, que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2, en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de una reducción en la ganancia de peso provocada por especies patógenas de Clostridium, preferentemente por C. perfringens patógena, en el tracto intestinal de aves de corral, preferentemente pollos.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a un medicamento que comprende una lisina, según la presente invención, y/o a un huésped transformado con un ácido nucleico, que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a un medicamento que comprende una lisina en una forma sustancialmente pura que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2 y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
La presente invención se refiere, también, a un paquete farmacéutico que comprende uno o más compartimentos, en los que, al menos, un compartimento comprende una o más lisinas, según la presente invención, y/o uno o más huéspedes transformados con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, o una composición, según la presente invención.
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La presente invención se refiere, también, a un paquete farmacéutico que comprende uno o más compartimentos, en los que, al menos, un compartimento comprende una o más lisinas en una forma sustancialmente pura, que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2 y/o uno o más huéspedes transformados con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de una composición farmacéutica, comprendiendo dicho procedimiento la mezcla de una o más lisinas, según la presente invención, y/o uno o más huéspedes transformados con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, con un diluyente, excipiente o vehículo farmacéuticamente aceptables.
En otro aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de preparación de una composición farmacéutica, comprendiendo dicho procedimiento la mezcla de una o más lisinas en una forma sustancialmente pura que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2 y/o uno o más huéspedes transformados con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina que comprende la secuencia mostrada en SEQ. ID. No. 2 con un diluyente, excipiente o vehículo farmacéuticamente aceptables.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a un procedimiento de destrucción de una bacteria patógena del género Clostridium, que comprende la lisis de una bacteria Clostridium patógena con una lisina sustancialmente pura, según la presente invención, o una composición, según la presente invención.
La presente invención se refiere, adicionalmente, a un procedimiento de destrucción de una bacteria patógena del género Clostridium, que comprende la lisis de una bacteria Clostridium patógena con una lisina en una forma sustancialmente pura, que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2 o una composición que comprende dicha lisina.
Todavía en un aspecto adicional, la presente invención proporciona un vehículo de expresión que comprende un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos, según la presente invención, y las regiones reguladoras asociadas a la misma para la expresión de la secuencia codificadora en un huésped adecuado.
La presente invención proporciona, adicionalmente, el uso de una lisina, según la presente invención, y/o un huésped transformada con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica un lisina, según la presente invención, en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de un trastorno de crecimiento en aves de corral, estando causado dicho trastorno de crecimiento por la colonización del tracto intestinal, o de parte del mismo, del ave de corral por Clostridium perfringens.
La presente invención proporciona, además, un procedimiento para la detección de un bacteria Clostridium patógena, preferentemente Clostridium perfringens, en una muestra, utilizando un marcador de diagnóstico basado en la lisina, según la presente invención, o una forma mimética de la misma.
La presente invención proporciona, también, un procedimiento para detectar una bacteria patógena Clostridium, preferentemente Clostridium perfringens, en una muestra, utilizando un marcador de diagnóstico basado en una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ- ID. No. 2.
El término "basado en", como se utiliza en esta descripción, significa que el marcador de diagnóstico comprende una lisina, según la presente invención, o una porción de la misma. Adecuadamente, se podrían usar, al menos, la porción lítica y la porción del dominio de unión a la pared celular de la lisina, según la presente invención. En este caso, la porción lítica de la misma podría ser completamente funcional, este es, capaz de lisar las células bacterianas, o podría estar modificada de tal forma que cambiara y/o eliminara la función lítica de la lisina. Un procedimiento adecuado de modificación de dicha lisina podría ser mediante el uso de mutagénesis dirigida y/o al azar. El marcador de diagnóstico podría, adecuadamente, comprender sólo la porción del domino de unión a la pared celular, o parte del mismo, de la lisina.
El marcador de diagnóstico podría comprender un marcador que fuera fácilmente identificable. Los marcadores adecuados incluyen indicadores, que incluyen los indicadores detallados en la sección de esta descripción titulada "Indicador". El marcador podría estar unido directa o indirectamente a la lisina o a una porción de la misma. Como forma de ejemplo únicamente, un indicador adecuado podría incluir una proteína fluorescente. El indicador podría estar acoplado bien directa o bien indirectamente a la lisina o a una porción de ella.
En el caso de que las células bacterianas se lisen mediante el marcador de diagnóstico, se podría monitorizar la lisis de una o más células bacterianas. Por ejemplo, la lisis se podría monitorizar ópticamente. La lisis se podría monitorizar mediante la medida del contenido celular liberado mediante la lisis de las células bacterianas, por ejemplo, se podría medir la liberación de ATP por bioluminiscencia.
El marcador de diagnóstico podría comprender una fase sólida (por ejemplo, pero no exclusivamente, poliestireno activado, vidrio activado, silicona o materiales similares al vidrio, látex activado, oro o compuestos de oro, distintos materiales portadores ferromagnéticos, materiales sintéticos hidrófobos o cargados eléctricamente) unidos, directa o indirectamente, a la lisina o a una porción de ella. Estas células capaces de unión a dicha lisina o a una porción de ella se pueden inmovilizar sobre o contra dicha fase sólida.
Las ventajas del procedimiento de detección según la presente invención es que no es específico de especie, es más fácil que generar anticuerpos frente a la bacteria Clostridium, y/o tanto la unión como la detección se pueden realizar fácilmente.
En un aspecto adicional, la presente invención proporciona la porción del dominio de unión a la pared celular, o parte de ella, de una lisina, según la presente invención, para su uso en la liberación de fármacos.
En un aspecto adicional, la presente invención proporciona un procedimiento para la modificación de una lisina, según la presente invención, con el fin de alterar la actividad lítica de la lisina respecto a una o más especies bacterianas.
La lisina según la presente invención se podría modificar con el fin de aumentar el espectro bacteriano sobre el que la lisina fuera activa. Alternativamente, la lisina se podría modificar con el fin de enfocar su actividad a una especie y/o cepa bacteriana específica; en otras palabras, a incrementar la especificidad de huésped de la misma.
Para facilitar la referencia, este y otros aspectos de la presente invención se discutirán ahora bajo los encabezamientos de sección apropiados. Sin embargo, las enseñanzas de cada sección no se limitan necesariamente a cada una de las secciones en particular.
Aspectos preferentes
Preferentemente, el ácido nucleico, según la presente invención, está en una forma sustancialmente pura.
Preferentemente, el ácido nucleico, según la presente invención, está en una forma aislada.
Preferentemente, el ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos, según la presente invención, se puede obtener a partir de un bacteriófago capaz de infectar y/o colonizar Clostridium perfringens.
Adecuadamente, el ácido nucleico y/o lisina, según la presente invención, se obtiene a partir de un bacteriófago capaz de infectar y/o colonizar Clostridium perfringens.
Preferentemente, el ácido nucleico, según la presente invención, se puede obtener o se obtiene a partir de un bacteriófago que ha infectado y/o colonizado Clostridium perfringens.
Preferentemente, el ácido nucleico y/o lisina, según la presente invención, se puede obtener o se obtiene a partir del bacteriófago \phi3626 o a partir del bacteriófago \phi8533.
Preferentemente, la composición farmacéutica, según la presente invención, comprende adicionalmente un diluyente, excipiente o vehículo farmacéuticamente aceptables.
Preferentemente, el trastorno, enfermedad y/o afección está asociado con las especies de Clostridium patógenas, preferentemente Clostridium perfringens.
Los trastornos, enfermedades y/o afecciones adecuados incluyen, por ejemplo, enteritis necrótica, gangrena gaseosa, envenenamiento por alimentos, lesiones intestinales y reducción en la ganancia de peso.
Como se estableció anteriormente, la presencia de las especies de Clostridium, particularmente C. perfringens, en el tracto intestinal de ciertos animales, en particular aves de corral, tales como crías de pollo, se ha asociado con una potencial reducción en el crecimiento en estos animales, en comparación con animales no infectados. El efecto es más pronunciado si el número de bacterias en el tracto intestinal excede un nivel umbral. Por ejemplo, el nivel umbral será, normalmente, de aproximadamente 10^{6}-10^{8} cfu/g. La lisina, según la presente invención, y/o un-huésped que comprenda una lisina, según la presente invención, se podrían usar en el tratamiento de esta potencial reducción en el crecimiento. En otras palabras, la lisina, según la presente invención, y/o un huésped que comprenda una lisina, según la presente invención, se podrían usar para controlar el número de bacterias en el tracto intestinal de los animales, en particular aves de corral, tales como crías de pollo, aumentando de este modo la ganancia de peso en dichos animales. En una forma de realización, la lisina, según la presente invención, y/o un huésped que comprenda una lisina, según la presente invención, podrían eliminar completamente dicha bacteria en el tracto intestinal de dicho animal. En una forma de realización alternativa, la lisina y/o el huésped podrían reducir el número de dicha bacteria por debajo de un nivel umbral, esto es, aquel nivel que resulta en una reducción de la ganancia de peso del animal.
Preferentemente, el huésped, según la presente invención, es un huésped microbiano.
Preferentemente, el huésped, según la presente invención, es un microorganismo alimentario.
Preferentemente, el huésped, según la presente invención, es un organismo colonizador del intestino.
Adecuadamente, el huésped podría ser un organismo, preferentemente un microorganismo, que generalmente se reconoce como seguro (GRAS).
Preferentemente, el huésped microbiano, según la presente invención, es uno o más microorganismos de los géneros siguientes: Escherichia, Lactobacillus, Bacillus, Lactococcus, Staphylococcus, Pediococcus.
En un aspecto preferido, el huésped microbiano es una bacteria de una o más de las siguientes especies: Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus, Staphylococcus camosus o especies relacionadas.
Preferentemente, el ácido nucleico en dicho huésped comprende una o más secuencias señal que dirigen a las secuencias codificadoras de la secreción de la lisina de la presente invención a través de la membrana celular del huésped.
Preferentemente, la lisina, según la presente invención es una forma sustancialmente pura.
Preferentemente, la lisina, según la presente invención, está en una forma aislada.
Preferentemente, la bacteria Clostridium, como se menciona en esta descripción, pertenece a las especies de Clostridium perfringens.
Preferentemente, la bacteria Clostridium, como se menciona en esta descripción, está en el tracto intestinal de un individuo.
Adecuadamente, la bacteria Clostridium podría estar en un alimento o bebida.
Adecuadamente, la lisina, según la presente invención, podría estar modificada, tal como por mutagénesis dirigida o al azar.
Descripción detallada de la invención
Aunque en general cualquier técnica molecular mencionada en esta descripción es muy conocida en la técnica, se podría hacer referencia en particular a "Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual (1989)" y ``Ausubel et al., Short Protocols in Molecular Biology (1999) 4th Ed. John Wiley & Sons, Inc.
Lisina
El término "lisina", como se utiliza en esta descripción, incorpora al término "endolisina". El término "lisina", como se utiliza en esta descripción, significa cualquier agente, tal como una enzima o una toxina, que es capaz de lisar células.
Agente
El término "agente", como se utiliza en esta descripción, significa una lisina, según la presente invención, y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención.
Medicamento
El término "medicamento", como se utiliza en esta descripción, incluye medicamentos para su uso tanto en seres humanos como en animales en medicina humana y veterinaria. Además, el término "medicamento", como se utiliza en esta descripción, incluye un producto diseñado para su incorporación en la alimentación animal, particularmente en la alimentación de aves de corral.
Tratamiento
Se debe apreciar que todas las referencias en esta descripción a un tratamiento incluyen tratamientos curativos, paliativos y profilácticos.
Procedimientos de recombinación
Normalmente, la secuencia de nucleótidos de la presente invención se podría preparar por técnicas de recombinación del ADN.
Secuencia de aminoácidos
Como se utiliza en esta descripción, el término "secuencia de aminoácidos" es sinónimo del término "polipéptido" y/o del término "proteína". En algunos casos, el término "secuencia de aminoácidos" es sinónimo del término "péptido". En algunos casos, el término "secuencia de aminoácidos" es sinónimo del término "proteína".
La secuencia de aminoácidos se podría preparar mediante el aislamiento a partir de una fuente adecuada, se podría generar sintéticamente o se podría preparar mediante el uso de técnicas de recombinación del ADN.
En un aspecto, la presente invención proporciona una secuencia de aminoácidos que es una lisina capaz de hidrolizar las paredes celulares de bacterias Clostridium, preferentemente Clostridium perfringens.
Preferentemente, la lisina comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
Preferentemente, la lisina es una lisina aislada y/o es una lisina sustancialmente aislada y/o está purificada y/o está sustancialmente purificada y/o no está en forma nativa. Así, la lisina podría estar en una forma pura o sustancialmente pura.
Se entenderá que la lisina, según la presente invención, se podría mezclar con vehículos o diluyentes que no interfieran con el propósito pretendido de la lisina, y todavía será considerada como pura y/o aislada.
Secuencia de nucleótidos
Como se utiliza en esta descripción, el término "secuencia de nucleótidos" es sinónimo del término "polinucleótido".
La secuencia de nucleótidos podría ser ADN o ARN de origen genómico, sintético o recombinante. La secuencia de nucleótidos podría ser de cadena doble o sencilla, dependiendo de si representa la cadena en sentido o la anti-sentido o una combinación de las mismas.
Para algunas aplicaciones, la secuencia de nucleótidos es ADN preferentemente.
Para algunas aplicaciones, la secuencia de nucleótidos se prepara, preferentemente, mediante el uso de técnicas de recombinación del ADN (por ejemplo, ADN recombinante).
Para algunas aplicaciones, la secuencia de nucleótidos es cADN preferentemente.
Para algunas aplicaciones, la secuencia de nucleótidos podría ser, preferentemente, la misma que la forma que ocurre naturalmente para este aspecto.
En un aspecto de la presente invención, la secuencia de nucleótidos codifica una lisina capaz de hidrolizar la pared celular de la bacteria Clostridium, preferentemente la bacteria Clostridium perfringens.
Los expertos entenderán que la misma lisina se puede codificar por numerosas secuencias de nucleótidos distintas como resultado de la degeneración del código genético. Además, se entenderá que los expertos podrían, utilizando técnicas de rutina, introducir sustituciones de nucleótidos que no afecten sustancialmente a la actividad codificada por la secuencia de nucleótidos de la presente invención, para reflejar el uso de codones de cualquier organismo huésped particular, en el que se vaya a expresar la diana. Así, los términos "variante", "homólogo" o "derivado" en relación a la secuencia de nucleótidos establecida en los listados de secuencia adjuntos, incluyen cualquier sustitución de, variación de, modificación de, reemplazo de, deleción de, o adición de, uno (o más) nucleótidos de, o a la secuencia, proporcionando la secuencia de nucleótidos resultante que codifica una lisina funcional, según la presente
invención.
La presente invención incluye, también, las secuencias de nucleótidos que son capaces de hibridar selectivamente con las secuencias presentadas en esta descripción, o con las complementarias de las anteriores. Las secuencias de nucleótidos son preferentemente, al menos de 15 nucleótidos de longitud, más preferentemente, al menos de 20, 30, 40 ó 50 nucleótidos en longitud. Estas secuencias se podrían utilizar como sondas, tal como en un kit de diagnóstico.
Se pueden obtener de muchas formas secuencias de nucleótidos que no son homólogas al 100% a las secuencias de la presente invención pero que se incluyen en el alcance de la invención.
Forma sustancialmente pura y/o forma aislada
Preferentemente, la lisina, según la presente invención, o el nucleótido que comprende la secuencia de nucleótidos que codifica a la misma, es una forma sustancialmente pura o está en una forma aislada.
El término "sustancialmente pura" se utiliza para indicar que el componente, por ejemplo una lisina, según la presente invención, y/o un nucleótido que comprende una secuencia de nucleótidos, según la presente invención, está presente en un alto nivel. El componente, esto es, una lisina, según la presente invención, y/o un nucleótido que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, según la presente invención, es deseablemente el componente predominante presente en la composición. Preferentemente está presente a un nivel superior al 30%, superior al 50%, superior al 75%, superior al 90% o incluso superior al 95%, estando determinado dicho nivel sobre la base de peso seco/peso seco respecto de la composición total bajo consideración.
A niveles muy altos (por ejemplo, superiores al 90%, superiores al 95% o superiores al 99%) el componente se podría considerar como que está "aislado". Las sustancias biológicamente activas de la presente invención (que incluyen polipéptidos, moléculas de ácido nucleico, restos identificados/identificables mediante análisis, etc.) se podrían proporcionar en una forma que este sustancialmente libre de uno o más contaminantes con los que, de otra forma, la sustancia podría estar asociada. Así, por ejemplo, ellas podrían estar sustancialmente libres de uno o más polipéptidos potencialmente contaminantes y/o moléculas de ácido nucleico. Ellas podrían proporcionarse en una forma que este sustancialmente libre de otros componentes celulares (por ejemplo, de membranas celulares, de citoplasma, etc.). Cuando una composición está sustancialmente libre de un contaminante determinado, el contaminante podría estar en un nivel bajo (por ejemplo, a un nivel inferior al 10%, inferior al 5% o inferior al 1% sobre la base de peso seco/peso seco establecida anteriormente).
Sal farmacéuticamente aceptable
La lisina, según la presente invención, podría estar en forma de, y/o se podría administrar como, una sal farmacéuticamente aceptable, tal como una sal de adición de ácido o una sal de base, o un solvato de la misma, que incluye un hidrato de la misma. Para una revisión de las sales adecuadas ver Berge et al, J. Pharm. Sci., 1977, 66, 1-19.
Normalmente, una sal farmacéuticamente aceptable se podría preparar fácilmente usando el ácido o base deseado de la forma apropiada. La sal podría precipitar a partir de una solución y recogerse mediante filtración o se podría recuperar por evaporación del disolvente.
Las sales de adición de ácido adecuadas se forman a partir de ácidos que forman sales no tóxicas y los ejemplos son las sales clorhidrato, bromhidrato, yodhidrato, sulfato, bisulfato, nitrato, fosfato, hidrógeno fosfato, acetato, maleato, fumarato, lactato, tartrato, citrato, gluconato, succinato, sacarato, benzoato, metanosulfonato, etanosulfonato, bencenosulfonato, p-toluenosulfonato y pamoato.
Las sales de base adecuadas se forman a partir de bases que forman sales no tóxicas y los ejemplos son las sales de sodio, potasio, aluminio, calcio, magnesio, zinc, diolamina, olamina, etilendiamina, trometamina, cloro, meglumina y dietanolamina. Para revisiones acerca de sales farmacéuticamente aceptables ver Berge et al., J. Pharm. Sci., 66, 1-19 (1977); Gould P.L., International J. of Pharmaceutics, 33 (1986), 201-217; y Bighley et al., Encyclopaedia of Pharmaceutical Technology, Marcel Dekker Inc., New York (1996), Vol. 13, páginas 453-497.
Los solvatos farmacéuticamente aceptables del compuesto de la invención, esto es de la lisina, incluyen los hidratos de la misma.
De aquí en adelante, los compuestos, que incluyan a la lisina, según su presente invención, o al huésped transformado con un ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos que codifica la lisina, según la presente invención, sus sales farmacéuticamente aceptables, sus solvatos y polimorfos, definidos en cualquier aspecto de la invención (excepto los compuestos intermedios en el proceso químico) se referirán como "compuesto de la invención" o "agentes de la invención".
Variaciones isotópicas
La presente invención incluye, también, todas las variaciones isotópicas adecuadas de la lisina o de una sal de la misma farmacéuticamente aceptable. Una variación isotópica de una lisina de la presente invención, o de una sal de la misma farmacéuticamente aceptable, se define como una en la que, al menos, un átomo se reemplaza por un átomo que tiene el mismo número atómico pero una masa atómica diferente de la masa atómica encontrada habitualmente en la naturaleza. Los ejemplos de isótopos que se pueden incorporar en el agente, y las sales de mismo farmacéuticamente, aceptables incluyen los isótopos de hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno, fósforo, azufre, flúor y cloro, tales como ^{2}H, ^{3}H, ^{13}C, ^{14}C, ^{15}N, ^{17}O, ^{18}O, ^{31}P ^{32}P, ^{35}S, ^{18}F y ^{36}Cl, respectivamente. Ciertas variaciones isotópicas del agente, y de las sales de mismo farmacéuticamente aceptables, por ejemplo, aquellas en las que se incorpora un isótopo radiactivo tal como ^{3}H o ^{14}C, son útiles en los estudios de distribución tisular del fármaco y/o sustrato. Los isótopos tritiados, esto es ^{3}H y carbono-14, esto es ^{14}C, son particularmente preferidos por su fácil preparación y su detectabilidad. Además, la sustitución con isótopos tales como deuterio, esto es ^{2}H, puede aportar ciertas ventajas terapéuticas que resultan de una estabilidad metabólica mayor, por ejemplo, vida media in vivo aumentada o requerimientos de dosificación reducidos y, por tanto, se podrían preferir en algunas circunstancias. Las variaciones isotópicas de la lisina, y de las sales de la misma farmacéuticamente aceptables, se pueden preparar, generalmente, mediante procedimientos convencionales utilizando las variaciones isotópicas apropiadas de los reactivos adecuados.
Profármacos
Los expertos en la técnica apreciarán que la lisina de la presente invención se podría derivar a partir de un profármaco. Los ejemplos de profármacos incluyen entidades que tienen ciertos grupos protegidos y que podrían no poseer actividad farmacológica como tales, pero, en ciertos casos, se podrían administrar (tal como oral o parenteralmente) y a partir de ese momento se metabolizarían en el organismo para formar el agente que fuera farmacológicamente activo.
Todos los derivados y profármacos protegidos de los compuestos de la presente invención se incluyen en el alcance de la invención.
Pro-restos
Se podrá apreciar que ciertos restos conocidos como "pro-restos", como por ejemplo los descritos en "Design of Prodrugs" de H. Bundgaard, Elsevier, 1985 (la revelación de los cuales se incorpora en esta descripción por referencia), se podrían colocar sobre funcionalidades apropiadas de los agentes. Tales profármacos se incluyen, también, en el alcance de la invención.
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Composiciones farmacéuticas
La presente invención proporciona, también, una composición farmacéutica que comprende una cantidad terapéuticamente efectiva del agente de la presente invención, esto es; una lisina según la presente invención, y un vehículo, diluyente o excipiente, farmacéuticamente aceptable (incluyendo combinaciones de los mismos).
Las composiciones farmacéuticas podrían ser para uso humano o animal en medicina humana y veterinaria y, habitualmente, comprenderán uno cualquiera, o más de uno, de los diluyentes, vehículos o excipientes, farmacéuticamente aceptables. En una forma de realización preferida, la composición farmacéutica podría ser para su uso en aves de corral, en particular crías de pollo. Los vehículos o diluyentes aceptables para el uso terapéutico son muy conocidos en la técnica farmacéutica, y se describen, por ejemplo, en ``Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co. (A.R. Gennaro edil 1985). La elección del vehículo, diluyente o excipiente farmacéutico se puede realizar en base a la ruta de administración que se pretenda seguir y a la práctica farmacéutica estándar. Las composiciones farmacéuticas podrían comprender como, o además de, vehículo, diluyente o excipiente, cualquier agente aglutinante, lubricante, de resuspensión, de recubrimiento o solubilizante.
Se pueden proporcionar agentes conservantes, estabilizantes, colorantes e incluso aromatizantes, en la composición farmacéutica. Los ejemplos de agentes conservantes incluyen benzoato sódico, ácido sórbico y ésteres del ácido p-hidroxibenzoico. Se podrían usar también agentes antioxidantes y de resuspensión.
Podría haber diferentes requerimientos de composición/formulación dependiendo de los distintos sistemas de liberación. A modo de ejemplo, la composición farmacéutica de la presente invención se podría formular para liberarse utilizando una mini-bomba o por vía mucosa, por ejemplo, como un pulverizador o aerosol para inhalación nasal o una solución para ingerir; o parenteralmente, en la que la composición se formula para una forma inyectable, para la liberación, por ejemplo, por vía intravenosa, intramuscular o subcutánea. Alternativamente, la formulación se podría diseñar para su liberación por ambas rutas.
Cuando el agente se va a liberar por vía mucosa a través de la mucosa gastrointestinal, debería ser capaz de permanecer estable durante el tránsito a través del tracto gastrointestinal; por ejemplo, debería ser resistente a la degradación proteolítica, estable a pH ácido y resistente a los efectos detergentes de la bilis.
Cuando sea apropiado, las composiciones farmacéuticas se pueden administrar por inhalación, en forma de un supositorio o pesario; tópicamente en forma de loción, disolución, crema, pomada o polvo para espolvorear; para su uso como parche en la piel; oralmente en forma de comprimidos que contienen excipientes tales como almidón o lactosa, o en cápsulas u óvulos, bien solos o mezclados con excipientes, o en forma de elixires, disoluciones o suspensiones que contienen agentes aromatizantes o colorantes; o ellos se pueden inyectar parenteralmente, por ejemplo intravenosa, intramuscular o subcutáneamente. Para la administración parenteral, las composiciones se podrían usar mejor en forma de una solución acuosa estéril que podría contener otras sustancias, por ejemplo suficientes sales o monosacáridos para hacer la solución isotónica con la sangre. Para la administración bucal o sublingual, las composiciones se podrían administrar en forma de comprimidos o pastillas para chupar, que se pueden formular en la forma
convencional.
Para algunas formas de realización, los agentes de la presente invención se podrían usar, también, en combinación con una ciclodextrina. Se conoce que las ciclodextrinas forman complejos de inclusión y de no inclusión con las moléculas de fármaco. La formación_ de un complejo fármaco-ciclodextrina podría modificar la solubilidad, la tasa de disolución, la biodisponibilidad y/o las propiedades de estabilidad de una molécula de fármaco. Los complejos fármaco-ciclodextrina son útiles, generalmente, para la mayoría de las formas de dosificación y de las rutas de administración. Como una alternativa a la formación directa de complejos con el fármaco, la ciclodextrina se podría usar como un aditivo auxiliar, por ejemplo, como un vehículo, diluyente o agente solubilizante. Las ciclodextrinas alfa, beta y gamma son las utilizadas más comúnmente y se describen ejemplos adecuados en los documentos WO-A-91/11172, WO-A-94/02518 y WO-A-98/55148.
En una forma de administración preferida, los agentes de la presente invención se liberan sistémica ente (tal como oral, bucal o sublingualmente), más preferentemente oralmente.
Por lo tanto, preferentemente, el agente está en una forma adecuada para la liberación oral.
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Administración
El término "administrado" incluye la liberación mediante técnicas virales y no virales. Los mecanismos de liberación viral incluyen, pero no se limitan a, vectores adenovirales, vectores virales asociados a adenovirus (AAV), vectores del virus del herpex, vectores retrovirales, vectores lentivirales y vectores de baculovirus. Los mecanismos de liberación no virales incluyen la transfección mediada por lípidos, liposomas, inmunoliposomas, lipofectina, compuestos anfifílicos catiónicos superficiales (CFA) y combinaciones de los mismos.
El agente de la presente invención, esto es, una lisina de la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleátidos que codifica una lisina según la presente invención, se podría administrar de forma aislada pero generalmente se administrará como una composición farmacéutica, por ejemplo, cuando el agente está en una mezcla con un excipiente, diluyente o vehículo farmacéuticamente aceptable, seleccionado en base a la ruta de administración que se pretende seguir y a la práctica farmacéutica estándar.
Por ejemplo, el agente se puede administrar (por ejemplo, oral o tópicamente) en forma de comprimidos, cápsulas, óvulos, elixires, disoluciones o suspensiones, que podrían contener agentes aromatizantes o colorantes, para aplicaciones de liberación inmediata, retardada, modificada, sostenida, en pulsos o controlada.
Los comprimidos podrían contener excipientes tales como celulosa microcristalina, lactosa, citrato sódico, carbonato cálcico, fosfato cálcico dibásico y glicina; agentes de desintegración tales como almidón (preferentemente de maíz, patata o tapioca), glicolato sódico de almidón, croscarmelosa de sodio y ciertos silicatos complejos; y agentes aglutinantes de granulación tales como polivinilpirrolidona, hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC), hidroxipropilcelulosa (HPC), sacarosa, gelatina y acacia. Adicionalmente, se podrían incluir agentes lubricantes tales como estearato de magnesio, ácido esteárico, behenato de glicerilo y talco.
Se podrían utilizar, también, composiciones sólidas de un tipo similar como agentes de carga en cápsulas de gelatina. Los excipientes preferidos a este respecto incluyen lactosa, almidón, una celulosa, azúcar dé la leche o polietilenglicoles de alto peso molecular. Para las suspensiones acuosas y/o elixires, el agente podía estar en combinación con varios agentes edulcorantes o aromatizantes, con agentes colorantes o tintes, con agentes emulsionantes y/o de resuspensión y con diluyentes tales como agua, etanol, propilenglicol y glicerina, y combinaciones de los mismos.
El agente, esto es, una lisina de la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención se podría administrar en el alimento o forraje del animal, o como un suplemento del alimento o forraje del animal. En particular, la lisina de la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención se podría incorporar en, o añadirse, a los alimentos de las aves de corral.
Las rutas de administración (liberación) incluyen, pero no se limitan a, una o más entre: oral (por ejemplo, como un comprimido, cápsula, o como una solución para ingestión), tópica, vía mucosas (por ejemplo, como un pulverizador nasal o un aerosol para inhalación), nasal, parenteral (por ejemplo, mediante una forma inyectable), gastrointestinal, intraespinal, intraperitoneal, intramuscular, intravenosa, intrauterina, intraocular, intradérmica, intracraneal, intratraqueal, intravaginal, intracerebroventricular, intracerebral, subcutánea, oftálmica (que incluye en el interior del vítreo o de la cámara), transdermal, rectal, bucal, fálica, vaginal, epidural, sublingual.
Se debe entender que una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, no necesitan administrarse por la misma nata. Del mismo modo, si la composición comprende más de un componente activo, estos componentes se podrían administrar por rutas distintas.
Si el agente de la presente invención se administra parenteralmente, los ejemplos de tal administración incluyen la administración del agente por uno o más entre: intravenosa, intra-arterial, intraperitoneal, intratecal, intraventricular, intrauretral, intraesternal, intracraneal, intramuscular o subcutáneamente; y/o mediante el uso de técnicas de
infusión.
Para la administración parenteral, es mejor usar el agente en forma de una solución acuosa estéril que podría contener otras sustancias, por ejemplo, suficientes sales o glucosa para hacer que la solución sea isotónica con la sangre. Las soluciones acuosas deberían estar tamponadas de forma adecuada (preferentemente a un pH de 3 a 9), si es necesario. La preparación de formulaciones parenterales adecuadas bajo condiciones estériles se lleva a cabo fácilmente mediante técnicas farmacéuticas estándar muy conocidas por los expertos en la técnica.
Como se indica, el agente de la presente invención se puede administrar intranasalmente o por inhalación y se libera convenientemente en forma de un polvo seco para inhalar o en una presentación de un pulverizador de aerosol en un recipiente presurizado, bomba, pulverizador o nebulizador, utilizando un propelente adecuado, por ejemplo, diclorodifluorometano, triclorofluorometano, diclorotetrafluoroetano, un hidrofluoroalcano tal como 1,1,1,2-tetrafluoroetano (HFA 134A^{TM}) o 1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropano (HFA 227EA^{TM}), dióxido de carbono u otro gas adecuado. En el caso de un aerosol presurizado, la unidad de dosificación se podría determinar proporcionando una válvula para liberar una cantidad medida. El recipiente presurizado, bomba, pulverizador o nebulizador, podría contener una solución o suspensión del compuesto activo, por ejemplo, utilizando una mezcla de etanol y el propelente como solvente, que podría contener adicionalmente un lubricante, por ejemplo, trioleato de sorbitan. Las cápsulas y cartuchos (hechos, por ejemplo, de gelatina) para su uso en un inhalador o insuflador se podrían formular para contener una mezcla en polvo del agente y una base en polvo adecuada, tal como lactosa o almidón.
Alternativamente, el agente de la presente invención se puede administrar en forma de un supositorio o pesario, o se podría aplicar tópicamente en forma de un gel, hidrogel, loción, disolución, crema, pomada o polvo para espolvorear. El agente de la presente invención se podría administrar también dermal o transdermalmente, por ejemplo, mediante el uso de un parche en la piel. Ellos se podrían administrar también mediante una ruta pulmonar o rectal. Ellos se podrían administrar también mediante una ruta ocular. Para el uso oftálmico, los compuestos se pueden formular como suspensiones micronizadas en una disolución salina estéril, isotónica, con el pH ajustado, o preferentemente, como disoluciones en una disolución salina estéril, isotónica, con el pH ajustado, opcionalmente en combinación con un conservante tal como un cloruro de bencilalconio. Alternativamente, ellas se podrían formular en una pomada tal como vaselina.
Para la aplicación tópica en la piel, el agente de la presente invención se puede formular como una pomada adecuada que contiene el compuesto activo resuspendido o disuelto en, por ejemplo, una mezcla con uno o más de los siguientes: aceite mineral, vaselina líquida, vaselina blanca, propilenglicol, un compuesto de polioxietileno y polioxipropileno, una emulsión de cera y agua. Alternativamente, se puede formular como una loción o crema adecuada, resuspendida o disuelta en, por ejemplo, una mezcla de uno o más de los siguientes: aceite mineral, monoestearato de sorbitan, un polietilenglicol, parafina líquida, polisorbato 60, cera de cetil ésteres, alcohol cetearílico, 2-octildodecanol, alcohol bencílico y agua.
Las composiciones de la presente invención se podrían administrar mediante inyección directa.
Para algunas aplicaciones, el agente se administra de forma oral, preferentemente.
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Niveles de dosis
Normalmente, un médico o veterinario determinarán la dosificación real que será más adecuada para un individuo particular. El nivel de dosis específica y la frecuencia de dosificación para cualquier individuo particular se podrían modificar y dependerán de diversos factores que incluyen la actividad del compuesto específico empleado, la estabilidad metabólica y la extensión de la acción del compuesto, la edad, el peso corporal, el estado de salud general, el sexo, la dieta, la forma y el tiempo de administración, la tasa de excreción, la combinación del fármaco, la gravedad de la afección particular y la terapia que sufre el individuo. El agente y/o la composición farmacéutica de la presente invención se podría administrar según un régimen de 1 a 10 veces por día, tal como de una o dos veces por día.
Para la administración oral y parenteral a seres humanos o animales, el nivel de dosificación diaria del agente podría ser en una dosis individual o en dosis divididas.
Dependiendo de las necesidades, el agente se podría administrar en un dosis de 0,01 a 30 mg/kg de peso corporal, tal como de 0,1 a 10 mg/kg, más preferentemente de 0,1 a 1 mg/kg de peso corporal. Naturalmente, las dosificaciones mencionadas en esta descripción son ejemplares de un caso promedio. Puede haber, por supuesto, casos individuales que requieran un intervalo mayor o menor de dosificación.
Normalmente, la dosis oral diaria podría ser, por ejemplo, entre 20-1000 mg, preferentemente 50-300 mg, por ejemplo.
Las dosis adecuadas incluirán aquellas que permitan una reducción terapéutica en el número de bacterias patógenas del género Clostridium, en particular de bacterias C. perfringens.
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Formulación
Los agentes de la presente invención se podrían formular en una composición farmacéutica, tal como en una mezcla con uno o más vehículos, diluyentes o excipientes adecuados, mediante el uso de procedimientos conocidos en la técnica.
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Individuo
Como se utiliza en esta descripción, el término "individuo" se refiere a vertebrados, particularmente a miembros de las especies de mamíferos. El término incluye, pero no se limita a, animales domésticos, animales deportivos, ganado agrícola, primates y seres humanos. El término "ganado agrícola" incluye a las aves de corral, por ejemplo las crías de pollo.
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Biodisponibilidad
Preferentemente, los compuestos de la invención (y las combinaciones) son oralmente biodisponibles. La biodisponibilidad oral se refiere a la proporción de un fármaco administrado oralmente que alcanza la circulación sistémica. Los factores que determinan la biodisponibilidad oral de un fármaco son la disolución, la permeabilidad de la membrana y la estabilidad metabólica. Normalmente, para determinar la biodisponibilidad oral, se utiliza una cascada de análisis, con técnicas in vitro, en primer lugar, y posteriormente con técnicas in vivo.
La disolución, la solubilización del fármaco por el contenido acuoso del tracto gastrointestinal (TGI), se puede predecir a partir de experimentos de solubilidad in vitro realizados a un pH apropiado para mimetizar el TGI. Preferentemente, los compuestos de la invención tienen una solubilidad mínima de 50 mcg/ml. La solubilidad se puede determinar mediante procedimientos estándar, conocidos en la técnica, tales como los descritos en "Adv. Drug Deliv. Rev. 23, 3-25, 1997".
La permeabilidad de la membrana se refiere al paso del compuesto a las células del TGI. La lipofilia es una propiedad clave para predecirla y se define mediante las medidas de Log D_{7,4} in vitro, utilizando disolventes orgánicos y un tampón. Preferentemente, los compuestos de la invención tienen un Log D_{7,4} de -2 a +4, más preferentemente de -1 a +2. El log D se puede determinar mediante procedimientos estándar conocidos en la técnica, tales como los descritos en "J. Pharm. Pharmacol. 1990, 42: 144".
Los ensayos en monocapas celulares, tales como el de CaCO_{2}, refuerzan sustancialmente la predicción de una permeabilidad de membrana favorable en presencia de transportadores de flujo de salida, tales como la p-glicoproteína, denominado de flujo en caco-2. Preferentemente, los compuestos de la invención tienen un flujo en caco-2 superior a 2x10^{6} cros^{-1}, más preferentemente mayor de 5x10^{6} cros^{-1}. El valor de flujo en caco se puede determinar por procedimientos estándar conocidos en la técnica, tales como los descritos en "J. Phar. Sci. ,1990, 79, 595-600".
La estabilidad metabólica se refiere a la capacidad del TGI o del hígado para metabolizar los compuestos durante el proceso de absorción: el efecto del primer paso. Los sistemas de ensayo, tales como microsomas, hepatocitos, etc, predicen la susceptibilidad metabólica. Preferentemente, los agentes de la presente invención muestran una estabilidad metabólica en el sistema de ensayo que es equivalente a una extracción hepática menor de 0,5. Los ejemplos de los sistemas de ensayo y de la manipulación de datos se describen en "Curr. Opin. Drug Disc. Devel., 201, 4, 36-44, Drug Met. Disp., 2000, 28, 1518-1523".
Debido a la interacción de los procedimientos anteriores, una prueba adicional de que un fármaco será oralmente biodisponible en seres humanos se puede obtener mediante experimentos in vivo en animales. La biodisponibilidad absoluta se determina en estos estudios mediante la administración del agente de forma aislada o en mezclas, por una ruta oral. Para las determinaciones absolutas (% absorción) se emplea también la ruta intravenosa. Se pueden encontrar ejemplos de la determinación de biodisponibilidad oral en animales en "Drug Met. Disp., 2001, 29, 82-87", "J. Med. Chem, 1997, 40, 827-829", Drug Met. Disp., 1999, 27, 221-226.
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Procedimientos de síntesis química
La lisina según la presente invención se podría preparar mediante técnicas de síntesis química.
La lisina o las variantes, homólogos, derivados, fragmentos o compuestos miméticos de la misma, se podrían producir utilizando procedimientos químicos para sintetizar el agente de forma completa o parcial. Por ejemplo, los péptidos se pueden sintetizar mediante técnicas en fase sólida, ruptura de la resina y purificación mediante cromatografía líquida de alta resolución preparativa (por ejemplo, Creighton (1983) Proteins Structures and Molecular Principles, WH Freeman and Co, New York NY). La composición de los péptidos sintéticos se podría confirmar mediante análisis de aminoácidos o secuenciación (por ejemplo, por el procedimiento de degradación de Edman; Creighton, supra).
La síntesis directa de la lisina, o de las variantes, homólogos, derivados, fragmentos o compuestos miméticos de la misma, se puede realizar utilizando varias técnicas en fase sólida (Roberge JY et al., (1995) Science 269: 202-204) y se podría llevar a cabo síntesis automática, por ejemplo, utilizando el ABI 43 1A Peptide Synthesizer (Perkin Elmer), según las instrucciones proporcionadas por el fabricante. Adicionalmente, las secuencias de aminoácidos que comprenden el agente o cualquier parte del mismo, se podrían alterar durante la síntesis directa y/o combinar, utilizando procedimientos químicos, con una secuencia de otras subunidades, o de cualquier parte de las mismas, para producir un agente variante.
En una forma de realización de la invención alternativa, las secuencias codificadoras de la lisina o de las variantes, homólogos, derivados, fragmentos o compuestos miméticos de la misma, se podrían sintetizar, total o parcialmente, utilizando procedimientos químicos muy conocidos en la técnica (véase Caruthers MH et al. (1980) Nuc. Acids Res. Symp. Ser 215-23, Horn T. et al. (1980) Nuc. Acids Res. Symp. Ser. 225-232).
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Compuesto mimético
Como se utiliza en esta descripción, el término "compuesto mimético" se refiere a cualquier compuesto químico que incluye, pero no se limita a, un péptido, un polipéptido, un anticuerpo o cualquier otro compuesto químico orgánico que tenga la misma actividad o efecto cualitativo que el agente de referencia. Este compuesto mimético podría ser un equivalente funcional de un agente conocido.
Derivado químico
Los términos "derivado" o "derivatizado" como se utilizan en esta descripción, incluyen la modificación química de un agente. Un ejemplo ilustrativo de estas modificaciones químicas podría ser reemplazar un hidrógeno por un grupo halo, un grupo alquilo, un grupo acilo o un grupo amino.
Modificación química
En una forma de realización de la presente invención, la lisina podría ser una lisina modificada químicamente.
La modificación química de una lisina podría ser un aumento o reducción de una interacción del enlace de hidrógeno, una interacción de carga, una interacción hidrofóbica, una interacción de Van Der Waals o una interacción de dipolo entre el agente y la diana.
En un aspecto, la lisina identificada podría actuar como un modelo (por ejemplo, un molde) para el desarrollo de otros compuestos.
Vector
En una forma de realización de la presente invención, una lisina según la presente invención se podría administrar directamente a un individuo.
En otra forma de realización de la presente invención, se administra a un individuo un vector que comprende un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica un lisina de la presente invención.
Preferentemente, el agente recombinante se prepara y/o se libera al sitio diana utilizando un vector genético.
Como se conoce muy bien en la técnica, un vector es una herramienta que permite o facilita la transferencia de una entidad desde un ambiente a otro. Según la presente invención, y a modo de ejemplo, algunos vectores usados en técnicas de ADN recombinante permiten que entidades, tales como un segmento de ADN (tal como un segmento de ADN heterólogo , tal como un segmento de cADN heterólogo), se transfiera al interior de un huésped y/o una célula diana, con el propósito de la replicación de los vectores que comprenden las secuencias de nucleótidos de la presente invención y/o la expresión de proteínas de la invención, codificada por las secuencias de nucleótidos de la presente invención. Los ejemplos de vectores usados en las técnicas de ADN recombinante incluyen, pero no se limitan a, plásmidos, cromosomas, cromosomas artificiales o virus.
El término "vector" incluye a los vectores de expresión y/o a los vectores de transformación.
El término "vector de expresión" significa una construcción capaz de expresarse in vivo o in vitro/ex vivo.
El término "vector de transformación" significa una construcción capaz de transferirse de una especie a otra.
ADN desnudo
Los vectores que comprenden secuencias de nucleótidos que codifican una lisina de la presente invención se podrían administrar directamente como "una construcción de un ácido nucleico desnudo" que comprende además, preferentemente, secuencias flanqueadoras homólogas a las del genoma de la célula huésped.
Como se utiliza en esta descripción "ADN desnudo" se refiere a un plásmido que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica un agente de la presente invención junto con una región promotora corta que controla su producción. Se denomina ADN "desnudo" porque los plásmidos no se incluyen en ningún vehículo de liberación. Cuando este plásmido de ADN entra en la célula huésped, tal como una célula eucariota o procariota, las proteínas que codifica (tales como un agente de la presente invención) se transcriben y se traducen en la célula.
Liberación no viral
Alternativamente, los vectores que comprenden secuencias de nucleótidos de la presente invención o una lisina de la presente invención, se podrían introducir en el interior de las células huésped adecuadas utilizando las distintas técnicas virales que se conocen en la técnica, tales como transfección, transformación, electroporación y transformación biolística.
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Como se utiliza en esta descripción, el término "transfección" se refiere a un proceso que usa un vector no viral para liberar un gen en una célula diana de un mamífero.
Los procedimientos de transfección habituales incluyen electroporación, biolística de ADN, transfección mediada por lípidos, transfección mediada por ADN compactado, liposomas, inmunoliposomas, lipofectina, mediada por un agente catiónico, compuestos anfifílicos catiónicos superficiales (CFA) (Nature Biotechnology 1996, 14: 556), cationes multivalentes tales como espermina, lípidos catiónicos o polilisina, complejos 1,2-bis(oleoiloxi)-3-(trimetilamonio)propano (DOTAP)-colesterol (Wolff y Trubetskoy, 1998, Nature Biotechnology 16: 421) y combinaciones de los mismos.
La captación de construcciones de ácido nucleico desnudo por células de mamífero se aumenta mediante distintas técnicas de transfección conocidas, por ejemplo las que incluyen el uso de agentes de transfección. Los ejemplos de estos agentes incluyen agentes catiónicos (por ejemplo fosfato cálcico y DEAE-dextrano) y lipofectantes (por ejemplo lipofectam^{TM} y transfectam^{TM}). Normalmente, las construcciones de ácido nucleico se mezclan con el agente de transfección para producir una composición.
Vectores virales
Alternativamente, los vectores que comprenden un agente de la presente invención o secuencias de nucleótidos de la presente invención, se podrían introducir en el interior de las células huésped adecuadas utilizando las distintas técnicas virales que se conocen en la técnica, tales como por ejemplo, infección con vectores virales recombinantes, tales como retrovirus, virus del herpes simple y adenovirus.
Preferentemente, el vector es un vector viral recombinante. Los vectores virales recombinantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, vectores de adenovirus, vectores virales asociados a adenovirus (AAV), vectores del virus del herpes, un vector retroviral, vectores lentivirales, vectores de baculovirus, vectores del virus de la viruela o vectores de parvovirus (véase Kestler et al., 1999 Human Gene Ther 10 (10): 1619-32). En el caso de vectores virales, la liberación del ácido nucleico, que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica el agente de la presente invención, está mediada por la infección viral de una célula diana.
Vector dirigido
El término "vector dirigido" se refiere a un vector cuya capacidad para infectar/transfectar/transducir a una célula o de expresarse en un huésped y/o una célula diana se restringe a ciertos tipos celulares en el organismo huésped, generalmente células que tienen un fenotipo común o similar.
Vectores de replicación
El ácido nucleico que comprende las secuencias de nucleótidos que codifican una lisina de la presente invención se podrían incorporar en un vector recombinante replicable. El vector se podría usar para replicar la secuencia de nucleótidos en una célula huésped compatible. Así, en una forma de realización de la presente invención, la invención proporciona un procedimiento para generar ácidos nucleicos, que comprenden las secuencias de nucleótidos de la presente invención, mediante la introducción de un ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos de la presente invención en un vector replicable, la introducción del vector en una célula huésped compatible y el crecimiento de la célula huésped bajo condiciones que conducen a la replicación del vector. El vector se podría recuperar de la célula huésped.
Vector de expresión
Preferentemente, una lisina de la presente invención o una secuencia de nucleótidos de la presente invención, que está insertada en un vector, se une funcionalmente a una secuencia de control que es capaz de permitir la expresión de la secuencia codificadora por la célula huésped, esto es, el vector es un vector de expresión. El término "ligado funcionalmente" se refiere a una yuxtaposición en la que los componentes descritos están en una relación que les permite funcionar de la forma que se pretende. Una secuencia reguladora "unida funcionalmente" a una secuencia codificadora se une de tal forma que la expresión de la secuencia codificadora se alcanza bajo condiciones compatibles con las secuencias control. El término "secuencias reguladoras" incluye elementos promotores y potenciadores y otras señales de regulación de la expresión.
La expresión potenciada del polinucleótido que codifica el polipéptido de la invención se podría alcanzar, también, mediante la selección de regiones reguladoras heterólogas, por ejemplo, de regiones promotora, señal de la secreción y terminadora, que sirven para aumentar la expresión y, si se desea, los niveles de secreción de la proteína de interés a partir del huésped de expresión elegido y/o para proporcionar un control inducible de la expresión del polipéptido de la presente invención.
Una lisina de la presente invención producida por una célula huésped recombinante se podría secretar o se podría almacenar intracelularmente dependiendo de la secuencia y/o vector utilizado. Como entenderán los expertos en la técnica, se pueden diseñar vectores de expresión, que contienen secuencias que codifican un agente de la presente invención, con secuencias señal que dirigen la secreción de las secuencias que codifican la lisina de la presente invención a través de una membrana celular procariota o eucariota.
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Promotores
Además del promotor nativo del gen del polipéptido de la invención, se podrían usar otros promotores para dirigir la expresión del polipéptido de la invención.
El promotor se podría seleccionar por su eficiencia para dirigir la expresión del polipéptido de la invención en el huésped de expresión deseado.
En otra forma de realización, se podría seleccionar un promotor constitutivo para dirigir la expresión del polipéptido de la invención deseado. Los ejemplos de promotores fuertes constitutivos y/o inducibles que se prefieren para su uso en huéspedes de expresión fúngicos son aquéllos que se obtienen a partir de los genes fúngicos de la xilanasa (x/nA), fitasa, ATP-sintetasa, subunidad 9 (oliC), triosa fosfato isomerasa (tpi), alcohol deshidrogenesa (AdhA), \alpha-amilasa (amy), amiloglucosidasa (AG del gen glaA), acetamidasa (amdS) y gliceraldehido-3-fosfato deshidrogenasa (gpd).
Los ejemplos de promotores fuertes de levaduras son los que se obtienen de los genes de alcohol deshidrogenasa, lactasa, 3-fosfoglicerato quinasa y triosafosfato isomerasa.
Los ejemplos de promotores bacterianos fuertes son los promotores de la \alpha-amilasa y SP02, así como los promotores de los genes de proteasas extracelulares.
Se podrían usar también promotores híbridos para mejorar la regulación inducible de la construcción de expresión.
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Expresión in vitro
Los vectores de la presente invención se podrían transformar o transfectar en una célula huésped adecuada y/o en un célula diana, como se describirá más adelante, para proporcionar la expresión de una lisina de la presente invención. Este proceso podría comprender el cultivo de la célula huésped y/o la célula diana, transformada con un vector de expresión, bajo condiciones que proporcionen la expresión, a partir del vector, de una secuencia codificadora que codifica una lisina de la presente invención y, opcionalmente, la recuperación del agente de la presente invención expresado. Los vectores podrían ser, por ejemplo, plásmidos o vectores virales provistos de un origen de replicación, opcionalmente un promotor, para la expresión de dicho polinucleótido y, opcionalmente, de un regulador del promotor. Los vectores podrían contener uno o más genes marcadores seleccionables, por ejemplo el gen de resistencia a ampicilina, en el caso de un plásmido bacteriano, o un gen de resistencia a neomicina, para un vector de mamíferos. La expresión de un agente de la presente invención, o una diana de la presente invención, podría ser constitutiva, de forma que se produjera continuamente, o inducible, de forma que se requeriría un estímulo para iniciar la expresión. En el caso de una expresión inducible, la producción de un agente de la presente invención, o de una diana, se puede iniciar cuando se requiera, por ejemplo, por la adición de una sustancia inductora al medio de cultivo, por ejemplo, dexametasona o IPTG.
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Secuencia señal de secreción
A menudo, es deseable que el polipéptido de la invención se secrete, a partir del huésped de expresión, en el medio de cultivo, a partir del cual se podría recuperar más fácilmente el polipéptido de la invención. Según la presente invención, se podría usar la secuencia señal de secreción nativa del polipéptido de la invención para efectuar la secreción del polipéptido de la invención expresado. Sin embargo, un aumento en la expresión del polipéptido de la invención resulta, algunas veces, en la producción de la proteína a niveles superiores a los que el huésped de expresión es capaz de procesar y secretar, creando un cuello de botella de forma que la proteína producto se acumula en la célula. De acuerdo con esto, la presente invención proporciona, también, secuencias señal heterólogas para proporcionar la secreción más eficiente del polipéptido de la invención, a partir del huésped de expresión
seleccionado.
Según la presente invención, la señal de secreción se podría seleccionar basándose en el huésped de expresión deseado. Se podría elegir una señal de secreción heteróloga que sea homóloga a otras regiones reguladoras de la construcción de expresión. Por ejemplo, se podría usar la señal de la proteína, altamente secretada, amilogluocosidasa (AG), en combinación con el mismo promotor de la amilogluocosidasa (AG), así como en combinación con otros promotores. Se podrían usar, también, secuencias señal híbridas en el contexto de la presente invención.
Los ejemplos de secuencias señal de secreción heterálogas preferidas son las originadas a partir del gen de la amilogluocosidasa (AG) fúngica (glaA, tanto la versión de 18 como la de 24 aminoácidos, por ejemplo de Aspergillus), el gen del factor \alpha (levaduras, por ejemplo, Saccharomyces y Kluyveromyces) o el gen de la \alpha-amilasa
(Bacillus).
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Proteínas de fusión
La lisina de la presente invención se podría expresar como una proteína de fusión para ayudar en la extracción y purificación y/o liberación de la lisina de la presente invención a un individuo. Los ejemplos de moléculas asociadas a las proteínas de fusión incluyen glutatión-S-transferasa (GST), 6xHis, GAL4 (dominios de unión a ADN y/o de activación transcripcional) y \beta-galactosidasa. Podría ser conveniente, también, incluir un sitio de rotura proteolítica entre la molécula asociada de la proteína de fusión y la secuencia de la proteína de interés para permitir la eliminación de las secuencias de la proteína de fusión. Preferentemente, la proteína de fusión no impedirá la actividad de la
lisina.
La proteína de fusión podría comprender un antígeno o un determinante antigénico fusionado a la sustancia de la presente invención. En esta forma de realización, la proteína de fusión podría ser una proteína de fusión, que no ocurre de forma natural, que comprenda una sustancia que podría actuar como un adyuvante en el sentido de proporcionar una estimulación generalizada del sistema inmune.
El antígeno o determinante antigénico podría estar unido al extremo amino o al extremo carboxilo terminal de la sustancia.
En otra forma de realización de la invención, la secuencia de aminoácidos podría estar unida a una secuencia heteróloga para codificar una proteína de fusión. Por ejemplo, para el análisis de una peptidoteca para la detección de agentes capaces de afectar a la actividad de la sustancia, podría ser útil codificar una sustancia quimérica que exprese un epítopo heterólogo que sea reconocido por un anticuerpo, disponible comercialmente.
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Células huésped
Se pueden emplear una amplia variedad de células huésped para la expresión de secuencias de nucleótidos que codifiquen la lisina de la presente invención. Estas células huésped podrían ser células huésped tanto procariotas como eucariotas. Así, en una aspecto adicional de la invención se proporciona un proceso para la preparación de polipéptidos según la invención que comprende el cultivo de una célula huésped transformada o transfectada con un vector de expresión, como se describió anteriormente, bajo condiciones que proporcionen la expresión por un vector de un secuencia codificadora que codifique los polipéptidos, y la recuperación de los polipéptidos expresados. Las células huésped incluyen bacterias tales como Escherichia coli, Lactobacillus spp., Bacillus spp. y Lactococcus spp., levaduras, hongos filamentosos, células de insecto, células de mamífero, normalmente inmortalizadas, por ejemplo, líneas celulares de ratón, CHO, de seres humanos y de monos y derivados de las mismas.
Los vectores podrían ser, por ejemplo, vectores de plásmidos, virus o fagos que tengan un origen de replicación, opcionalmente un promotor, para la expresión de dicho polinucleótido y, opcionalmente, un regulador del promotor. Los vectores podrían contener uno o más genes marcadores de selección. Los sistemas de selección más adecuados para los microorganismos industriales son los formados por el grupo de marcadores de selección que no requieren una mutación en el organismo huésped. Ejemplos de marcadores de selección fúngicos son los genes de acetamidasa (amdS), ATP sintetasa, subunidad 9 (oliC), orotidina-5'-fosfato-descarboxilasa (pvrA), y resistencia a fleomicina y benomil (benA). Los ejemplos de marcadores de selección no fúngicos son el gen bacteriano de resistencia a G418 (este podría utilizarse también en lavaduras, pero no en hongos), el gen de resistencia a ampicilina (E. coli), el gen de resistencia a neomicina (Bacillus) y el gen uidA de E. coli, que codifica la \beta-glucuronidasa (GUS). Los vectores se podrían usar in vitro, por ejemplo para la producción de ARN, o utilizarse para transfectar o transformar una célula huésped.
Una forma de realización adicional de la invención proporciona células huésped, transformadas o transfectadas con un polinucleótido de la invención. Preferentemente, dicho polinucleótido está incluido en un vector para la replicación y expresión de dicho polinucleótido. Las células se elegirán para que sean compatibles con dicho vector y podrían, por ejemplo, ser células procariotas (por ejemplo bacterianas), de hongos, de levaduras o de plantas.
Las bacterias de los géneros Bacillus y Lactobacillus son muy adecuadas como huéspedes heterólogos debido a su capacidad para secretar proteínas en el medio de cultivo. Otras bacterias adecuadas como huéspedes son las del género Lactococcus.
Dependiendo de la naturaleza del polinucleótido que codifica el polipéptido de la invención, y/o de que se desee un procesamiento adicional de la proteína expresada, se podrían preferir los huéspedes eucariotas tales como levaduras u hongos. En general, se prefieren las células de levaduras a las células de hongos debido a que son más fáciles de manipular. Sin embargo, algunas proteínas, bien se secretan de forma ineficiente de las células de levaduras, o bien, en algunos casos, no se procesan apropiadamente (por ejemplo, hiperglucosilación en levaduras). En estos casos, se debería seleccionar un organismo huésped fúngico.
Se podría elegir, también, un huésped heterólogo en el que el polipéptido de la invención se produzca en una forma que esté sustancialmente libre de otras lisinas. Esto se podría conseguir eligiendo un huésped que normalmente no produzca tales agentes.
Los ejemplos de huéspedes de expresión preferidos en el alcance de la presente invención son los hongos, tales como las especies de Aspergillus y las especies de Trichoderma; las bacterias tales como las especies de Bacillus y las especies de Lactobacillus; y las levaduras tales como las especies de Kluyveromyces y las especies de
Saccharomyces.
Los huéspedes de expresión particularmente preferidos se podrían seleccionar entre Aspergillus niger var. tubigenis, Aspergillus niger var. awamori, Aspergillus aculeatis, Aspergillus nidulans, Aspergillus oryzae, Trichoderma reesei, Lactobacillus acidophilus, Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis, Bacillus amyloliquefaciens, Kluyveromyces lactis y Saccharomyces cerevisiae.
Según la presente invención, la producción del polipéptido de la invención se puede efectuar mediante el cultivo de los huéspedes de expresión microbianos, que se han transformado con uno o más polinucleótidos de la presente invención, en un medio de fermentación de nutrientes convencional.
El medio de fermentación puede comprender un medio de cultivo conocido que contenga una fuente de carbono (por ejemplo, glucosa, maltosa, molasa, etc.), una fuente de nitrógeno (por ejemplo, sulfato amónico, nitrato amónico, cloruro amónico, etc.), una fuente de nitrógeno orgánico (por ejemplo, extracto de levadura, extracto de malta, peptona, etc.) y fuentes de nutrientes inorgánicos (por ejemplo, fosfato, magnesio, potasio, zinc, hierro, etc.). Opcionalmente, se podría añadir un inductor.
La selección del medio apropiado se podría realizar en base a la elección de los huéspedes de expresión y/o en base a los requerimientos reguladores de la construcción de expresión. Estos medios son muy conocidos por los expertos en la técnica. El medio podría, si se desea, contener componentes adicionales que favorezcan a los huéspedes de expresión transformados sobre los otros microorganismos potencialmente contaminantes.
Después de la fermentación, las células se pueden separar del medio de fermentación mediante centrifugación o filtración. Después de separar las células, el polipéptido variante de la invención se podría recuperar y, si se desea, purificar y aislar mediante procedimientos convencionales.
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Organismos
El término "organismo" referido a la presente invención incluye a cualquier organismo que pudiera comprender un ácido nucleico que comprenda la secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención y/o productos obtenido de la misma, en el que la secuencia reguladora de la trascripción pueda permitir la expresión de la secuencia de nucleótidos según la presente invención cuando esta presente en el organismo. Los organismos adecuados podrían incluir un procariota, un hongo, una levadura o una planta. Un organismo preferido podría ser una bacteria, preferentemente del género Lactobacillus, más preferentemente Lactobacillus acidophilus.
El término "organismo transgénico" referido a la presente invención incluye a cualquier organismo que comprenda al ácido nucleico que comprende la secuencia de nucleótidos que codifica la proteína según la presente invención y/o productos obtenido de la misma, en el que la secuencia reguladora de la trascripción puede permitir la expresión de la secuencia de nucleótidos según la presente invención en el organismo. Preferentemente la secuencia de nucleótidos se incorpora en el genoma del organismo.
El término "organismo transgénico" no incluye a las secuencias codificadoras de nucleótidos nativas en su entorno natural, cuando ellas están bajo el control de su promotor nativo, que está también en su entorno natural.
Por tanto, el organismo transgénico de-la presente invención incluye a un organismo que comprende una cualquiera de, o combinaciones de, la secuencia de nucleótidos que codifica la secuencia de aminoácidos según la presente invención, construcciones según la presente invención (incluyendo combinaciones de las mismas), vectores según la presente invención, plásmidos según la presente invención, células según la presente invención, tejidos según la presente invención o productos de los mismos. La célula u organismo transformado podría preparar cantidades aceptables del compuesto deseado que se recuperaría fácilmente a partir de la célula u organismo.
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Transformación de las células huésped/organismos huésped
Como se indicó anteriormente, el organismo huésped puede ser un organismo procariota o eucariota. Los ejemplos de huéspedes procariotas adecuados incluyen E. coli, Bacillus subtilis o Lactobacillus acidophilus. La información acerca de la transformación de huéspedes procariotas está bien documentada en la técnica, véase por ejemplo Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd edition, 1989, Cold Spring Harbor Laboratory Press) y Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology (1995), John Wiley & Sons, Inc.
Si se utiliza un huésped procariota, podría haber necesidad de una modificación adecuada de la secuencia de nucleótidos, tal como la eliminación de intrones.
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En otra forma de realización, el organismo transgénico puede ser una levadura. A este respecto, las levaduras se han utilizado extensamente como vehículo para la expresión génica heteróloga. Hay una larga historia de uso industrial de las especies de Saccharomyces cerevisiae, que incluyen su uso para la expresión génica heteróloga. Goodey et al. (1987, Yeast Biotechnology, D.R. Berry et al., eds, pp 401-429, Allen and Unwin, London) y King et al., (1989, Molecular and Cell Biology of Yeast, E.F. Walton and G.T. Yarronton, eds, pp. 107-133, Blackie, Glasgow) han revisado la expresión génica heteróloga en Saccharomyces cerevisiae.
Por distintas razones, Saccharomyces cerevisiae es una especie muy adecuada para expresión génica heteróloga. Primero, no es patógena para seres humanos y no puede producir ciertas endotoxinas. Segundo, tienen una larga historia de uso seguro, después de varios siglos de explotación comercial para distintos propósitos. Esto ha conducido a una amplia aceptabilidad pública. Tercero, el uso comercial extensivo y la investigación invertida en el organismo ha dado como resultado una gran cantidad de información acerca de la genética y de la fisiología, así como de las características de fermentación a gran escala de Saccharomyces cerevisiae.
E. Hinchcliffe, E. Kenny (1993, "Yeast as a vehicle for the expression of heterologous genes", Yeasts, Vol. 5, Anthony H. Rose and J. Stuart Harrison, eds, 2nd edition, Academic Press Ltd) proporcionan una revisión de los principios de la expresión génica heteróloga en Saccharomyces cerevisiae y de la secreción de los productos de los genes.
Distintos tipos de vectores de levaduras están disponibles, que incluyen vectores de integración, que requieren recombinación con el genoma del huésped para su mantenimiento, y vectores plásmidos que se replican de forma autónoma.
Con el fin de preparar Saccharomyces transgénicos, se preparan construcciones para la expresión por inserción de la secuencia de nucleótidos de la presente invención en una construcción diseñada para la expresión en levaduras. Se han desarrollado distintos tipos de construcciones para su uso para expresión heteróloga. Las construcciones contienen un promotor activo en levaduras, fusionado a la secuencia de nucleótidos de la presente invención, generalmente se utiliza un promotor de levaduras, tal como el promotor GAL1. Generalmente, se utiliza una secuencia señal de levaduras, tal como la secuencia que codifica el péptido señal SUC2. Un terminador activo en levaduras finaliza el sistema de expresión.
Para la transformación de levaduras se han desarrollado distintos protocolos de transformación. Por ejemplo, se pueden preparar Saccharomyces transgénicos según la presente invención mediante la información aportada por Hinnen et al. (1978, Proceedings of the National Academy of Science of the USA 75, 1929); Beggs, JD (1978, Nature, London, 275, 104); y Ito, H. et al. (1983, J. Bacteriology 153, 163-168).
Las células de levaduras transformadas se seleccionan usando distintos marcadores de selección. Entre los marcadores usados para la transformación están varios marcadores auxotróficos tales como LEU2, HIS4 y TRP1, y marcadores dominantes de resistencia a antibióticos, tales como los marcadores del antibiótico aminoglucósido, por ejemplo G418.
Otro organismo huésped es una planta. El principio básico en la construcción de plantas modificadas genéticamente es la inserción de información genética en el genoma de la planta de forma que se obtenga un mantenimiento estable del material genético insertado. Existen distintas técnicas para la inserción de información genética, siendo los dos principios principales la introducción directa de la información genética y la introducción de la información genética mediante el uso de un sistema vector. Una revisión de las técnicas generales se podría encontrar en los artículos de Potrykus (Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. [1991] 42: 205-225) y Christou (Agro-Food-Industry Hi-Tech March/April 1994 17-27). Información adicional acerca de la transformación en plantas se podría encontrar en el documento EP-A-0449375.
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Genes indicadores
Se podrían utilizar una amplia variedad de genes indicadores en los procedimientos de detección y en los procedimientos de análisis (así como de cribado) de la presente invención, prefiriéndose los genes indicadores que proporcionen señales convenientemente detectables (por ejemplo, por espectroscopia). A modo de ejemplo, un gen indicador podría codificar una enzima que catalice una reacción que altere las propiedades de absorción de luz.
Los ejemplos de moléculas indicadoras incluyen, pero no se limitan a, \beta-galactosidasa, invertasa, proteína verde fluorescente, luciferasa, cloramfenicol, acetiltransferasa, \beta-glucuronidasa, exo-glucanasa y glucoamilasa. Alternativamente, se pueden incorporar nucleótidos marcados radiactivamente, o con un marcador fluorescente, en los transcriptos nacientes, que se identifican posteriormente por unión a sondas de oligonucleótidos.
En el procedimiento de detección de la presente invención, la lisina o una porción de la misma se podría unir, directa o indirectamente, mediante fusiones traduccionales genéticas a un indicador, adecuadamente a una proteína fluorescente (como por ejemplo, la proteína verde fluorescente).
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En la técnica se conocen una variedad de protocolos para la detección y medida de la expresión de una proteína, tal como el uso de anticuerpos policlonales o monoclonales específicos de la proteína. Los ejemplos incluyen enzimoinmunoensayo (ELISA), radioinmunoensayo (RIA) y selección de células activadas por fluorescencia (FAGS). Se prefiere un inmunoensayo basado en anticuerpos monoclonales, frente a dos sitios, que utiliza anticuerpos monoclonales reactivos con dos epítopos o polipéptidos que no interfieren, pero se puede utilizar un ensayo de unión competitiva. Estos y otros ensayos se describen, entre otras publicaciones, en Hampton R. et al. (1990, Serological Methods, A Laboratory Manual, APS Press, St Paul MN) y Maddox D.E. et al. (1983, J. Exp. Med 158: 1211).
La producción de la molécula indicadora se podría medir mediante la actividad enzimática del producto de un gen indicador, tal como \beta-galactosidasa.
Los expertos en la técnica conocen una amplia variedad de marcajes y técnicas de conjugación y se pueden usar en distintos ensayos de ácidos nucleicos o aminoácidos. Las técnicas para producir sondas marcadas para hibridación o PCR, para la detección de las secuencias de polinucleótidos diana, incluyen marcaje de oligonucleótidos, desplazamiento de corte (nick translation), marcaje en el extremo o amplificación por PCR utilizando nucleótidos marcados. Alternativamente, la secuencia codificadora, o cualquier porción de ella, se podrían clonar en un vector para la producción de una sonda de m-ARN. Estos vectores se conocen en la técnica, están disponibles comercialmente y se podrían usar para sintetizar sondas de ARN in vitro por adición de una ARN polimerasa adecuada, tal como T7, T3 o SP6, y nucleótidos marcados.
Distintas compañías, tales como Pharmacia Biotech (Piscataway, NJ), Promega (Madison, WI) y US Biochemical Corp (Cleveland, OH) proporcionan kit comerciales y protocolos para estos procedimientos. Las moléculas indicadoras o los marcajes adecuados incluyen los radionúclidos, enzimas, agentes fluorescentes, quimioluminiscentes o cromogénicos, así como sustratos, cofactores, inhibidores, partículas magnéticas y similares. Las patentes que dan información del uso de tales marcajes incluyen los documentos US-A-3817837; US-A-3850752; US-A-3939350; US-A-3996345; US-A-4277437; US-A-4275149 y US-A-4366241. También, se podrían producir inmunoglobulinas recombinantes como se muestra en el documento US-A-4816567.
Los procedimientos adicionales para cuantificar la expresión de una molécula particular incluyen el radiomarcaje (Melby P.C. et al., 1993. J. Immunol Methods 159: 235-44) o la biotinilación (Duplaa C. et al., 1993. Anal. Biochem 229-36) de nucleótidos, la co-amplificación de un ácido nucleico control, y curvas estándar sobre las que se interpolan los resultados experimentales. Se podría acelerar la cuantificación de múltiples muestras mediante la realización de un ensayo en el formato de un ELISA, en el que el oligómero de interés se presenta en varias diluciones y se obtiene una cuantificación rápida mediante una respuesta espectrofotométrica o calorimétrica.
Aunque la presencia/ausencia de expresión de un marcador genético sugiere que el gen de interés está también presente, se deberían confirmar su presencia y expresión. Por ejemplo, si la secuencia de nucleótidos se inserta en la secuencia de un gen marcador, las células recombinantes que contienen la misma se podrían identificar por la ausencia de la función del gen marcador. Alternativamente, un gen marcador se puede colocar en serie con una secuencia codificadora diana bajo el control de un único promotor. La expresión del gen marcador en respuesta a la inducción o selección, generalmente, indica también la expresión de la diana.
Alternativamente, las células huésped que contienen la secuencia que codifica la diana y que expresan las regiones codificadoras diana, se podrían identificar por distintos procedimientos, conocidos por los expertos en la técnica. Estos procedimientos incluyen, pero no se limitan a, hibridación de ADN-ADN o ADN-ARN y bioensayo de proteínas o técnicas de inmunoensayo, que incluyen las tecnologías con base en la membrana, en solución o en chip, para la detección y/o cuantificación del ácido nucleico o proteína.
Cribado
Una cualquiera, o más de una, de las dianas apropiadas, tales como una muestra que comprende uno o más bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens, se podrían usar para identificar una lisina, según la presente invención, en cualquiera de las distintas técnicas de cribado por fármacos. La diana empleada en este análisis podría estar libre en solución, fijada a un soporte sólido, expresada sobre una superficie celular o localizada intracelularmente. La diana podría incluso estar en un modelo animal, en el que dicha diana podría ser una diana exógena o una diana introducida. El modelo animal será un modelo animal no humano. Se podría medir la eliminación de la actividad diana o la formación de complejos de unión entre la diana y la lisina que se está analizando.
Se espera que los. procedimientos de análisis de la presente invención sean adecuados para el cribado, tanto a pequeña como a gran escala, de los compuestos bajo análisis, así como en ensayos cuantitativos.
En un aspecto preferido, el cribado de la presente invención comprende, al menos, las siguientes etapas (que no son necesariamente en este mismo orden consecutivo): (a) realizar un cribado in vitro para determinar si una lisina candidata tiene la actividad relevante (tal como la capacidad de lisar una o más bacterias Clostridium patógenas, preferentemente bacterias C. perfringens); y (b) realizar un cribado in vivo con dicha lisina candidata (por ejemplo, utilizando un modelo animal funcional). Normalmente, si dicho agente candidato supera el cribado (a), posteriormente se realiza el cribado (c).
Diagnóstico
La presente invención proporciona, también, una composición o kit de diagnóstico para la detección de una diana, específicamente una bacteria Clostridium patógena, particularmente una bacteria C. perfringens. A este respecto, la composición o kit comprenderá un marcador de diagnóstico basado en la lisina, según la presente invención, que es capaz de indicar la presencia de una o más, o incluso la ausencia de una o más, bacterias Clostridium, particularmente la bacteria C. perfringens, en una muestra de ensayo. Adecuadamente, la muestra bajo análisis podría ser, por ejemplo, un producto alimenticio, un producto de digestión o una muestra bajo análisis obtenida a partir del tracto intestinal de un individuo.
La composición o kit de diagnóstico se podrían usar para la detección de una diana, específicamente una bacteria Clostridium patógena, particularmente una bacteria C. perfringens, en, por ejemplo, un producto alimenticio, un producto de digestión o similar.
La composición o kit de diagnóstico se podría usar para el diagnóstico de trastornos provocados por la presencia de una bacteria Clostridium patógena, particularmente C. perfringens, tal como, por ejemplo, enteritis necrótica, envenenamiento por alimentos o gangrena.
Tal ensayo de diagnóstico se podría diseñar para evaluar la eficacia de un régimen de tratamiento particular o de una lisina particular y se podría usar en estudios animales, en ensayos clínicos, o en la monitorización del tratamiento de un individuo. Con el fin de proporcionar una base para el diagnóstico de una enfermedad, se debería establecer el perfil normal o estándar. Este se lleva a cabo mediante la combinación de fluidos corporales, extractos celulares u otras muestras, tomadas de individuos normales (esto es, no infectados), bien animales o seres humanos, con la lisina de la presente invención. Si se establece enfermedad, se administra un agente terapéutico, esto es, una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, y se podría generar el perfil o los valores del tratamiento. Finalmente, el ensayo se podría repetir de forma regular para evaluar si los valores progresan o regresan al patrón normal o estándar, esto es, si la cantidad de bacterias en una muestra, tal como en el intestino de un ave de corral durante el tratamiento del mismo, se reduce y/o se erradica. Se podrían usar perfiles de tratamiento sucesivos para mostrar la eficacia del tratamiento a lo largo de un periodo de varios días o de varios meses.
Análisis de diagnóstico
Con el fin de proporcionar una base para el diagnóstico de una enfermedad, se deben establecer los valores normales o estándar de la cantidad de bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens, en una muestra. Por ejemplo, un determinado nivel de dicha bacteria en el tracto intestinal de un individuo podría no ser, necesariamente, perjudicial para el individuo. Sólo cuanto el número de bacterias aumenta por encima de un nivel umbral, se podrían observar efectos perjudiciales y establecer un estado de enfermedad. Así, el análisis de diagnóstico podría ser capaz de identificar la presencia de bacterias Clostridium patógenas, en particular C. perfringens, en una muestra, pero podría ser también capaz de cuantificar el nivel de infección. La cantidad de bacterias en una muestra se podría cuantificar mediante su comparación con una serie de diluciones de controles positivos en los que se hubiera añadido una cantidad conocida de bacterias.
Sondas
Otro aspecto de la presente invención es que proporciona la hibridación de un ácido nucleico o sondas de PCR que son capaces de detectar (especialmente aquellas que son capaces de distinguir selectivamente) secuencias de polinucleátidos, que incluyen secuencias genómicas que codifican una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, o moléculas estrechamente relacionadas, tales como alelos. La especificidad de la sonda, esto es, si se deriva de un región o dominio altamente conservado, conservado o no conservado, y la astringencia de la hibridación o amplificación (alta, intermedia o baja) determinarán si la sonda identifica sólo secuencias de nucleótidos, que ocurren de forma natural, que codifican una lisina de la presente invención, o secuencias relacionadas. Las sondas para la detección de secuencias de ácidos nucleicos relacionadas se seleccionan entre regiones de nucleótidos, conservadas o altamente conservadas, de miembros de una familia diana y tales sondas se podrían utilizar en un grupo de sondas degeneradas. Para la detección de secuencias de ácidos nucleicos idénticos, o en los que se desea una especificidad máxima, las sondas de ácidos nucleicos se seleccionan entre regiones de nucleótidos no conservadas o regiones únicas de los polinucleótidos diana. Como se utiliza en este documento, el término "región de nucleótidos no conservada" se refiere a una región de nucleótidos que es única para una secuencia que codifica la lisina revelada en esta descripción y que no ocurre en miembros de la familia relacionados.
La PCR como se describe en los documentos US-A-4683195, US-A-4800195 y US-A-4965188 proporciona usos adicionales para oligonucleótidos basados en las secuencias de nucleótidos. Tales oligómeros se sintetizan químicamente, generalmente, pero se podrían generar enzimáticamente o producirse a partir de una fuente recombinante. Los oligómeros comprenden, generalmente, dos secuencias de nucleótidos, una con orientación en sentido (5'->3') y una en sentido contrario (3'<-5') y se utilizan bajo condiciones optimizadas para la identificación de un gen o afección específica. Estos dos mismos oligómeros, parejas de oligómeros solapantes o incluso un grupo de oligómeros degenerados, se podrían utilizar bajo condiciones de menor astringencia para la detección y/o cuantificación de secuencias de ADN o ARN estrechamente relacionadas.
La secuencia del ácido nucleico que codifica una tisina según la presente invención se puede usar, también, para generar sondas de hibridación, como las descritas previamente, para el mapeo de secuencias genómicas endógenas. La secuencia se podría mapear en un cromosoma particular o en una región específica del cromosoma usando técnicas muy conocidas. Estas incluyen hibridación in situ a extensiones de cromosomas (Verma et al. (1988) Human Chromosomes: A Manual of Basic Techniques, Pergamon Press, New York City), preparaciones de cromosomas seleccionados por flujo, o construcciones de cromosomas artificiales, tales como los YAC, los cromosomas artificiales bacterianos (BAC), las construcciones PI bacterianas o genotecas de cDNA de un único cromosoma.
La hibridación in situ de preparaciones de cromosomas y las técnicas de mapeo físico, tales como el análisis de ligamiento utilizando marcadores cromosómicos establecidos, son de gran valor para extender los mapas genéticos. Se pueden encontrar ejemplos de mapas genéticos en Science (1995; 270: 410f y 1994; 265: 1981f). A menudo la localización de un gen sobre un cromosoma de otra especie de mamíferos podría revelar marcadores asociados, incluso si no se conoce el número o el brazo de un cromosoma humano particular. Se pueden asignar nuevas secuencias a brazos cromosómicos, o a partes de los mismos, mediante mapeo físico. Esto proporciona una valiosa información a los investigadores que buscan los genes asociados a enfermedad usando clonaje posicional u otras técnicas para descubrir genes. Una vez que se ha localizado de forma general una enfermedad o síndrome mediante ligamiento genético a una región genómica particular, cualquier secuencia que mapee en este área podría representar un gen regulador o asociado, para su investigación adicional. La secuencia de nucleótidos de la presente invención se podría usar también para detectar diferencias en la localización cromosómica debidas a translocación, inversión, etc., entre individuos normales, portadores o afectados.
Usos
En un sentido general, una lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de un trastorno asociado con la presencia de bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens.
La lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar para analizar y/o destruir bacterias Clostridium patógenas, en particular C. perfringens.
En particular, una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar en la alimentación animal o como un suplemento alimenticio animal para reducir la cantidad de bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens, en el tracto intestinal del animal. Así, los trastornos tales como una ganancia de peso reducida y la enteritis necrótica provocada por la presencia de bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens, se podría prevenir y/o tratar.
Una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar, también, para prevenir y/o tratar la gangrena y otras enfermedades asociadas con la presencia de bacterias Clostridium patógenas, en particular bacterias C. perfringens.
En adición o alternativamente a esto, una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar en un ensayo para analizar y detectar el agente causante en un brote de envenenamiento por alimentos y/o para prevenir o tratar el envenenamiento por alimentos en un individuo y/o como un diagnóstico para propósitos de investigación.
Preparación de los productos alimenticios
Una lisina según la presente invención y/o un huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se podrían usar en la fabricación productos alimenticios, que incluyen los de alimentación animal.
En una forma de realización, el alimento y/o suplementos alimenticios de la presente invención se podrían preparar mezclando la lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, directamente, con un alimento y/o un suplementos alimenticio. A modo de ejemplo, la lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, podrían entrar en contacto (por ejemplo, por pulverización) con la superficie de un alimento con base de cereales y/o un suplemento alimenticio tal como harina de trigo molido, maíz o soja.
También es posible incorporar la lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, en un segundo (y diferente) alimento y/o agua o alimentación para beber que se añade posteriormente al alimento y/o suplemento alimenticio de la presente invención. De acuerdo con esto, no es esencial que la lisina según la presente invención y/o el huésped transformado con un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina según la presente invención, se incorporen en el alimento basado en cereales y/o el suplemento alimenticio mismos, aunque tal incorporación constituye un aspecto particularmente preferido de la presente invención.
En una forma de realización de la presente invención, el alimento y/o suplemento alimenticio se podrían combinar con otro alimento y/o componente alimenticio para producir un alimento y/o alimentación con base de cereales. Este otro alimento y componente alimenticio podría incluir uno o más de otros (preferentemente termoestables) suplementos enzimáticos, alimentos y/o suplementos alimenticios vitamínicos, alimento y/o suplementos alimenticios minerales y alimento- y/o suplementos alimenticios de aminoácidos. El alimento resultante (combinado) y/o el suplemento alimenticio que comprende, posiblemente, varios tipos de compuestos distintos se puede mezclar posteriormente en una cantidad apropiada con el otro alimento y/o componente alimenticio, tal como suplementos de cereales o proteínas, para formar un alimento humano y/o una alimentación animal.
La invención se describirá ahora por medio de ejemplos en los que se hará referencia a la siguientes Figuras:
Figuras
La Figura 1 que muestra una secuencia de nucleótidos;
La Figura 2 que muestra una secuencia de aminoácidos;
La Figura 3 que muestra un mapa genómico:
La Figura 4 que muestra una gráfica, y
La Figura 5 que muestra una gráfica,
En más detalle;
La Figura 1 muestra una secuencia de nucleótidos (SEQ ID No. 1) que codifica una lisina según la presente invención;
La Figura 2 muestra una secuencia de amiminoácidos (SEQ ID No. 2) de una lisina según la presente invención;
La Figura 3 muestra un mapa genómico del bacteriófago (\phi3626) de Clostridium perfringens;
La Figura 4 muestra una gráfica de la lisis de la cepa NCTC3110 de C. perfringens en un medio usando un extracto crudo (RE) de E. coli que produce la lisina de \phi3626; y
La figura 5 muestra una gráfica de especificidad de sustrato de una lisina del bacteriófago \phi3626 de C. perfringens frente a distintas especies y géneros de bacterias.
Ejemplos Ejemplo 1 Aislamiento y purificación de bacteriófagos a partir de C. perfringens
Procedimiento: Se analizó la capacidad de lisogenia de cincuenta y una cepas clostridiales, aisladas de distintas fuentes, mediante la técnica de irradiación UV, como se describe en Loessner et al. (1990, Appl. Environ. Microbiol, 56, 1912-8). Clostridias en crecimiento exponenecial (10 ml) se expusieron a luz UV (254 nm, 0,0132 J cm^{-2}) durante 5 minutos. Después de 3 horas de incubación (37ºC) en oscuridad, los cultivos se centrifugaron (10 min, 8000 g) y se esterilizaron por filtraron. La actividad de los fagos se analizó mediante el procedimiento de la placa de lisis sobre el césped bacteriano, frente a todas las cepas de C. perfringens.
La técnica de la capa de agar blando descrita en Adams (1959, Methods of study of bacterial viruses p. 443-457. Bacteriophages, Intersciences Publishers Inc. NY) se utilizó para la purificación y la propagación de los fagos. Se añadieron diluciones de los sobrenadantes que presentaban actividad lítica, a 3,5 ml de agar blando fundido inoculado con 0,1 ml de un cultivo en crecimiento exponencial de la cepa en propagación adecuada. El agar blando se vertió sobre placas TY y se incubó durante toda la noche. Se recogieren placas individuales, bien aisladas, con una pipeta Pasteur y se colocaron en 0,45 ml de medio TY. Después de 4 horas de incubación a 4ºC, la solución que contenía los fagos se esterilizó por filtración y se usó para un segundo ciclo de purificación.
Para el aislamiento del ADN a partir de bacteriófagos, fue esencial un cultivo con un título alto (10^{9} pfu/ml). Los fagos se propagaron hasta títulos altos mediante cultivos líquidos. Se añadió una solución de fago a un cultivo del huésped apropiado (OD_{600 \ nm} de 0,1) con una multiplicidad de infección de aproximadamente 1. El crecimiento del cultivo infectado se monitorizó fotométricamente y los fagos se recogieron después de eliminar los restos celulares por centrifugación (10000 g durante 10 minutos) y se esterilizaron por filtración del sobrenadante de cultivo.
La purificación de los fagos a partir de cultivos de título alto, necesaria para el trabajo molecular adicional, se ha descrito en Zink et al. (1992, Appl. Environ. Microbiol. 58, 296-302). Brevemente, los fagos se purificaron y se concentraron mediante precipitación por polietilenglicol 8000, se sometieron a una centrifugación en gradiente de densidad de CsCI y se dializaron (véase, por ejemplo, Sambrook et al., Molecular Cloning: a laboratory manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Labaratory Press, Cold Spring Harbor, NY). Las presuntas partículas de fago se examinaron por microscopia electrónica (ME).
Resultados: Con las cepas ATCC3626 y NCTC8533, la actividad lítica observada de un sobrenadante de cultivo inducido por UV estéril, se debió a la presencia de bacteriófagos, lo que se confirmó mediante ME. Los fagos fueron del tipo Siphoviridae, y se denominaron \phi3626 y \phi8533. Se determinó que el huésped de propagación óptimo para los dos fagos eran las cepas NCTC3110 y ATCC3628, respectivamente.
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Ejemplo 2 Determinación del intervalo lítico de los bacteriófagos
Procedimiento: La capacidad de los dos fagos pera lisar a las cepas de C. perfringens se analizó mediante la técnica de la gota sobre el césped bacteriano. Diez \mul de los cultivos de fagos (10^{7} pfu/ml) se colocaron sobre placas inoculadas con cepas de C. perfringens. La actividad lítica se observó por la formación de placas en los céspedes bacterianos, después de incubación durante toda la noche.
Resultados: El fago \phi3626 fue lítico frente a 11 cepas de las 51 cepas de C. perfringens (21,6%) mientras que el fago \phi8533 fue capaz de lisar a 4 cepas (7,8%).
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Ejemplo 3 Secuenciación y análisis del ADN qenómico del bacteriófago \phi3626 de C. perfringens
Procedimiento: El ADN genómico de \phi3626 se obtuvo utilizando el procedimiento estándar para la extracción del ADN del bacteriófago \lambda (véase Sambrook et al., supra). La construcción de genotecas del bacteriófago \phi3626 se realizó como se detalla en Loessner et al. (2000 Mol. Microbiol. 35, 324-40). Se realizaron una digestión de tiempo limitado del ADN con Tsp509I (New England Biolabs) y una digestión total utilizando HindIII (MBI Fermentas) y TaqI (Roche). Se recuperaron los fragmentos de la longitud deseada (1-2 kpb) de un gel de agarosa y se ligaron en el vector pBluescript (Stratagene). Los productos de ligamiento se electroporaron en E. coli DH5\alphaMCR, Se realizó un cribado de blancas-azules sobre placas de agar que contenían X-gal para la identificación de los transformantes que contenían el inserto. Los plásmidos se aislaron a partir de cultivos a pequeña escala (Quiagen Miniprep Kit; Quiagen) y se digirieron con PauI (MBI). Se identificaron cincuenta y ocho clones que contenían diferentes insectos, que variaban en una longitud entre 1-2 kbp, por su patrón de restricción, en un gel de agarosa. Estos clones se usaron para secuenciación utilizando los cebadores estándar marcados con fluorescencia (IRD-800 LI-COR) que son complementarios a secuencias que flanquean múltiples sitios de clonaje de pBluescript. La secuenciación se realizó usando una polimerasa estable al calor (SequiTherm EXCEL II DNA Sequencing Kit-LC; Epicentre Technologies) en un secuenciador de ADN automático (4200 IR^{2}; LI-COR).
Las secuencias obtenidas se alinearon utilizando el software DNASIS, versión 2,10 (Hitachi). Los resultados derivados de este alineamiento se utilizaron para diseñar cebadores específicos para cerrar los huecos. Los huecos que quedaban se cerraron mediante la técnica de "primer walking" sobre ADN de 0626, hasta que se observó una cadena distintiva de terminación en el sitio cos. La secuencia del genoma se finalizó mediante la determinación de la secuencia núcleo en el sitio cos mediante PCR sobre el ADN del huésped lisogénico, utilizando un cebador complementario a las secuencias anteriores y posteriores al sitio cos. Los productos de PCR y los segmentos de ADN de la aproximación de "primer walking" se secuenciaron utilizando la técnica del terminador teñido en un secuenciador de ADN automático ABI 373A.
Los programas DNASIS/PROSIS (Hitachi) y el Husar Analysis Package, que incluye el paquete informático GCG (http://genius.embnet.dkfz-heidelberg.de; Biocomputing Service Group at the German Cancer Researh Center, DKFZ), se usaron para el análisis de las secuencias de nucleótidos y aminoácidos. El algoritmo BLAST, proporcionado en Altschul et al. (1990, J. Mol. Biol. 215, 403-10), se utiliza para las búsquedas de homología en las bases de datos disponibles a través del National Center for Biotechnology Information (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) o el Biocomputing Service Group.
Resultados: El genoma de \phi3626 tiene una longitud de 33507 pb con extremos cohesivos de cadena sencilla, 3' protuberantes, con una longitud de 9 nucleótidos. El promedio molar del contenido en pares GC es del 28,4% molar. El análisis bioinformático del genoma de \phi3626 revela la existencia de 50 regiones codificadoras de proteínas posibles que cubren el 94,1% de la secuencia.
Las regiones codificadoras de proteínas del genoma de \phi3626 se pueden organizar entre tres grupos funcionales principales, evidentes por la dirección de los ORF (marcos de lectura abiertos) (véase la Figura 3). El primer grupo a partir del sitio cos, en las coordenadas de 1 a 19804, transcrito hacia la derecha del mapa genómico (Figura 3), representa genes que codifican proteínas estructurales y el sistema lisina. Estos genes se pueden resumir como "genes tardíos". El segundo grupo está localizado entre los pares de bases 19805-23645 y codifica productos responsables del control de la lisogenia, que incluyen el sitio att, una integrasa, el represor y un posible represor cro. El último grupo, que va desde el nucleótido 23680 hasta el 33507, incluye los ORF que se dirigen únicamente en dirección hacia la derecha (véase la Figura 3). Sus posibles productos serían responsables de la replicación, recombinación, modificación del fago de ADN y representan los genes "tempranos".
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Ejemplo 3 Determinación de la secuencia del gen de la lisina
Procedimiento: La comparación con otros bacteriófagos (\phi105, Sfi21, \phiadh, \phiSLT, \phiPVL) revela una organización similar del genoma de \phi3626. Normalmente, la endolisina se localiza antes de la región de control de la lisogenia, cuyos ORF están dirigidos, generalmente, en la dirección opuesta (véase la Figura 3). El producto del -ORF19 presenta similitudes (50% sobre 105 aminoácidos) con la probable holina del fago \phi105 de Bacillus subtilis (Kobayashi, K. et al., no publicado. Número de acceso: ABO 16282). Utilizando un análisis bioinformático implementado TmHMM, como se describe en Sonnhammer et al. (1998, Proc. Int. Conf. Intell. Sys. Mol. Biol., 6: 175-182) se estableció que existe una alta probabilidad de que la presunta proteína tenga dos regiones transmembrana en hélice. Así, se asumió tentativamente que ORF19 codifica una holina de \phi3626.
En los bacteriófagos con cola, el gen de la endolisina se puede localizar después del gen que codifica la holina (véase Wang et al. (2000, Ann. Rev. Microbiol. 54: 799-825). Una búsqueda de homologías utilizando el programa BLASTP2 revela una fuerte similitud (72-75% sobre 265-346 aminoácidos) del producto genético deducido de ORF20, con proteínas hipotéticas de C. perfringens de función desconocida (véanse Garnier et al., 1988, Plasmid 19: 135-50; Lyristis et al., 1994, Mol. Microbiol. 12: 761-77; Shimizu et al., 1994, J. Bacteriol. 176: 1616-23). En el extremo amino terminal, éste presenta similitudes con las N-acetilmuramoil-L-alanina amidasas de diferentes fuentes (la autolisina de Bacillus subtilis, la endolisina del bacteriófago 12862 de Bacillus cereus, Cw/V de Paenibacillus polymyxa, con similitudes del 43-45% sobre 163-166 aminoácidos) (véase Ishikawa et al., 1999, Mol. Gen. Genet. 262: 738-48; Kunst et al., 1997, Nature 390; 249-56; y Loessner et al., 1997, J. Bacteriol. 179: 2845-51). Un barrido por Hidden Markov Model (HMM) utilizando las bases de datos PFAM (véase Durbin et al., 1988, Biological Sequence Analysis: Probabilistic Models of Proteins and Nucleic Acids, Cambridge Uni. Press), sugiere también la existencia de un posible dominio de N-acetil-muramoil-L alanina amidasa.
Resultados: La ORF20 se identificó como la endolisina que codifica el gen ply3626 y se encontró que está directamente después del gen que codifica la holina. La probabilidad de que la enzima posea un dominio amidasa en el extremo amino indica, también, que ORF20 es una endolisina. No se ha indicado una función conocida para el extremo carboxilo terminal de la endolisina, pero en base al descubrimiento de que muchas endolisinas presentan una organización modular (véase García et al., 1990, Gene 86: 81-8), se asume que un posible dominio de unión a la pared celular podría estar localizado en el extremo carboxilo de ply3626.
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Ejemplo 4 Expresión de ply3626 en E. coli
Basándose en el análisis bioinformático, se diseñaron cebadores para la amplificación de ply3626 utilizando PCR. Los cebadores se diseñaron para ser complementarios a los extremos del gen y para poseer sitios de restricción antes y después del gen, para permitir el clonaje directo en el vector de expresión pQE30 (Quiagen). El producto de PCR se purificó, se digirió con la endonucleasa de restricción apropiada y se ligó al vector preparado. Los productos del ligamiento se transformaron por electroporación en bacterias E. coli JM109, que se habían preparado previamente por transformación con el plásmido pACYC-IRL10, amablemente proporcionado por Zdanovsky et al. (2000, App. Environ. Microbiol. 166: 3166-73). El plásmido pACYC-IRL10 proporciona genes para tARN a E. coli (ileX, argU y leuW), raramente utilizados en E. coli pero frecuentemente utilizados en Clostridia.
Las bacterias E. coli transformadas con el vector que codifica la endolisina, se crecieron a temperatura ambiente (22ºC), produciendo exclusivamente la endolisina mediante la expresión de fondo del sistema vector. Se encontró que esto evitaba la formación de cuerpos de inclusión, que se observaba mediante el uso de IPTG para la inducción. Después de 16 horas, las células se recuperaron mediante centrifugación (8000 g, 15 minutos). Los precipitados se resuspendieron en tampón PBS y los extractos crudos (RE) de las células se prepararon mediante el uso de una prensa celular francesa a 40000 kPa. El RE se centrifugó durante 30 minutos a 35000 g y se esterilizó por filtración. La actividad de la enzima se mostró mediante un ensayo de lisis en células C. perfringens NCTC3110.
La endolisina se podría purificar, también, mediante el uso del marcador HIS fusionado con la endolisina mediante el vector de expresión pQE30. La endolisina purificada presenta la misma actividad lítica que la endolisina en el extracto crudo.
Ejemplo 5 Ensayo de lisis con ply3626, producida mediante bacterias E. coli recombinantes, sobre C. perfringens
Para un ensayo fotométrico de actividad lítica, se usó C. perfringens NCTC3110 como sustrato para ply3626. Las bacterias se crecieron durante toda la noche (500 ml), se recuperaron mediante centrifugación (8000 g durante 15 minutos) y se resuspendieron en tampón PBS (5 ml). Las células se almacenaron hasta su uso a -20ºC. Para el ensayo de lisis, las células se diluyeron hasta una densidad óptica de 0,7-0,8, a 490 nm, en tampón PBS. A 180 \mul de este sustrato, se le añadieron 20 \mul del extracto crudo de bacterias E. coli recombinantes, que producía la endolisina, y se midieron los cambios en la densidad óptica a lo largo del tiempo. Como control negativo, se usó un extracto crudo de bacterias E. coli que incluía el vector con un gen ply3626 truncado en 3'. Se observó un visible reducción en la densidad óptica, debida a la disrupción de las paredes celulares del sustrato, para los RE que contenían la endolisina ply3626 (véase Figura 4), en comparación con el control negativo.
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Ejemplo 6 Especificidad de sustrato
Procedimiento: Para la determinación de la especificidad de sustrato de la lisina obtenida de C. perfringens, se realizó el ensayo de lisis con ply3626, con distintas bacterias. Se cribaron 109 cepas de 49 especies bacterianas diferentes por su sensibilidad frente a ply3626. Las bacterias se crecieron bajo condiciones estándar, se recuperaron por centrifugación y los precipitados se resuspendieron en PBS. Estos cultivos se almacenaron a -20ºC hasta su uso. Las células se diluyeron para obtener una densidad óptica de 0,5-0,9 (a 490 nm) y se usaron 180 \mul de la suspensión celular diluida como sustrato para el ensayo de lisis, añadiendo 20 \mul de extracto crudo que contenía ply3626 de las bacterias E. coli recombinantes.
Una reducción sigmoidea en la densidad óptica se interpretó como sensibilidad frente a ply3626, en comparación con el control negativo. En el caso de que no hubiera reducción detectable, se consideró como no sensible.
Una lista de las distintas bacterias analizadas se presenta en las Tablas 1 y 2, a continuación, (en las que WS significa Weihenstephan Culture Collection of Microorganisms; ATCC significa American Type Culture Collection, Rockville, EE.UU.; y NCTC significa National Collection of Type Cultures, PHLS, Londres:
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1
1
TABLA 1 (continuación)
2
TABLA 2
3
TABLA 2 (continuación)
4
Resultados: Como se muestra en la Figura 5, las 48 cepas de C. perfringens fueron sensibles a la lisina según la presente invención. Sólo una especie clostridial adicional, la cepa C. fallax, mostró alguna sensibilidad. La sensibilidad de Cl. fallax se podría deber a la estructura de la pared celular de estas especies clostridiales, que es la misma que la de C. perfringens, en cuanto a que tiene el peptidoglicano del grupo A3\gamma entrecruzado, vía LL-DAP, con una glicina, formando un puente (véase Schleifer et al., 1972, Bacteriol Rev. 36: 407-77).
De todas las distintas especies bacterianas analizadas (tanto otras especies clostridiales, tales como C. botulinum, C. tetani, C. novyi, C. tyrobutyricum, como especies no clostridiales, tales como Bacillus, Campylobacter, Leuconostoc. Lactobacillus, Lactococcus, Pediococcus, Enterobacter, E. coli, Listeria, Bifidobacterium, Enterococus, Streptococcus, Staphylococcus), 60 en total, no se encontró ninguna que fuera sensible a la lisina según la presente invención.
Conclusión
Así, sorprendentemente una lisina aislada y secuenciada a partir de un bacteriófago de Clostridium perfringens, es específica de especie, o es sustancialmente especifica de la especie C. perfringens. La ventaja de esta especificidad de especie es que la administración de dicha lisina a un individuo, podrá resultar en la destrucción selectiva de Clostridium perfringens y/o C. fallax (ambas especies patógenas de Clostridium) sin dañar a bacterias beneficiosas y/o no perjudiciales.
Todas las publicaciones mencionadas en la memoria descriptiva anterior se incorporan en esta descripción por referencia. Distintas modificaciones y variaciones de los procedimientos descritos y de los sistemas de la presente invención, serán evidentes para los expertos en la técnica, sin alejarse del alcance y del espíritu de la presente invención. Aunque la presente invención se ha descrito en conexión con formas de realización específicas preferidas, se debería entender que la invención, como se reivindica, no se debería limitar indebidamente a tales formas de realización específicas. De hecho, se pretende que distintas modificaciones de las formas descritas para llevar a cabo la invención, que serán obvias para los expertos en bioquímica y biotecnología o campos relacionados, se incluyan en el alcance de las siguientes reivindicaciones.
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<110> Dansico A/S
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<120> Nueva proteína
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<130> PO11939WO
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<160> 2
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<170> Patente en versión 3,0
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<210> 1
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<211> 1044
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<212> ADN
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<213> Bacteriófago phi-3626
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<400> 1
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<210> 2
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<211> 347
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<212> PRT
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<213> Bacteriófago phi3626
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<400> 2
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7
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Claims (18)

1. Una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
2. Un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina que comprende la secuencia de aminoácidos mostrada en SEQ. ID. No. 2.
3. Un ácido nucleico que comprende una secuencia de nucleótidos que codifica una lisina, cuya secuencia de nucleótidos comprende la secuencia mostrada en SEQ. ID. No:1.
4. Un huésped transformado con un ácido nucleico que codifica una lisina según una cualquiera de las reivindicaciones 2-3.
5. Un huésped según la reivindicación 4, en el que dicho huésped es un huésped microbiano.
6. Un huésped según la reivindicación 5, en el que dicho huésped es un organismo alimentario.
7. Un huésped según una cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en el que dicho huésped es un organismo que coloniza el intestino.
8. Un huésped según una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en el que dicho huésped es uno o más microorganismos de los géneros siguientes: Escherichia, Lactobacillus, Bacillus, Lactococcus, Staphylococcus, Pediococcus.
9. Un huésped según una cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en el que dicho huésped es una bacteria entre una o más de las siguientes especies: Escherichia coli, Lactobacillus acidophilus, Staphylococcus camosus o especies relacionadas.
10. Una composición que comprende una lisina según la reivindicación 1.
11. Una composición según la reivindicación 10, en la que la composición es una composición farmacéutica y comprende adicionalmente un vehículo, excipiente o diluyente, farmacéuticamente aceptable.
12. El uso de una lisina según la reivindicación 1 en la fabricación de un medicamento para el tratamiento de un trastorno, enfermedad o afección asociada con Clostridium perfringens.
13. El uso según la reivindicación 12 en el que el trastorno, enfermedad o afección es una o más de las siguientes: pérdida de peso, enteritis necrótica, gangrena.
14. Un procedimiento in vitro para destruir bacterias patógenas del género Clostridium, comprendiendo dicho procedimiento la lisis de bacterias Clostridium patógenas con la lisina definida en la reivindicación 1 o con una composición según una cualquiera de las reivindicaciones 10-11.
15. Un procedimiento in vitro según la reivindicación 14, en el que dichas bacterias Clostridium pertenecen a la especie Clostridium perfringens.
16. Un vector de expresión que comprende una secuencia de nucleótidos según una cualquiera de las reivindicaciones 2-3 y las regiones reguladoras asociadas a ella, para la expresión de la secuencia codificadora en un huésped adecuado.
17. Un procedimiento de detección de bacterias Clostridium en una muestra, utilizando un marcador de diagnóstico basado en la lisina según la reivindicación 1.
18. Un procedimiento según la reivindicación 17, en el que dichas bacterias Clostridium pertenecen a la especie Clostridium perfringens.
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