ES2309168T3 - Factor modificado estimulante de colonias de granulocitos (g-csf) con inmunogenicidad reducida. - Google Patents
Factor modificado estimulante de colonias de granulocitos (g-csf) con inmunogenicidad reducida. Download PDFInfo
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Abstract
Un factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) humano que es sustancialmente no inmunogénico o menos inmunogénico que cualquier molécula no modificada con la misma actividad biológica cuando se utiliza in vivo, en el que dicha pérdida de inmunogenicidad se consigue realizando una sustitución de aminoácidos seleccionada a partir de la Tabla 2 en la posición 153 de la molécula original no modificada en un posible epítopo de células T dado, que es un ligando de MHC de clase II o secuencia peptídica que muestra la capacidad de estimular o unirse a células T mediante la presentación en el contexto del MHC de clase II.
Description
Factor modificado estimulante de colonias de
granulocitos (G-CSF) con inmunogenicidad
reducida.
La presente invención se refiere a polipéptidos
que se administran especialmente a seres humanos y, en particular,
para uso terapéutico. Los polipéptidos son polipéptidos modificados
por lo cual la modificación produce una propensión reducida del
polipéptido para inducir una respuesta inmune después de su
administración al sujeto humano. La invención, en particular, se
refiere a la modificación del factor estimulante de colonias de
granulocitos (G-CSF) humano para producir variantes
de la proteína G-CSF que sean sustancialmente no
inmunogénicas o menos inmunogénicas que cualquier polipéptido
equivalente no modificado cuando se utiliza in vivo. La
invención se refiere adicionalmente a péptidos epitópicos de
células T derivados de dicha proteína no modificada mediante los
cuales es posible crear variantes modificadas del factor
estimulante de colonias de granulocitos con inmunogenicidad
reducida.
Existen muchas circunstancias en las que la
eficacia de una proteína terapéutica se ve limitada por una
reacción inmune indeseada contra dicha proteína terapéutica. Varios
anticuerpos monoclonales de ratón se han mostrado prometedores como
terapias en varios entornos de la enfermedad humana, pero en
ciertos casos han fallado debido a la inducción de grados
significativos de una respuesta de formación de anticuerpos humanos
frente a anticuerpos murinos (HAMA) [Schroff, R. W. y col. (1985)
Cancer Res. 45: 879-885; Shawler,
D.L. y col. (1985) J. Immunol. 135:
1530-1535]. En el caso de anticuerpos monoclonales,
se han desarrollado varias técnicas en un intento por reducir la
respuesta HAMA [documentos WO 89/09622, EP 0239400, EP 0438310 y WO
91/06667]. Estos enfoques de ADN recombinante han reducido
generalmente la información genética murina en la construcción del
anticuerpo final aumentando al mismo tiempo la información genética
humana en dicha construcción final. No obstante, los anticuerpos
"humanizados" resultantes, en varios casos, han seguido
induciendo una respuesta inmune en los pacientes [Issacs J.D.
(1990) Sem. Immunol. 2: 449, 456; Rebello, P.R. y
col. (1999) Transplantation 68:
1417-1420].
Los anticuerpos no son la única clase de
molécula polipeptídica administrada como agente terapéutico frente
a la que puede organizarse una respuesta inmune. Incluso proteínas
de origen humano y con las mismas secuencias de aminoácidos que
aparecen en humanos pueden también inducir una respuesta inmune en
los mismos. Ejemplos notables incluyen el uso terapéutico del
factor estimulante de colonias de
macrófagos-granulocitos [Wadhwa, M. y col. (1999)
Clin. Cancer Res. 5:1353-1361] e
interferón alfa 2 [Russo, D. y col. (1996) Bri. J. Haem.
94:300-305; Stein, R. y col. (1988) New
Engl. J. Med. 318:1409-1413] entre
otros.
Un factor principal en la inducción de una
respuesta inmune es la presencia dentro de la proteína de péptidos
que puedan estimular la actividad de células T mediante su
presentación asociada a moléculas MHC de clase II, llamados
"epítopos de células T". Estos posibles epítopos de células T
se definen normalmente como cualquier secuencia de restos
aminoacídicos con la capacidad de unirse a moléculas MHC de clase
II. Dichos epítopos de células T pueden medirse para establecer la
unión a MHC. De forma implícita, un "epítopo de células T"
significa un epítopo que cuando se une a moléculas MHC puede ser
reconocido por el receptor de células T (TCR), y que puede, al
menos en principio, causar la activación de estas células T
acoplándose al TCR y promover una respuesta de dichas células T.
Sin embargo, habitualmente se entiende que ciertos péptidos en los
que se ha establecido su unión a moléculas MHC de clase II pueden
retenerse en una secuencia proteica porque dichos péptidos se
reconoce como "propios" dentro del organismo en que se
administra la proteína final.
Es sabido que algunos de estos péptidos
epitópicos de células T pueden liberarse durante la degradación de
péptidos, polipéptidos o proteínas dentro de las células y,
posteriormente, ser presentados por moléculas del complejo principal
de histocompatibilidad (MHC) para desencadenar la activación de
células T. En el caso de péptidos presentados por MHC de clase II,
dicha activación de las células T puede dar lugar a continuación,
por ejemplo, a una respuesta de anticuerpos mediante estimulación
directa de células B para producir dichos anticuerpos.
Las moléculas MHC de clase II son un grupo de
proteínas altamente polimórficas que desempeñan una tarea central en
la selección y activación de células T cooperativas.
El grupo de antígenos de leucocitos humanos DR
(HLA-DR) es el isotipo predominante de este grupo de
proteínas y es el objeto principal de la presente invención. Sin
embargo, los isotipos HLA-DQ y
HLA-DP realizan funciones similares, por tanto la
presente invención es igualmente aplicable a estos últimos. La
molécula MHC de clase II DR está compuesta por una cadena alfa y
una beta que se insertan en sus extremos
C-terminales a través de la membrana celular. Cada
heterodímero posee un dominio de unión al ligando que se une a
péptidos cuya longitud varía entre 9 y 20 aminoácidos de longitud,
aunque el surco de unión puede alojar un máximo de 11 aminoácidos.
El dominio de unión a ligando está compuesto por los aminoácidos 1
a 85 de la cadena alfa, y los aminoácidos 1 a 94 de la cadena beta.
Recientemente se ha demostrado que las moléculas DQ tienen una
estructura, homóloga y también se espera que las proteínas de la
familia DP sean muy similares. En humanos se conocen aproximadamente
70 alotipos diferentes del isotipo DR, para DQ hay 30 alotipos
diferentes y para DP se conocen 47 alotipos diferentes. Cada
individuo alberga de dos a cuatro alelos DR, dos alelos DQ y dos
DP. Se ha resuelto la estructura de varias moléculas DR y dichas
estructuras señalan a un surco de unión a péptidos de extremo
abierto con varios bolsillo hidrófobos que acoplan restos
hidrófobos (restos de bolsillo) del péptido [Brown y col.
Nature (1993) 364: 33; Stem y col. (1994)
Nature 368: 215]. El polimorfismo que identifica los
diferentes alotipos de la molécula de clase II contribuye a una
amplia diversidad de diferentes superficies de unión para péptidos
dentro del surco de unión a péptidos y a nivel poblacional asegura
una flexibilidad máxima con respecto a la capacidad de reconocer
proteínas foráneas y organizar una respuesta inmune contra
organismos patogénicos. Hay una cantidad considerable de
polimorfismo dentro del dominio de unión al ligando con distintas
"familias" dentro de diferentes poblaciones geográficas y
grupos étnicos. Este polimorfismo afecta a las características de
unión del dominio de unión a péptidos, por tanto diferentes
"familias" de moléculas DR tendrán especificidades por
péptidos con diferentes propiedades de secuencia, aunque puede
haber cierto solapamiento. Esta especificidad determina el
reconocimiento de epítopos de células Th (respuesta de células T de
clase II) que finalmente son responsables de dirigir la respuesta
de anticuerpos frente a epítopos de células B presentes en la misma
proteína de la que deriva el epítopo de células Th. Por tanto, la
respuesta inmune contra una proteína en un individuo está
fuertemente influenciada por el reconocimiento del epítopo de
células T que es una función de la especificidad de unión a péptidos
del alotipo HLA-DR del individuo. Por lo tanto,
para identificar epítopos de células T dentro de una proteína o
péptido en el contexto de una población global, es deseable
considerar las propiedades de unión de un conjunto de alotipos
HLA-DR lo más diverso posible, cubriendo de este
modo el porcentaje de población mundial más elevado posible.
Una respuesta inmune contra una proteína
terapéutica, tal como la proteína que es el objeto de esta
invención, procede mediante la ruta de presentación peptídica en el
contexto del MHC de clase II. Aquí proteínas exógenas se
internalizan y procesan para su presentación en asociación con
moléculas MHC de clase II del tipo DR, DQ o DP. Las moléculas MHC
de clase II se expresan en las células presentadoras de antígeno
(APC) profesionales, como macrófagos y células dendríticas entre
otras. El acoplamiento de un complejo peptídico del MHC de clase II
con un receptor de células T afín sobre la superficie de la célula
T, junto con la unión cruzada de ciertos correceptores diferentes
como la molécula CD4, puede inducir un estado activado dentro de la
célula T. La activación conduce a la liberación de citocinas que
activan adicionalmente a otros linfocitos, como las células B, para
producir anticuerpos o a células T asesinas como una respuesta
inmune celular completa.
La capacidad de un péptido para unirse a una
molécula MHC de clase II dada para la presentación sobre la
superficie de una APC depende de varios factores, siendo los más
destacable su secuencia primaria. Esto influirá tanto en su
propensión a la escisión proteolítica así como también en su
afinidad de unión dentro de la hendidura de unión a péptidos de la
molécula MHC de clase II. El complejo MHC de clase II/péptido sobre
la superficie de la APC presenta una cara de unión con el receptor
de células T (TCR) en particular, capaz de reconocer determinantes
proporcionados tanto por los restos expuestos del péptido como por
la molécula MHC de clase II.
En la técnica existen procedimientos para
identificar péptidos sintéticos capaces de unirse a moléculas MHC
de clase II (por ejemplo, en los documentos WO98/52976 y
WO00/34317). Es posible que dichos péptidos no funcionen como
epítopos de células T en todas las situaciones, particularmente,
in vivo debido a las rutas de procesamiento u otros
fenómenos. La identificación de epítopos de células T es la primera
etapa para la eliminación de epítopos. Se ha descrito previamente
la identificación y eliminación de posibles epítopos de células T a
partir de proteínas. En la técnica se han proporcionado métodos para
posibilitar la detección de epítopos de células T habitualmente por
medios informáticos que analizan motivos de secuencia reconocidos
en epítopos de células T determinados experimentalmente o,
alternativamente, usando técnicas por ordenador para predecir los
péptidos de unión a MHC de clase II y en particular péptidos de
unión a DR.
Los documentos WO98/52976 y WO00/34317 muestran
enfoques de reconocimiento de plegamiento por ordenador para
identificar secuencias polipeptídicas con el potencial para unirse
a un subconjunto de alotipos MHC de clase II DR humanos. En estos
contenidos, se eliminan epítopos de células T predichos usando una
sustitución de aminoácidos lógica dentro de la secuencia primaria
del anticuerpo terapéutico o de otra proteína no anticuerpo
derivada tanto de humanos como de otras especies.
Se han usado otras técnicas que utilizan los
complejos solubles de moléculas MHC recombinantes en combinación
con péptidos sintéticos y son capaces de unirse a clones de células
T de muestras de sangre periférica de humanos o animales de
experimentación en la técnica [Kern, F. y col. (1998) Nature
Medicine 4:975-978; Kwok, W.W. y col.
(2001) TRENDS in Immunology 22:
583-588] y también pueden utilizarse en una
estrategia de identificación de epítopos.
Como se ha descrito anteriormente y como
consecuencia de ello, sería deseable identificar y retirar o al
menos reducir los epítopos de células T de un péptido, polipéptido
o proteína determinada en principio terapéuticamente valioso pero
originalmente inmunogénico.
El G-CSF es una citocina
hematopoyética importante actualmente utilizada en el tratamiento
de indicaciones donde un aumento en el número de neutrófilos de la
sangre proporcionará beneficios. Estas incluyen tratamiento contra
el cáncer, diversas enfermedades infecciosas y afecciones
relacionadas, como sepsis. El G-CSF también se usa
solo o en combinación con otros compuestos y citocinas en la
expansión ex vivo de células hematopoyéticas para el
trasplante de médula ósea.
Normalmente se reconocen dos formas de
G-CSF humano para esta citocina. Una es una
proteína de 177 aminoácidos, la otra una proteína de 174 aminoácidos
[Nagata y col. (1986), EMBO J. 5: 575-581],
se ha encontrado que la forma de 174 aminoácidos tiene la mayor
actividad biológica específica in vivo. La tecnología de ADN
recombinante han posibilitado la producción de
G-CSF en cantidades a escala comercial utilizando
sistemas de expresión de células hospedadoras tanto eucariotas como
procariotas.
La secuencia de aminoácidos del factor
estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF)
humano (representada según el código de una letra) es la
siguiente:
\vskip1.000000\baselineskip
- TPLGPASSLPQSFLLKCLEQVRKIQGDGAALQEKLCATYKLCHPEELVLLGHSLGIPWAPLSSCPSQ ALQLAGCLSQLHSGLFLYQGLLQALEGISPELGPTLDTLQLDVADFATTIWQQMEELGMAPALQPT QGAMPAFASAFQRRAGGVLVASHLQSFLEVSYRVLRHLAQP.
\vskip1.000000\baselineskip
Previamente se han descrito otros análogos
polipeptídicos y fragmentos peptídicos de G-CSF,
incluyendo formas modificadas por sustituciones de aminoácidos
específicas de sitio y/o modificación por productos de adición
química. Por tanto el documento US 4.810.643 describe análogos con
restos Cys en particular sustituidos por otro aminoácido, y
G-CSF con un resto de Ala en la primera posición
(N-terminal). El documento EP 0 335 423 describe la
modificación de al menos un grupo amino en un polipéptido que tiene
actividad G-CSF. El documento EP 0 272 703 describe
derivados de G-CSF que tienen un aminoácido
sustituido o delecionado cerca del extremo
N-terminal. El documento EP 0 459 630 describe
derivados de G-CSF en los que la Cys 17 y el Asp 27
se han sustituido por restos de Ser. El documento EP 0 243 153
describe un G-CSF modificado por la inactivación de
al menos un sitio de procesamiento de proteasas KEX2 de levaduras
para aumentar el rendimiento de la producción recombinante y el
documento US 4.904.584 describe proteínas con lisina alterada. El
documento WO 90/12874 describe variantes con Cys alterada
adicionales y el documento de patente australiana
AU-A-10948/92 describe la adición de
aminoácidos a cualquier extremo de una molécula
G-CSF con el fin de ayudar al plegamiento de la
molécula después de la expresión piocariota. El documento
AU-76380/91, describe variantes de
G-CSF en las posiciones 50-56 de la
forma de 174 aminoácidos de G-CSF, y en las
posiciones 53-59 de la forma de 177 aminoácidos.
También se describieron cambios adicionales en restos de His
particulares.
Se entiende que muchos de los enfoques
anteriores se han dirigido hacia mejoras en la producción comercial
de G-CSF, por ejemplo, la mejora de la estabilidad
in vitro. Ninguno de estos contenidos reconoce la
importancia de los epítopos de células T para las propiedades
inmunogénicas de la proteína ni se han concebido para influir
directamente sobre dichas propiedades de un modo específico y
controlado de acuerdo con el esquema de la presente invención.
Sin embargo, sigue existiendo la necesidad de
análogos del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) con propiedades mejoradas. Las mejoras
deseadas incluyen esquemas y modalidades alternativos para la
expresión y purificación de dicho agente terapéutico, pero también y
especialmente, mejoras en las propiedades biológicas de la
proteína. Existe una necesidad especial de mejora de las
características in vivo cuando se administra a humanos. A
este respecto, es muy deseable proporcionar un factor de
estimulación de colonias de granulocitos (G-CSF) con
potencial reducido o ausente para inducir una respuesta inmune en
humanos.
La presente invención proporciona formas
modificadas del "factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF)", en las que la característica inmune
está modificada mediante la reducción en el número y la eliminación
de posibles epítopos de células T.
La presente invención proporciona formas
modificadas de G-CSF humano con uno o más epítopos
de células T eliminados.
La invención describe secuencias identificadas
dentro de la secuencia primaria del G-CSF que son
posibles epítopos de células T en virtud de su potencial de unión a
MHC de clase II. Esta descripción se aplica específicamente a ambas
formas reconocidas de la proteína G-CSF humana que
son las especies de 177 y 174 aminoácidos.
La invención puede aplicarse a cualquier especie
de molécula G-CSF con, sustancialmente, las mismas
secuencias primarias de aminoácidos que las descritas en este
documento e incluirían por lo tanto moléculas G-CSF
obtenidas por medios de ingeniería genética u otros procesos y
pueden no contener 177 ó 174 restos aminoacídicos.
Las proteínas G-CSF, como las
identificadas de fuentes murinas, bovinas, caninas y otros
mamíferos, tienen en común muchas de las secuencias peptídicas de la
presente descripción y tienen en común muchas secuencias peptídicas
con sustancialmente la misma secuencia que las de la lista
descrita.
La invención también describe posiciones
específicas dentro de la secuencia primaria de la molécula de
acuerdo con la invención que han de ser alteradas por sustitución,
adición o deleción de aminoácidos específicos sin que se vea
afectada básicamente la actividad biológica. En caso de que puede
conseguirse la pérdida de inmunogenicidad solamente mediante una
pérdida simultánea de actividad biológica es posible recuperar
dicha actividad por alteraciones adicionales dentro de la secuencia
de aminoácidos de la proteína.
La invención describe además métodos para
producir dichas moléculas modificadas, principalmente, métodos para
identificar dichos epítopos de células T que han de ser modificadas
para eliminar o reducir el número de sitios inmunogénicos.
Cabría esperar que la proteína de acuerdo con
esta invención presentara un aumento del tiempo en circulación en
humanos, lo que seria especialmente beneficioso en entornos de
enfermedad crónica o recurrente tal como es el caso de varias
indicaciones del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF). La presente invención proporciona formas
modificadas de proteínas G-CSF que se espera
muestren propiedades potenciadas in vivo. Estas moléculas
G-CSF modificadas pueden usarse en composiciones
farmacéuticas.
\vskip1.000000\baselineskip
En resumen, la invención se refiere a las
siguientes cuestiones:
- \bullet
- una molécula modificada que tiene la actividad biológica del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) humano y que es sustancialmente no inmunogénica o menos inmunogénica que cualquier molécula no modificada que tiene la misma actividad biológica cuando se usa in vivo;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que dicha pérdida de inmunogenicidad se consigue eliminando uno o más epítopos de células T derivados de la molécula originalmente no modificada;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que dicha pérdida de inmunogenicidad se consigue mediante la reducción del número de alotipos MHC capaces de unirse a péptidos derivados de dicha molécula;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que se ha eliminado un epítopo de células T;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que dichos epítopos de células T originalmente presentes son ligandos de MHC de clase II o secuencias peptídicas que muestran la capacidad de estimular o unirse a células T mediante la presentación en el entorno de clase II;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que dichas secuencias peptídicas se seleccionan entre el grupo mostrado en la Tabla 1;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, donde se han alterado de 1 a 9 restos aminoacídicos, preferiblemente un resto aminoacídico en cualquiera de los epítopos de células T originalmente presentes;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que la alteración de los restos aminoacídicos supone una sustitución, adición o deleción de resto(s) aminoacídico(s) originalmente presente(s) por otro(s) resto(s) aminoacídico(s) en la(s) posición(es) específica(s);
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que una o más de las sustituciones de restos aminoacídicos se realizan como se indica en la Tabla 2;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que (adicionalmente) una o más de las sustituciones de restos aminoacídicos se realizan como se indica en la Tabla 3 para la reducción del número de alotipos MHC capaces de unirse a péptidos derivados de dicha molécula;
- \bullet
- una molécula especificada en consecuencia, en la que, si es necesario, adicionalmente se realiza una alteración adicional habitualmente por sustitución, adición o deleción de aminoácidos(s) específico(s) para reestablecer la actividad biológica de dicha molécula;
- \bullet
- una secuencia o molécula de ADN que codifica cualquier de las moléculas modificadas especificadas anteriormente y a continuación;
- \bullet
- una composición farmacéutica que comprende una molécula modificada que tiene la actividad biológica del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) como se ha definido anteriormente y/o en las reivindicaciones, opcionalmente junto con un vehículo, diluyente o excipiente farmacéuticamente aceptable;
- \bullet
- un método para obtener una molécula modificada que tiene la actividad biológica del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) como se define en cualquiera de las reivindicaciones citadas anteriormente que comprende las siguientes etapas: (i) determinar la secuencia de aminoácidos del polipéptido o parte del mismo; (ii) identificar uno o más posibles epítopos de células T dentro de la secuencia de aminoácidos de la proteína por cualquier método que incluye la determinación de la unión de los péptidos a moléculas MHC usando técnicas in vitro o in silico o ensayos biológicos; (iii) diseñar nuevas variantes de secuencia con uno o más aminoácidos dentro de los posible epítopos de células T identificados y modificados de modo que se reduzca sustancialmente o elimine la actividad del epítopo de células T, según se determina mediante la unión de los péptidos a moléculas MHC usando técnicas in vitro o in silito o ensayos biológicos; (iv) construir dichas variantes de secuencia mediante tecnología de ADN recombinante y probar estas variantes para identificar una o mas variantes con las propiedades deseadas y (v) opcionalmente, repetir las etapas (ii) y (iv);
- \bullet
- un método especificado en consecuencia, en el que la etapa (iii) se lleva a cabo mediante sustitución, adición o deleción de 1 a 9 restos aminoacídicos en cualquiera de los epítopos de células T originalmente presentes;
- \bullet
- un método especificado en consecuencia, en el que la alteración se hace con referencia a una secuencia proteica homóloga y/o técnicas de modelado in silico;
- \bullet
- un método especificado en consecuencia, en el que la etapa (ii) anterior se lleva a cabo mediante las siguientes etapas: (a) seleccionar una región del péptido que tiene una secuencia de restos aminoacídicos conocida; (b) muestrear secuencialmente segmentos de restos aminoacídicos solapantes de tamaño uniforme predeterminado y constituidos por al menos tres restos aminoacídicos de la región seleccionada; (c) calcular la puntuación de la capacidad de unión a la molécula MHC de clase II para cada uno de dichos segmentos muestreados sumando los valores asignados para cada cadena lateral de resto aminoacídico hidrófobo presente en dicho segmento de restos aminoacídicos muestreado y (d) identificar al menos uno de dichos segmentos adecuado para la modificación, en función de la puntuación de la capacidad de unión a la molécula MHC de clase II calculado para ese segmento, cambiando el valor de unión a MHC de clase II global para el péptido sin reducir sustancialmente la utilidad terapéutica del mismo; la etapa (c) se lleva a cabo preferiblemente usando una función de puntuación de Böhm modificada para incluir el término de repulsión de energía ligando-proteína de van der Waal 12-6 y el término de energía conformacional (1) proporcionando una primera base de datos de modelos de moléculas MHC de clase II; (2) proporcionando una segunda base de datos de estructuras peptídicas permitidas para dichos modelos de moléculas MHC de clase II; (3) seleccionando un modelo a partir de dicha primera base de datos; (4) seleccionando una estructura peptidica permitida de dicha segunda base de datos; (5) identificando cadenas laterales de restos aminoacídicos presentes en cada segmento muestreado; (6) determinando el valor de afinidad de unión para todas las cadenas laterales presentes en cada segmento muestreado; y repitiendo las etapas (1) a (5) para cada uno de dichos modelos y cada una de dichas estructuras;
- \bullet
- un péptido epitópico de células T de 13 mer que tiene una posible actividad de unión a MHC de clase II y se obtiene a partir del factor estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF) inmunogenéticamente no modificado, seleccionado entre el grupo representado en la Tabla 1 y su uso para la producción de G-CSF que tiene sustancialmente ninguna o menos inmunogenicidad que cualquier molécula no modificada con la misma actividad biológica cuando se usa in vivo;
- \bullet
- una secuencia peptídica que consta de al menos 9 restos aminoacídicos consecutivos de un péptido epitópico de células T de 13 mer especificado anteriormente y su uso para la producción de G-CSF que tiene sustancialmente ninguna o menos inmunogenicidad en comparación con cualquier molécula no modificada con la misma actividad biológica cuando se usa in vivo.
\vskip1.000000\baselineskip
La expresión "epítopo de células T"
significa, de acuerdo con la comprensión de esta invención, una
secuencia de aminoácidos que es capaz de unirse a MHC II, capaz de
estimular a las células T y/o también de unirse (sin una activación
necesariamente apreciable) a células T formando complejo con MHC
II. El término "péptido" como se usa en este documento y en
las reivindicaciones adjuntas, es un compuesto que incluye dos o
más aminoácidos. Los aminoácidos están unidos entre sí por un enlace
peptídico (definido a continuación en este documento). Se conocen
20 aminoácidos diferentes de origen natural implicados en la
producción biológica de péptidos, y pueden unirse en cualquier
cantidad y en cualquier orden para formar una cadena o anillo
peptídico. Los aminoácidos de origen natural empleados en la
producción biológica de péptidos tiene todos la configuración L.
Pueden prepararse péptidos sintéticos empleando métodos
convencionales, utilizando aminoácidos L, aminoácidos D o diversas
combinaciones de aminoácidos de las dos configuraciones diferentes.
Algunos péptidos contienen solamente unas pocas unidades de
aminoácidos. Los péptidos cortos, por ejemplo, que tienen menos de
diez unidades de aminoácidos, se denominan en ocasiones
"oligopéptidos". Otros péptidos contiene una gran cantidad de
restos aminoacídicos, por ejemplo hasta 100 o más, y se denominan
"polipéptidos". Por convencionalismos, un "polipéptido"
puede considerarse como una cadena peptídica que contiene tres o más
aminoácidos, mientras que un "oligopéptido" habitualmente se
considera como un tipo particular de polipéptido "corto". Por
tanto, como se usa en este documento, se entiende que cualquier
referencia a un "polipéptido" también incluye un oligopéptido.
Además, cualquier referencia a un "péptido" incluye
polipéptidos, oligopéptidos, y proteínas. Cada ordenamiento
diferente de aminoácidos da lugar a polipéptidos o proteínas
diferentes. La cantidad de polipéptidos (y por tanto la cantidad de
diferentes proteínas) que puede formarse es prácticamente
ilimitada. El "carbono alfa (C\alpha)" es el átomo de
carbono del componente carbono-hidrógeno (CH) que
está en la cadena peptídica. Una "cadena lateral" es un grupo
colgante del C\alpha que puede comprender un grupo o resto simple
o complejo, con dimensiones físicas que pueden variar
significativamente en comparación con las dimensiones del
péptido.
La invención puede aplicarse a cualquier especie
de molécula G-CSF con sustancialmente con las
mismas secuencias de aminoácidos primarias que las descritas en
este documento e incluirían, por lo tanto, moléculas
G-CSF obtenidas mediante tecnología de ingeniería
genética u otros procesos y pueden no contener ni 177 ni 174 restos
aminoacídicos.
Las proteínas del factor estimulante de colonias
de granulocitos (G-CSF), como las identificadas a
partir de otras fuentes de mamíferos tienen en común muchas de las
secuencias peptídicas de la presente descripción así como muchas
secuencias peptídicas sustancialmente con las mismas secuencias que
las descritas en la lista.
La invención está concebida para superar la
realidad práctica de que proteínas solubles introducidas en
organismos autólogos pueden desencadenar una respuesta inmune que
da lugar al desarrollo de anticuerpos en el hospedador que se unen a
la proteína soluble. Un ejemplo entre otros, es el interferón alfa
2 contra el que una proporción de pacientes humanos sintetizan
anticuerpos a pesar del hecho de que esta proteína se produce de
forma endógena [Russo, D. y col. (1996) ibid; Stein, R. y
col. (1988) ibid]. Es probable que la misma situación se
aplique al uso terapéutico del factor estimulante de colonias de
granulocitos (G-CSF) y la presente invención busca
abordar este hecho proporcionando proteínas con función de factor
estimulante de colonias ele granulocitos (G-CSF)
con propensión alterada a inducir una respuesta inmune tras su
administración al hospedador humano.
\vskip1.000000\baselineskip
El método general de la presente invención que
conduce al factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) modificado comprende las siguientes
etapas:
(a) determinar la secuencia de aminoácidos del
polipéptido o parte del mismo;
(b) identificar uno o más posibles epítopos de
células T dentro de la secuencia de aminoácidos de la proteína por
cualquier método que incluya la determinación de la unión de los
péptidos a moléculas MHC usando técnicas in vitro o in
silico o ensayos biológicos;
(c) diseñar nuevas variantes de secuencia con
uno o más aminoácidos dentro de los posibles epítopos de células T
identificados modificados de tal modo que se reduzca
sustancialmente o elimine la actividad del epítopo de células T
determinada por la unión de los péptidos a moléculas MHC usando
técnicas in vitro o in silico o ensayos biológicos.
Dichas variantes de secuencia se obtienen modo que se evite la
formación de nuevos posibles epítopos de células T por las
variaciones de secuencia salvo que dichos nuevos epítopos
potenciales de células T se modifiquen, a su vez, de modo que se
reduzca sustancialmente o se elimine la actividad del epítopo de
células T y
(d) construir dichas variantes de secuencia
mediante tecnología de ADN recombinante y probar dichas variantes
para identificar una o más variantes con las propiedades deseables
de acuerdo con técnicas recombinantes bien conocidas.
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La identificación de posibles epítopos de
células T de acuerdo con la etapa (b) puede realizarse según
métodos descritos previamente en la técnica anterior. Los métodos
adecuados se describen en los documentos WO 98/59244, WO 98/52976 y
WO 00/34317, y pueden usarse preferiblemente para identificar la
propensión de los péptidos derivados del factor estimulante de
colonias de granulocitos (G-CSF) para unirse a una
molécula MHC de clase II.
Otro método muy eficaz para identificar epítopos
de células T mediante ordenador se describe en el Ejemplo que es
una realización preferida de acuerdo con esta invención.
En la práctica se obtendrán varias proteínas
variantes del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) y se comprobará si presentan las
características inmunes y funcionales deseadas. Las proteínas
variantes se producirán más preferiblemente mediante tecnología de
ADN recombinante aunque pueden contemplarse otros procedimientos
que incluyen la síntesis química de fragmentos del factor
estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF).
En la Tabla 1 se presentan los resultados de un
análisis según la etapa (b) del esquema anterior y que se
corresponden con las secuencias de la proteína G-CSF
humana completa de las formas tanto 174 como 177.
Las secuencias peptídicas incluyen péptidos
identificados en las formas tanto de 177 como de 174 aminoácidos de
G-CSF. Los péptidos son de 13 mer, los aminoácidos
se identifican usando el código de una letra.
En las Tablas 2 y 3 se presentan los resultados
del diseño y las construcciones según las etapas (c) y (d) del
esquema anterior y que se corresponden con la molécula modificada
de esta invención.
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\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La invención se refiere a análogos del factor
estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF)
humano en los que se han hecho sustituciones de al menos un resto
aminoacídico en la posición 153 que da lugar a una reducción
sustancial en la actividad o a la eliminación de uno o más posibles
epítopos de células T de la proteína. Una o más sustituciones de
aminoácidos en puntos particulares dentro de cualquier posible
ligando de MHC de clase identificados en la Tabla 1 puede dar lugar
a una molécula del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) con un potencial inmunogénico reducido
cuando se administra como compuesto terapéutico al hospedador
humano. Preferiblemente, las sustituciones de aminoácidos se hacen
en puntos apropiados dentro de la secuencia peptídica predicha para
conseguir una reducción sustancial o la eliminación de la actividad
del epítopo de células T. En la práctica un punto apropiado se
equiparará preferiblemente con un resto aminoacídico que se une
dentro de uno de los bolsillos hidrófobos que se encuentran dentro
del surco de unión de MHC de clase II.
Es más preferido alterar la unión dentro del
primer bolsillo de la hendidura en la llamada P1 o de anclaje del
péptido P1. La calidad de la interacción de unión entre el resto de
anclaje P1 del péptido y el primer bolsillo del surco de unión de
MHC de clase II está reconocida como un determinante principal de
la afinidad de unión global para el péptido completo. Una
sustitución apropiada en esta posición del péptido será aquella que
se realizar por un resto que se acomoda menos fácilmente dentro del
bolsillo, por ejemplo, la sustitución por un resto más hidrófilo.
También se consideran restos aminoacídicos del péptido en
posiciones que equiparan la unión dentro de otras regiones del
bolsillo de la hendidura de unión de MHC y pertenecen al alcance de
la presente invención.
Se entiende que sustituciones de un único
aminoácido dentro de un posible epítopo de células T determinado
son la vía más preferida por la que puede eliminarse dicho epítopo.
Pueden contemplarse combinaciones de sustituciones dentro de un
único epítopo y, por ejemplo, puede ser particularmente apropiado
cuando epítopos definidos individualmente se solapan entre sí.
Además, pueden hacerse sustituciones de aminoácidos tanto
individuales dentro de un epítopo dado como en combinación dentro de
un único epítopo en posiciones no equiparables a los "restos de
bolsillo" con respecto al surco de unión de MHC de clase II,
pero en cualquier punto dentro de la secuencia peptídica. Pueden
hacerse sustituciones con referencia a una estructura homóloga o
método estructural producido usando técnicas in silico
conocidas en la técnica que pueden basarse en características
estructurales conocidas de la molécula de acuerdo con esta
invención. Todas estas sustituciones están dentro del alcance de la
presente invención.
Pueden contemplarse sustituciones de aminoácidos
diferentes a las de los péptidos identificados anteriormente
particularmente cuando se hacen en combinación con sustituciones
hechas dentro de un péptido enumerado. Por ejemplo puede
contemplarse un cambio que reestablece la estructura o actividad
biológica de la molécula variante. Dichos cambios compensatorios y
cambios para incluir una deleción o adición de restos aminoacídicos
en particular del polipéptido del factor estimulante de colonias de
granulocitos (G-CSF) que produce una variante con
actividad deseada y en combinación con cambios en cualquiera de los
péptidos descritos pertenecen al alcance de la presente
invención.
En cuanto a lo que esta invención se refiere a
composiciones del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) modificado, las composiciones que contienen
dichas proteínas G-CSF modificadas deben
considerarse dentro del alcance de la invención. En otro aspecto,
la presente invención se refiere a ácidos nucleicos que codifican
entidades del factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) modificado. En un aspecto adicional, la
presente invención se refiere a métodos para el tratamiento
terapéutico de seres humanos usando las proteínas
G-CSF modificadas.
Existen varios factores que desempeñan tareas
importantes en la determinación de la estructura total de una
proteína o polipéptido. En primer lugar, el enlace peptídico, es
decir, ese enlace que une los aminoácidos en una cadena, es un
enlace covalente. Este enlace es de estructura plana, esencialmente
una amida sustituida. Una "amida" es cualquier compuesto de un
grupo de compuestos orgánicos que contienen el grupo -CONH-.
El enlace peptídico plano que une C\alpha de
aminoácidos adyacentes puede representarse como se muestra a
continuación:
Como los átomos O=C y C-N están
en un plano relativamente rígido, no existe rotación libre
alrededor de estos ejes. Por tanto, el plano representado
esquemáticamente por la línea discontinua se denomina en ocasiones
como un plano "amida" o "plano peptídico" donde están los
átomos de oxígeno (O), carbono (C), nitrógeno (N) e hidrógeno (H) de
la estructura peptídica. En esquina opuestas de este plano amida se
localizan los átomos C\alpha. Como no hay rotación
sustancialmente alrededor de los átomos O=C y C-N
en el plano peptídico o amida, una cadena polipeptídica comprende,
por tanto, una serie de enlaces peptídicos planos que unen los
átomos C\alpha.
Un segundo factor que desempeña una tarea
importante en la definición de la estructura total o conformación
de un polipéptido o proteína es el ángulo de rotación de cada plano
amida alrededor del enlace común C\alpha. Las expresiones
"ángulo de rotación" y "ángulo de torsión" se consideran,
a partir de ahora en este documento, expresiones equivalentes.
Suponiendo que los átomos O, C, N, y H permanecen en el plano amida
(que habitualmente es una suposición válida, aunque puede haber
ligeras desviaciones de la planaridad de estos átomos en algunas
conformaciones), estos ángulos de rotación definen la conformación
estructural del polipéptido N y R, es decir, la estructura
existente entre restos adyacentes. Estos dos ángulos se conocen como
\phi y \psi. El conjunto de los ángulo \phi_{1} y \psi_{1},
donde el subíndice 1 representa un resto en particular de una
cadena polipeptídica, define por tanto, de forma eficaz, la
estructura secundaria del polipéptido. En la bibliografía se
recogen convencionalismos usados para definir los ángulo \phi y
\psi, es decir, los puntos de referencia en que los planos amida
forman un ángulo de cero grados, y la definición de qué ángulo es
\phi y cual es \psi, para un polipéptido dado. Véase, por
ejemplo, Ramachandran y col. Adv. Prot. Chem.
23:283-437 (1968), en las páginas
285-94, dichas páginas se incorporan en este
documento por referencia. El presente método puede aplicarse a
cualquier proteína, y se basa en parte en el descubrimiento de que
en seres humanos la posición de anclaje del Bolsillo 1 principal de
los surcos de unión de la molécula MHC de clase II tiene una
especificidad bien diseñada para cadenas laterales de aminoácidos
particulares. La especificidad de este bolsillo está determinada
por la identidad de los aminoácidos en la posición 86 de la cadena
beta de la molécula MHC de clase II. Este sitio está localizado en
la parte inferior del Bolsillo 1 y determina el tamaño de la cadena
lateral que puede acomodarse en este bolsillo. Marshall, K. W.,
J. Immunol., 152: 4946-4956 (1994). Si
este resto es una glicina, entonces todos los aminoácidos
hidrófobos alifáticos y aromáticos (siendo los hidrófobos
alifáticos: valina, leucina, isoleucina, metionina y siendo los
aromáticos: fenilalanina, tirosina y triptófano) pueden acomodarse
en el bolsillo, prefiriéndose las cadenas laterales aromáticas. Si
este resto de bolsillo es una valina, entonces la cadena lateral de
este aminoácido sobresale del bolsillo y restringe el tamaño de las
cadenas laterales del péptido que pueden acomodarse de modo que
sólo pueden hacerlo cadenas laterales hidrófobas alifáticas. Por lo
tanto, en una secuencia de restos aminoacídicos, independientemente
de si se encuentra un aminoácido con una cadena lateral hidrófoba
alifática o aromática, existe la posibilidad de que esté presente un
epítopo de células T restringido a un MHC de clase II. Si la cadena
lateral es hidrófoba alifática, sin embargo, es aproximadamente dos
veces más probable que esté asociado con un epítopo de células T
que si fuera una cadena lateral aromática (suponiendo una
distribución aproximadamente uniforme de los tipos de Bolsillo 1 en
toda la población global).
Un método por ordenador que abarca la presente
invención esboza la probabilidad de que regiones peptídicas
contengan epítopos de células T del siguiente modo:
(1) Se analiza la secuencia primaria de un
segmento peptídico de longitud predeterminada, y se identifican
todas las cadenas laterales hidrófobas alifáticas y aromáticas
presentes. (2) Se asigna a las cadenas laterales hidrófobas
alifáticas un valor mayor que a las cadenas laterales aromáticas;
preferiblemente aproximadamente dos veces el valor asignado a las
cadenas laterales aromáticas, por ejemplo, un valor de 2 para una
cadena lateral hidrófoba alifática y un valor de 1 para una cadena
lateral aromática. (3) Se suman los valores determinados presentes
en cada segmento de restos aminoacídico solapantes (ventana) de
longitud uniforme predeterminada dentro del péptido, y se asigna el
valor total para un segmento particular (ventana) a un único resto
aminoacídicos en una posición intermedia del segmento (ventana),
preferiblemente a un resto situado aproximadamente eri el punto
medio del segmento muestreado (ventana). Este procedimiento se
repite para cada segmento de restos aminoacídicos solapantes
muestreado (ventana). Por tanto, a cada resto aminoacídico del
péptido se le asigna un valor que hace referencia a la probabilidad
de que esté presente un epítopo de células T en ese segmentoen
particular (ventana). (4) Los valores calculados y asignados como se
ha descrito en la Etapa 3, anteriormente, pueden representarse
frente a las coordenadas de los aminoácidos de la secuencia de
restos aminoacídicos completa que se está evaluando. (5) Se
considera que todas las partes de la secuencia que tienen una
puntuación de un valor predeterminado, por ejemplo, un valor de 1,
contienen probablemente un epítopo de células T y puede modificarse,
si se desea. Este aspecto particular de la presente invención
proporciona un método general por el que pueden describirse las
regiones peptídicas que probablemente contienen epítopos de células
T. Las modificaciones del péptido en estas regiones tienen la
posibilidad de modificar las características de unión a MHC de
clase II.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, pueden predecirse epítopos de células T con mayor
exactitud usando un método por ordenador más sofisticado que tiene
en cuenta las interacciones de los péptidos con modelos de alelos
MHC de clase II. La predicción por ordenador de epítopos de células
T presentes en un péptido de acuerdo con este aspecto particular
contempla la construcción de modelos de al menos 42 alelos MHC de
clase II en base a las estructuras de todas las moléculas MHC de
clase II conocidas y un método para el uso de estos modelos en la
identificación por ordenador de epítopos de células T, la
construcción de bibliotecas de estructuras peptídicas para cada
modelo que permitan obtener la variabilidad conocida en las
posiciones relativas del carbono alfa (C\alpha) de la estructura
peptídica, la construcción de bibliotecas de conformaciones de
cadenas laterales de aminoácidos para cada acoplamiento estructural
con cada modelo para cada uno de los 20 aminoácidos alternativos en
las posiciones críticas de interacción entre el péptido y la
molécula MHC de clase II y el uso de estas bibliotecas de
estructuras y conformaciones de cadenas laterales en conjunto con
una función de valoración para seleccionar la estructura óptima y
la conformación de cadena lateral de un péptido particular acoplado
con una particular molécula MHC de clase II en particular y la
obtención de un valor de unión a partir de esta interacción.
Los modelos de moléculas MHC de clase II pueden
obtenerse mediante modelado de homología a partir de varias
estructuras similares encontradas en el Banco de datos de proteínas
de Brookhaven ("BDP"). Estos pueden hacerse usando un software
de modelado de homología semiautomático (Modeller, Sali A. &
Blundell TL., 1993, J. Mol Biol 234:
779-815) que incorpora una función de hibridación
simulada, en conjunto con el campo de fuerzas CHARMm para la
minimización de la energía (disponible en Molecular Simulations
Inc., San Diego, Ca.). También pueden utilizarse métodos de
modelado alternativos.
El presente método difiere significativamente de
otros métodos por ordenador que utilizan bibliotecas de datos de
unión obtenidos experimentalmente de cada aminoácido alternativo en
cada posición en el surco de unión para un pequeño conjunto de
moléculas MHC de clase II (Marshall, K.W., y col., Biomed. Pept.
Proteins Nucleic Acids, 1(3): 157-162)
(1995) o incluso otros métodos por ordenador que utilizan datos de
unión experimentales similares para definir las características de
unión de tipos particulares de bolsillos de unión dentro del surco,
usando de nuevo un subconjunto relativamente pequeño de moléculas
MHC de clase II, y después "mezclando y ajustando" los tipos de
bolsillo de esta biblioteca de bolsillo para crear artificialmente
moléculas MHC de clase II "virtuales" adicionales (Sturniolo
T., y col., Nat. Biotech, 17(6):
555-561 (1999)). Ambos métodos anteriores presentan
la desventaja principal de que, debido a la complejidad de los
ensayos y a la necesidad de sintetizar grandes cantidades de
variantes peptídicas, solamente puede analizarse experimentalmente
una pequeña cantidad de moléculas MHC de clase II. Por lo tanto, el
primer método anterior solamente puede hacer predicciones para una
pequeña cantidad de moléculas MHC de clase II. El segundo método
anterior también parte de la suposición de que un bolsillo
revestido con aminoácidos similares en una molécula tendrá las
mismas características de unión cuando esté en el contexto de un
alelo de Clase II diferente y presentan desventajas adicionales
porque solamente pueden crearse "virtualmente" aquellas
moléculas MHC de clase II que contienen bolsillos incluidos en la
biblioteca de bolsillos. Usando el enfoque de modelado descrito en
este documento, puede deducirse la estructura de cualquier número y
tipo de moléculas MHC de clase II, por lo tanto, pueden
seleccionarse específicamente alelos que sean representativos de la
población global. Además, puede aumentarse la cantidad de moléculas
MHC de clase II analizada creando modelos adicionales en lugar de
tener que generar datos adicionales mediante experimentación
compleja.
El uso de una biblioteca estructural permite la
variación en las posiciones de los átomos C\alpha de los diversos
péptidos que se están analizando cuando se acoplan con moléculas
MHC de clase II particulares. Esto está de nuevo en contraste con
los métodos por ordenador previos alternativos descritos
anteriormente que dependen del uso de estructuras peptídicas
simplificadas para el análisis de la unión de aminoácidos en
bolsillos particulares. Estas estructuras simplificadas
probablemente no son representativas de conformaciones estructurales
encontradas en péptidos "reales", lo que conduce a
imprecisiones en la predicción de la unión del péptido. La presente
biblioteca estructural se crea superponiendo las estructuras de
todos los péptidos unidos a moléculas MHC de clase II encontrados
en el Banco de datos de proteínas y anotando la desviación de la
media cuadrática (RMS, por sus siglas en inglés) entre los átomos
C\alpha de cada uno de los once aminoácidos localizados dentro
del surco de unión. Aunque esta biblioteca puede obtenerse a partir
de una pequeña cantidad de estructuras murinas y humanas disponibles
adecuadas (actualmente 13), para permitir la posibilidad de una
variabilidad incluso mayor, la cifra RMS para cada posición
C\alpha se aumenta en un 50%. Después se determina la posición
C\alpha promedio para cada aminoácido y se traza una esfera
alrededor de este punto cuyo radio es igual a la desviación RMS en
esa posición más el 50%. Esta esfera representa todas las
posiciones C\alpha permitidas. Trabajando a partir del C\alpha
con la desviación RMS mínima (la del aminoácido en el Bolsillo 1
mencionado anteriormente, equivalente a la Posición 2 de los 11
restos en el surco de unión), la esfera se cuadricula
tridimensionalmente, y cada vértice dentro de la cuadrícula se usa a
continuación como una posible localización para un C\alpha de ese
aminoácido. El plano amida posterior, correspondiente al enlace
peptídico con el aminoácido siguiente se inserta en cada uno de
estos C\alpha y se rotan los ángulo \phi y \psi por etapas a
intervalos establecidos para colocar el C\alpha posterior. Si el
C\alpha posterior está dentro de la "esfera de posiciones
permitidas" para este C\alpha entonces se acepta la
orientación del dipéptido, mientras que si está fuera de la esfera,
entonces se rechaza el dipéptido. A continuación se repite este
proceso para cada una de las posiciones C\alpha posteriores, de
modo que el péptido crece desde la "semilla" del C\alpha del
Bolsillo 1, hasta que se han colocado los nueve C\alpha
posteriores en todas las posibles permutaciones de los C\alpha
precedentes. Después, se repite el proceso una vez más para el
único C\alpha que precede al bolsillo 1 para crear una biblioteca
de posiciones C\alpha estructurales localizadas dentro del surco
de unión. La cantidad de estructuras generada depende de varios
factores: el tamaño de las "esferas de posiciones permitidas";
la finura del cuadriculado de la "esfera principal" en la
posición del Bolsillo 1, la finura de la rotación por etapas de los
ángulos \phi y \psi usados para colocar los C\alpha
posteriores. Usando este proceso, puede crearse una gran biblioteca
de estructuras. Cuanto mayor es la biblioteca estructural, más
probable será que se encuentre la adaptación óptima para un péptido
particular dentro del surco de unión de una molécula MHC de clase H.
Puesto que todas las estructuras no serán adecuadas para acoplarse
a todos los modelos de moléculas MHC de clase II debido a choques
con aminoácidos de los dominios de unión, se crean subconjuntos de
la biblioteca para cada alelo que comprenden estructuras que pueden
acomodar a ese alelo. El uso de la biblioteca estructural, junto con
los modelos de moléculas MHC de clase II crea una base de datos
exhaustiva que consta de conformaciones de cadena lateral
permitidas para cada aminoácido en cada posición del surco de unión
para cada molécula MHC de clase II acoplada con cada estructura
permitida. Este conjunto de datos se genera usando una función de
solapamiento estérico simple donde se acopla una molécula MHC de
clase II con una estructura y se inserta una cadena lateral de
aminoácidos en la estructura en la posición deseada. Cada uno de
los enlaces rotatorios de la cadena lateral se rota por etapas a
intervalos establecidos y se anotan las posiciones resultantes de
los átomos dependientes de ese enlace. Se anota la interacción del
átomo con átomos de las cadenas laterales del surco de unión y se
aceptan o rechazan las posiciones de acuerdo con los siguientes
criterios: la suma total del solapamiento de todos los átomos
colocados hasta el momento no debe exceder de un valor
predeterminado. Por tanto la rigurosidad de la búsqueda
conformacional es una función del intervalo usado en la rotación
por etapas del enlace y del límite predeterminado para el
solapamiento total. Este último valor puede ser pequeño si se sabe
si un bolsillo en particular es rígido, sin embargo, la rigurosidad
puede relajarse si se sabe que las posiciones de las cadenas
laterales del bolsillo son relativamente flexibles. Por tanto,
pueden hacerse concesiones para imitar variaciones en la
flexibilidad de los bolsillos del surco de unión. Esta búsqueda
conformacional se repite a continuación para cada aminoácido en
cada posición de cada estructura cuando se acopla con cada una de
las moléculas MHC de clase II para crear la base de datos exhaustiva
de conformaciones de cadenas laterales.
Se usa una expresión matemática adecuada para
estimar la energía de unión entre los modelos de moléculas MHC de
clase II junto con las conformaciones de ligando peptídico que
tienen que obtenerse empíricamente analizando la gran base de datos
de conformaciones de estructura/cadena lateral descrita
anteriormente. Por tanto, se analiza la presencia de posibles
epítopos de células T sometiendo a cada posible péptido de longitud
variable entre 9 y 20 aminoácidos (aunque la longitud se mantiene
constante para cada análisis) a los siguientes cálculos: se
selecciona una molécula MHC de clase II junto con una estructura
peptídica permitida para esa molécula y se insertan las cadenas
laterales correspondientes a la secuencia peptídica deseada. Se
recogen datos de identidad atómica y distancia interatómica
relacionada con una cadena lateral en particular en una posición
particular en la estructura para cada conformación permitida de ese
aminoácido (obtenida de la base de datos descrita anteriormente).
Esto se repite para cada cadena lateral a lo largo de la estructura
y se obtienen puntuaciones del péptido usando una función de
puntuación. Se retiene la mejor puntuación para esa estructura y se
repite el proceso para cada estructura permitida según el modelo
seleccionado. Se comparan las puntuaciones de todas las estructuras
permitidas y la puntuación más alta se considera como el valor del
péptido para el péptido deseado en ese modelo de MHC de clase II. A
continuación se repite este proceso para cada modelo con cada
péptido posible derivado de la proteína que se está analizando, y se
representan los valores de los péptidos frente a los modelos.
En el contexto de la presente invención, cada
ligando que se presenta para el cálculo de la afinidad de unión es
un segmento aminoacídico seleccionado entre un péptido o una
proteína como se ha descrito anteriormente. Por tanto, el ligando es
una extensión de aminoácidos seleccionada de aproximadamente 9 a 20
aminoácidos de longitud derivada de un péptido, polipéptido o
proteína de secuencia conocida. Las expresiones "aminoácidos"
y "restos" se consideran a partir de ahora expresiones
equivalentes. El ligando, en forma de los aminoácidos consecutivos
del péptido que se va a examinar insertados en una estructura de la
biblioteca estructural, se coloca en la hendidura de unión de una
molécula MHC de clase II de la biblioteca de modelos de moléculas
MHC de clase II mediante las coordenadas de los átomos C\alpha de
la estructura peptídica y se selecciona una conformación permitida
para cada cadena lateral entre la base de datos de conformaciones
permitidas. Las identidades atómicas y distancias interatómicas
pertinentes también se recuperan de esta base de datos y se usan
para calcular el valor de unión del péptido. Los ligandos con una
elevada afinidad de unión por el bolsillo de unión de MHC de clase
II se marcan como candidatos para mutagénesis dirigida al sitio. Se
hacen sustituciones de aminoácidos en el ligando marcado (y por
tanto en la proteína de interés) que después se prueban de nuevo
usando la función de puntuación para determinar cambios que reducen
la afinidad de unión por debajo de un valor umbral predeterminado.
A continuación, estos cambios pueden incorporarse a la proteína de
interés para eliminar epítopos de células T. La unión entre el
ligando peptídico y el surco de unión de moléculas MHC de clase II
implica interacciones no covalentes que incluyen, aunque sin
limitación: puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas,
interacciones hidrófobas (lipófilas) y fuerzas de Van der Waal.
Éstas se incluyen en la función de puntuación del péptido como se
describe con detalle a continuación. Debe entenderse que un enlace
de hidrógeno es un enlace no covalente que puede formarse entre
grupos polares o cargados y consta de un átomo de hidrógeno
compartido por otros dos átomos. El hidrógeno del donante de
hidrógeno tiene una carga positiva donde el aceptor de hidrógeno
tiene una carga negativa parcial. Para los propósitos de
interacciones péptido/proteína, los donantes del enlace de hidrógeno
pueden ser nitrógenos con hidrógeno unido o hidrógenos unidos a
oxígeno o nitrógeno. Los átomos aceptores de enlaces de hidrógeno
pueden ser oxígenos no unidos a hidrógeno, nitrógenos sin
hidrógenos unidos y una o dos conexiones, o azufres con solamente
una conexión. Ciertos átomos, como oxígenos unidos a hidrógenos o
nitrógenos imina (por ejemplo, C=NH) pueden ser tanto aceptores como
donantes de hidrógeno. Las energías del puente de hidrógeno varían
de 3 a 7 Kcal/mol y son mucho más fuertes que las fuerzas de Van
der Waal, pero más débiles que los enlaces covalentes. Los puentes
de hidrógeno también son altamente direccionales y son más fuertes
cuando el átomo donante, el átomo de hidrógeno y el átomo aceptor
son colineales. Los enlaces electrostáticos se forman entre pares
iónicos opuestamente cargados y la fuerza de la interacción es
inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los
átomos de acuerdo con la ley de Coulomb. La distancia óptima entre
pares iónicos es aproximadamente 2,8 \ring{A}. En interacciones
proteína/péptido, pueden formarse enlaces electrostáticos entre
arginina, histidina o lisina y aspartato o glutamato. La fuerza del
enlace dependerá del pKa del grupo ionizante y de la constante
dieléctrica del medio aunque son aproximadamente similares en
fuerza a los puentes de hidrógeno. Las interacciones lipófilas
suponen contactos hidrófobo-hidrófobo favorables que
tienen lugar entre la proteína y el ligando peptídico.
Habitualmente, éstas se dan entre cadenas laterales de aminoácidos
hidrófobos del péptido dispuestos dentro de los bolsillos del surco
de unión de modo que no estén expuestos al solvente. La exposición
de los restos hidrófobos al solvente es altamente desfavorable ya
que las moléculas de solvente adyacentes se ven obligadas a formar
puentes de hidrógeno entre sí dando lugar a estructuras de clatrato
de tipo jaula. La disminución resultante en la entropía es
altamente desfavorable. Los átomos lipófilos pueden ser azufres que
no son polares ni aceptores de hidrógeno y átomos de carbono que no
son polares. Los enlaces de Van der Waal son fuerzas no específicas
que aparecen entre átomos que están alejados de 3 a 4 \ring{A}.
Son más débiles y menos específicos que los puentes de hidrógeno y
los enlaces electrostáticos. La distribución de la carga
electrónica alrededor de un átomo cambia con el tiempo y, en un
instante, dicha distribución de la carga pasa a no ser simétrica.
Esta asimetría transitoria en la carga electrónica induce una
asimetría similar en los átomos adyacentes. Las fuerzas de
atracción resultantes entre los átomos alcanza un máximo en la
distancia de contacto de Van der Waal pero disminuye muy rápidamente
a aproximadamente de 1 \ring{A} a aproximadamente 2 \ring{A}.
En cambio, cuando los átomos estando separados por una distancia
menor a la distancia de contacto, las fuerzas de repulsión cada vez
más fuertes llegan a ser dominantes ya que se solapan las nubes
electrónicas externas de los átomos. Aunque las fuerzas de atracción
son relativamente débiles en comparación con los enlaces
electrostáticos y los puentes de hidrógeno (aproximadamente 0,6
Kcal/mol), las fuerzas de repulsión en particular pueden ser muy
importantes para determinar si un ligando peptídico puede unirse
satisfactoriamente a una proteína.
En una realización, la función de puntuación de
Böhm (enfoque SCORE1) se usa para estimar la constante de unión.
(Böhm, H.J., J. Comput Aided Mol. Des., 8(3):
243-256 (1994) que se incorpora por la presente en
su totalidad). En otra realización, la función de puntuación
(enfoque SCORE2) se usa para estimar las afinidades de unión como
indicador de un ligando que contiene un epítopo de células T (Böhm,
H.J., J. Comput Aided Mol. Des., 12(4):
309-323 (1998) que se incorpora por la presente en
su totalidad). Sin embargo, las funciones de puntuación de Böhm que
se describen en las referencias anteriores se usan para estimar la
afinidad de unión de un ligando a una proteína cuando ya se sabe que
el ligando se une satisfactoriamente a la proteína y se ha resuelto
la estructura del complejo proteína/ligando, estando presente la
estructura resuelta en el Banco de datos de proteínas ("BDP").
Por lo tanto, la función de puntuación se ha desarrollado con el
provecho de los datos de unión positiva conocidos. Para permitir la
discriminación entre enlazadores positivos y negativos, debe
añadirse un término de repulsión a la ecuación. Además, se consigue
una estimación más satisfactoria de la energía de unión calculando
las interacciones lipófilas por pares en lugar de usando el término
de energía basado en el área de las funciones de Böhm anteriores.
Por lo tanto, en una realización preferida, la energía de unión se
estima usando una función de puntuación de Böhm modificada. En la
función de puntuación de Böhm modificada, la energía de unión entre
la proteína y el ligando (\DeltaG_{unión}) se estima
considerando los siguientes parámetros: la reducción de la energía
de unión debida a la pérdida global de entropía de traslación y
rotación del ligando (\DeltaG_{0}); las contribuciones de los
puentes de hidrógeno ideales (\DeltaG_{hb}) donde al menos un
miembro del par es neutro; las contribuciones de interacciones
iónicas no perturbadas (\DeltaG_{iónica}); las interacciones
lipófilas entre átomos del ligando lipófilo y átomos del aceptor
lipófilo (\DeltaG_{lipo}); la pérdida de energía de unión
debida a la congelación de los grados de libertad internos del
ligando, es decir, se reduce la libertad de rotación alrededor de
cada enlace C-C (\DeltaG_{rot}); la energía de
la interacción entre la proteína y el ligando (E_{VdW}). La
consideración de estos términos da lugar a ecuación 1:
(\DeltaG_{unión}) =
(\DeltaG_{0})+(\DeltaG_{hb}xN_{hb})+(\DeltaG_{iónica}xN_{iónica})+(\DeltaG_{lipo}xN_{lipo})+(\DeltaG_{rot}+N_{rot})+(E_{VdW}).
Donde N es el número de interacciones aceptables
para un término especifico de la ecuación y, en una realización,
\DeltaG_{0}, \DeltaG_{hb}, \DeltaG_{iónica},
\DeltaG_{lipo} y \DeltaG_{rot} son constantes que tienen
los valores: 5,4, -4,7, -4,7, -0,17, y 1,4, respectivamente.
El término N_{hb} se calcula de acuerdo con la
ecuación 2:
N_{hb} =
\sum_{enlaces-h}f(\DeltaR,
\Delta\alpha) x f(N_{adyac}) X
f_{pcs}
f(\DeltaR,
\Delta\alpha) es una función de penalización que representa
grandes desviaciones de los puentes de hidrógeno en condiciones
ideales y se calcula de acuerdo con la ecuación
3:
f(\DeltaR,
\Delta\alpha) = f1(\DeltaR) x
f2(\Delta\alpha)
- Donde: \hskip0,44cm f1(\DeltaR)
- = 1 si \DeltaR\leqTOL
- o
- = 1 - (\DeltaR - TOL)/0,4 si \DeltaR \leq 0,4 + TOL
- o
- = 0 si \DeltaR>0,4 + TOL
- Y: \hskip1,06cm f2(\Delta\alpha)
- = 1 si \Delta\alpha <30°
- o
- = 1 - (\Delta\alpha - 30)/50 si \Delta\alpha \leq 80°
- o
- = 0 si \Delta\alpha >80°
TOL es la desviación tolerada de la longitud del
enlace de hidrógeno = 0,25 \ring{A}
\DeltaR es la desviación de la longitud del
enlace de hidrógeno H-0/N desde el valor ideal = 1,9
\ring{A}
\Delta\alpha es la desviación del ángulo del
puente de hidrógeno LN/O-H desde su valor ideal de
180°
f(N_{adyac}) distingue entre partes
cóncavas y convexas de una superficie proteica y por lo tanto
asigna mayor peso a las interacciones polares encontradas en
bolsillos que a las que aparecen en la superficie proteica. Esta
función se calcula de acuerdo con la siguiente ecuación 4:
f(N_{adyac}) =
(N_{adyac}/N_{adyac,0})^{\alpha} \hskip2cm donde
\alpha=0,5
N_{adyac} es el número de átomos de la
proteína que no son hidrógeno que están más cerca de 5 \ring{A}.
de cualquier átomo dado de la proteína.
N_{adyac,0} es una constante = 25
f_{pcs} es una función que considera el área
de superficie de contacto polar por enlace de hidrógeno y, por lo
tanto, distingue entre puentes de hidrógeno fuertes y débiles y su
valor se determina de acuerdo con los siguientes criterios:
f_{pcs} = \beta cuando A_{polar}/N_{HB}
< 10 \ring{A}^{2} o
f_{pcs} = 1 cuando A_{polar}/N_{HB} >
10 \ring{A}^{2}
A_{polar} es el tamaño de la superficie de
contacto proteína polar-ligando
N_{HB} es el número de puentes de
hidrógeno
\beta es una constante cuyo valor = 1,2
Para la aplicación de la función de puntuación
de Böhm modificada, se calculan las contribuciones de las
interacciones iónicas, \DeltaG_{iónica}, de un modo similar al
descrito anteriormente para los puentes de hidrógeno ya que se
supone la misma dependencia geométrica.
El término N_{lipo} se calcula de acuerdo con
la siguiente ecuación 5:
N_{lipo} =
\sum_{IL}(r_{IL})
f(r_{IL}) se calcular para
todos los átomos del ligando lipófilo, 1, y todos los átomos de la
proteína lipófila, L, de acuerdo con los siguientes
criterios:
f(r_{IL}) = 1 cuando r_{IL} \leq
R1f(r_{IL}) = (r_{IL} - R1)/(R2-R1)
cuando R2 < r_{IL} > R1
f(r_{IL}) = 0 cuando r_{IL} \geq
R2
Donde:
R1= r_{1}^{vdw} + r_{L}^{vdw} + 0,5
R2 = R1 + 3,0
r_{1}^{vdw} es el radio de Van der Waal del
átomo 1 y
r_{L}^{vdw} es el radio de Van der Waal del
átomo L
El término N_{rot} es el número de enlaces
rotatorios de la cadena lateral del aminoácido y se acepta que es la
cantidad de enlaces sp^{3}-sp^{3} y
sp^{3}-sp^{2} acíclicos. Las rotaciones de
-CH_{3} o -NH_{3} terminales no se tienen en cuenta.
El término final, E_{VdW}, se calcula de
acuerdo con la siguiente ecuación 6:
E_{VdW} =
\varepsilon_{1}\varepsilon_{2}((r_{1}^{vdw} +
r_{2}^{vdw})^{12}/r^{12} - (r_{1}^{vdw} +
r_{2}^{vdw})^{6}/r^{6}),
donde:
\varepsilon_{1} y \varepsilon_{2} son
constantes dependientes de la identidad atómica
- r_{1}^{vdw} + r_{2}^{vdw} son los radios atómicos de Van der Waal
r es la distancia entre un par de átomos.
\vskip1.000000\baselineskip
Con respecto a la Ecuación 6, en una
realización, las constantes \varepsilon_{1} y \varepsilon_{2}
tiene los valores atómicos: C: 0,245, N: 0,283, O: 0,316 y S:
0,316, respectivamente (es decir, para átomos de carbono,
nitrógeno, oxígeno y azufre, respectivamente). Con respecto a las
ecuaciones 5 y 6, los radios de Van der Waal tienen los valores
atómicos C: 1,85, N: 1,75, O: 1,60 y S: 2,00 \ring{A}.
Debe entenderse que todos los valores
predeterminados y constantes dados en las ecuaciones anteriores se
determinan dentro de las limitaciones del conocimiento actual de
las interacciones proteína ligando en particular con respecto al
tipo de cálculos que se está llevando a cabo en este documento. Por
lo tanto, es posible que, conforme se mejore esta función de
puntuación adicionalmente, puedan cambiar estos valores y constantes
por lo que puede usarse cualquier valor numérico adecuado que
ofrezca los resultados deseados en términos de estimación de la
energía de unión de una proteína a un ligando y por tanto están
dentro del alcance de la presente invención.
Como se ha descrito anteriormente, la función de
puntuación se aplica a datos extraídos de la base de datos de
conformaciones de cadenas laterales, identidades atómicas y
distancias interatómicas. Para los propósitos de la presente
descripción, el número de moléculas MHC de clase II incluidas en
esta base de datos es de 42 modelos más cuatro estructuras
resueltas. Debe ser evidente a partir de las anteriores
descripciones que la naturaleza modular de la construcción del
método informático de la presente invención significa que los
nuevos modelos pueden simplemente añadirse y analizarse con la
biblioteca de estructuras peptídicas y la función de búsqueda
conformacional de cadena lateral para crear conjuntos de datos
adicionales que puedan procesarse mediante la función de puntuación
de péptido como se ha descrito anteriormente. Esto permite que el
repertorio de moléculas MHC de clase II analizadas aumente
fácilmente, o que se remplacen estructuras y datos asociados si se
dispone de datos que permitan crear modelos más precisos de los
alelos existentes.
El presente método de predicción puede
calibrarse con respecto a un conjunto de datos que comprende una
gran cantidad de péptidos cuya afinidad por diversas moléculas MHC
de clase II se ha determinado previamente a nivel experimental. Por
comparación de datos calculados frente a datos experimentales, puede
determinarse un punto de corta para el valor por encima del cual se
sabe que todos los epítopos de células T determinados
experimentalmente se han predicho correctamente.
Debe entenderse que, aunque la función de
puntuación anterior es relativamente simple en comparación con
algunas metodologías sofisticadas que están disponibles, los
cálculos se realizan de forma extremadamente rápida. También debe
entenderse que el objetivo no es calcular la energía de unión
verdadera per se para cada péptido acoplado en el surco de
unión de una proteína MHC de clase II seleccionada. El objetivo
subyacente es obtener datos de energía de unión comparativos como
ayuda para predecir la localización de epítopos de células T en
base a la estructura primaria (es decir, la secuencia de
aminoácidos) de una proteína seleccionada. Una energía de unión
relativamente elevada o una energía de unión por encima de un valor
umbral seleccionado sugeriría la presencia de un epítopo de células
T en el ligando. A continuación, el ligando puede someterse a al
menos una ronda de sustitución de aminoácidos, tras lo cual se
recalcula la energía de unión. Debido a la naturaleza rápida de los
cálculos, estas manipulaciones de la secuencia peptídica pueden
realizarse de forma interactiva dentro de la interfaz del usuario
del programa en un hardware informático disponible rentable. Por
tanto no se requiere una inversión grande en hardware
informático.
Sería evidente para un especialista en la
materia que podría usarse otro software disponible con el mismo
propósito. En particular, puede usarse un software más sofisticado
que sea capaz de acoplar ligandos en sitios de unión de proteínas
junto con una reducción al mínimo de la energía. Los ejemplos de
software de acoplamiento son: DOCK (Kuntz y col., J. Mol.
Biol., 161: 269-288 (1982)), LUDI (Böhm,
H.J., J. Comput Aided Mol. Des., 8:
623-632 (1994)) y FLEXX (Rarey M., y col.,
ISMB, 3: 300-308 (1995)). Los
ejemplos de software de modelado y manipulación molecular incluyen:
AMBER (Tripos) y CHARMm (Molecular Simulations Inc.). El uso de
estos métodos informáticos limitaría en gran medida el rendimiento
del método de esta invención debido a las extensiones de tiempo de
procesamiento requeridas para hacer los cálculos necesarios. Sin
embargo, es factible que dichos métodos puedan usarse como un
"filtro secundario" para obtener cálculos más precisos de la
energía de unión en aquellos péptidos que se descubre son
"enlazadores positivos" mediante el método de la presente
invención. La limitación del tiempo de procesamiento para cálculos
mecánicos moleculares o dinámicos moleculares sofisticados es
aquella que está definida tanto por el diseño del software que hace
estos cálculos como por las limitaciones tecnológicas actuales del
hardware informático. Debe preverse que, en el futuro, con la
escritura de un código más eficaz y los aumentos continuos de la
velocidad de los procesadores informáticos, pueda llegar a ser
factible hacer dichos cálculos dentro de un intervalo de tiempo más
manejable. Puede encontrarse información adicional sobre las
funciones de energía aplicadas a macromoléculas y la consideración
de las diversas interacciones que tienen lugar en una estructura
proteica plegada en: Brooks, B.R., y col., J. Comput. Chem.,
4:187-217 (1983) y puede encontrarse
información adicional referente a interacciones
proteína-ligando generales en:
Dauber-Osguthorpe y col., Proteins
4(1): 31-47 (1988), que se incorporan en
este documento por referencia en su totalidad. También pueden
encontrarse la información general útil por ejemplo, en Fasman,
G.D., ed., Prediction of Protein Structure and the Principles of
Protein Conformation, Plenum Press, Nueva York, ISBN:
0-306 4313-9.
Claims (12)
1. Un factor estimulante de colonias de
granulocitos (G-CSF) humano que es sustancialmente
no inmunogénico o menos inmunogénico que cualquier molécula no
modificada con la misma actividad biológica cuando se utiliza in
vivo, en el que dicha pérdida de inmunogenicidad se consigue
realizando una sustitución de aminoácidos seleccionada a partir de
la Tabla 2 en la posición 153 de la molécula original no
modificada en un posible epítopo de células T dado, que es un
ligando de MHC de clase II o secuencia peptídica que muestra la
capacidad de estimular o unirse a células T mediante la
presentación en el contexto del MHC de clase II.
2. Una molécula G-CSF modificada
según la reivindicación 1, en la que el resto de tipo salvaje
valina en la posición 153 está sustituido con alanina.
3. Una molécula G-CSF modificada
según la reivindicación 2 ó 3, en la que adicionalmente se realizan
una o más de las sustituciones de restos aminoacídicos que se
indican en la Tabla 3 para la reducción del número de alotipos MHC
capaces de unirse a péptidos derivados de dicha molécula.
4. Una molécula G-CSF modificada
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que
adicionalmente se realiza una sustitución posterior de aminoácidos
para recuperar la actividad biológica de dicha molécula.
5. Una molécula G-CSF modificada
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la
alteración de aminoácidos se realiza en referencia a técnicas de
modelado in silico.
6. Una secuencia de ADN que codifica una
molécula factor estimulante de colonias de granulocitos
(G-CSF) modificada de cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5.
7. Una composición farmacéutica que comprende
una molécula modificada que tiene la actividad biológica del factor
estimulante de colonias de granulocitos (G-CSF)
según se ha definido en cualquiera de las reivindicaciones citadas
anteriormente, opcionalmente junto con un vehículo, diluyente o
excipiente farmacéuticamente aceptable.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Un método para obtener una molécula
modificada que tiene la actividad biológica del factor estimulante
de colonias de granulocitos (G-CSF) humano como se
ha definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
que comprende las siguientes etapas:
(i) determinar la secuencia de aminoácidos del
polipéptido o parte del mismo;
(ii) identificar uno o más posibles epítopos de
células T dentro de la secuencia de aminoácidos de la proteína
seleccionando una región del péptido que tiene una secuencia de
restos aminoacídicos conocida; (b) muestreando secuencialmente
segmentos de restos aminoacídicos solapantes de tamaño uniforme
predeterminado y constituidos por al menos tres restos
aminoacídicos de la región seleccionada; (c) calculando la
puntuación de la unión a la molécula MHC de clase II de cada uno de
dichos segmentos muestreados sumando los valores asignados a cada
cadena lateral de resto aminoacídico hidrófobo presente en dicho
segmento de restos aminoacídicos muestreado y (d) identificando al
menos uno de dichos segmentos adecuado para la modificación, en
función de la puntuación de unión de la molécula MHC de clase II
calculada para ese segmento, para cambiar el valor de unión a MHC
de clase II global para el péptido sin reducir sustancialmente la
utilidad terapéutica del mismo;
(iii) diseñar nuevas variantes de secuencia con
uno o más aminoácidos dentro de los posibles epítopos de células T
identificados y modificados de modo que se reduzca sustancialmente
o elimine la actividad del epítopo de células T según se determina
mediante la unión de los péptidos a moléculas MHC usando técnicas
in vitro o in silico o ensayos biológicos, o por la
unión de complejos péptido-MHC a células T; donde la
modificación se realiza sustituyendo el resto aminoacídico de la
posición 153 del G-CSF humano;
(iv) construir dichas variantes de secuencia
mediante tecnología de ADN recombinante y probar dichas variantes
para identificar una o más variantes con las propiedades deseadas;
y
(v) opcionalmente repetir las etapas
(ii)-(iv).
\vskip1.000000\baselineskip
9. Un método de la reivindicación 8, en el que
adicionalmente se lleva a cabo una o más sustituciones de restos
aminoacídicos según se indica en la Tabla 3 para reducir el número
de alotipos MHC capaces de unirse a péptidos derivados de dicha
molécula.
10. Una secuencia de un péptido epitópico de
células T dentro de la secuencia de aminoácidos del
G-CSF humano identificada según la etapa (ii) de la
reivindicación 8 y seleccionada entre el grupo compuesto por las
siguientes secuencias solapantes de 13 mer, que incluyen la
posición 153 (V) del G-CSF humano:
\vskip1.000000\baselineskip
SAFQRRAGGVL V A
GGVL V ASHLQSFL
GVL V ASHLQSFLE
VL V ASHLQSFLEV
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11. Una secuencia peptídica compuesta de al
menos 9 restos aminoacídicos consecutivos de un péptido epitópico de
células T de 13 mer según la reivindicación 10.
12. Uso de una secuencia peptidica según la
reivindicación 10 u 11 para obtener un factor estimulante de
colonias de granulocitos (G-CSF) humano que tiene
sustancialmente ninguna o menos inmunogenicidad que cualquier
molécula no modificada con la misma actividad biológica cuando se
utiliza in vivo.
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