ES2321322T3 - Glicopetidos inmunogenicos para el diagnostico de infecciones por microorganismos patogenos. - Google Patents

Glicopetidos inmunogenicos para el diagnostico de infecciones por microorganismos patogenos. Download PDF

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Felix Romain
Pascale Pescher
Francoise Baleux
Daniel Scott-Algara
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Abstract

Procedimiento in vitro para el diagnóstico de la tuberculosis, caracterizado porque consta de los pasos de: - poner en contacto una muestra biológica de un paciente probablemente infectado por Mycobacterium tuberculosis con un glicopéptido que consiste en la SEQ ID NO:3, derivada de la proteína Apa de M. tuberculosis, y - detectar los linfocitos T CD4+ que reconocen dicho glicopéptido.

Description

Glicopéptidos inmunogénicos para el diagnóstico de infecciones por microorganismos patógenos.
La presente invención se refiere a un glicopéptido derivado de la proteína Apa de M. tuberculosis, que puede utilizarse para el diagnóstico de la tuberculosis.
La infección por M. tuberculosis es una de las infecciones más graves en la medicina humana. Concretamente, entre un 5% y un 10% de individuos infectados por M. tuberculosis que tienen una respuesta inmune normal desarrollan una enfermedad grave (tuberculosis); la frecuencia es incluso mayor en individuos que tienen una deficiencia en su respuesta inmune (infección por VIH, tratamiento con inmunosupresores, etc.).
Entre las diversas técnicas actualmente disponibles para el diagnóstico de la tuberculosis, se pueden mencionar:
-
la producción de cultivos puros de M. tuberculosis, que es la manera más rigurosa de diagnosticar la tuberculosis con certeza. Es una técnica moderadamente sensible que permite el diagnóstico en 2 de cada 3 casos de tuberculosis pulmonar. Los resultados están disponibles sólo después de un tiempo de espera mínimo de 3 a 4 semanas, algunas veces sólo después de realizar un cultivo durante 2 meses. El uso de técnicas de cultivo empleando precursores marcados hace posible acortar estos tiempos de espera, que sin embargo siguen siendo considerables. Esta detección de M. tuberculosis mediante cultivo requiere una muestra que contenga los bacilos, que a veces es difícil de obtener incluso para la tuberculosis pulmonar, en la cual no se obtiene confirmación biológica en aproximadamente 1 de cada 3 casos. Algunas veces, este examen requiere una intervención médica especializada (punción lumbar del fluido cerebroespinal o biopsia de nodo linfático) para formas extra-pulmonares de la enfermedad.
-
las técnicas microbiológicas basadas en la genética molecular (PCR) se enfrentan al mismo requisito de obtener una muestra que contenga bacterias. Además, algunas veces estas técnicas no resultan útiles, debido a la presencia, en la muestra, de inhibidores de la reacción PCR, el origen de los cuales es imposible de controlar. No han sido validadas en la práctica.
-
actualmente, no hay ningún diagnóstico del suero que tenga una sensibilidad y una especificidad compatibles con el uso diagnóstico.
-
la reacción a la tuberculina muestra que un individuo está sensibilizado, ha sido infectado por M. tuberculosis o ha sido inmunizado con BCG. La tuberculina es, de hecho, una mezcla de antígenos de M. tuberculosis y es por lo tanto incapaz de hacer una distinción entre una infección por M. tuberculosis y una inmunización con BCG, debido a la gran cantidad de reacciones cruzadas entre los antígenos de la vacuna y la M. tuberculosis. Además, esta reacción a la tuberculina no hace posible distinguir una tuberculosis, que es una enfermedad activa, de una infección por M. tuberculosis.
Para combatir la tuberculosis más eficazmente, sería sensato tener herramientas de diagnóstico específicas.
La proteína denominada Apa, MPT-32 ó complejo antígeno 45/47 kDa, es una glicoproteína secretada de M. tuberculosis, que está codificada por el gen Rv 1860 (Laqueyrerie et al., Infect. Immun. 1995, 63:4003-4010). Se ha descrito que esta molécula Apa de M. tuberculosis contiene de 6 a 9 residuos de manosa unidos, mediante un enlace glicosídico del tipo \alpha-(1,2), a 4 residuos de treonina (T_{10}, T_{18}, T_{27} y T_{277}) de la siguiente manera: una dimanosa (T_{10} y T_{18}), una manosa (T_{27}), una manosa, una dimanosa o una trimanosa (T_{277}), (Dobos et al., J. Bacteriol., 1996, 178, 2498-2506).
Los inventores han demostrado previamente que esta proteína, que representa sólo el 2% de las proteínas secretadas por los bacilos del grupo de la tuberculosis (M. tuberculosis, M. bovis y BCG) en cultivos, es un antígeno inmunodominante que es reconocido de manera muy eficaz por los linfocitos T CD4+ específicos que se obtienen a partir de animales infectados por M. tuberculosis o inmunizados con BCG (Romain et al., Inf. Immun., 1999, 67, 5567-5572; Horn et al., J. Biol. Chem., 1999, 274, 32023-32030). En estos mismos estudios, los inventores también demostraron que la manosilación de la Apa era esencial para la actividad antigénica de esta proteína.
Los inventores también han demostrado previamente (Solicitud de Patente Internacional PCT WO 02/50108 y Solicitud de Patente Estadounidense 2004/0171523) que los residuos de oligomanosa de las cadenas laterales de la proteína Apa en la forma nativa, producida por M. tuberculosis o por BCG viva, juegan un papel en la constitución de los epítopos T glicosilados (SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2) reconocidos selectivamente por animales inmunizados con la bacteria viva. Los glicopéptidos que consisten en estos epítopos T glicosilados tienen una actividad antigénica por lo menos igual a, si no mayor que, la proteína nativa desglicosilada, la proteína recombinante producida en E. coli o los antígenos convencionales (cultivos de dichos microorganismos vivos atenuados, mezclas de antígenos preparados a partir de dichos cultivos o péptidos no glicosilados) puesto que son reconocidos por un mayor número de linfocitos T específicos de bacilos vivos del grupo de la tuberculosis (M. tuberculosis o BCG). Concretamente, tras la inmunización con bacilos vivos del grupo de la tuberculosis, se encuentran muchos más linfocitos T específicos para los glicopéptidos que consisten en estos epítopos T glicosilados que linfocitos T específicos para los péptidos no glicosilados con las mismas secuencias.
Los inventores han descubierto ahora que otro glicopéptido Apa 1-39 (SEQ ID NO:3) en el que los residuos de treonina en las posiciones 10, 18 y 27 están unidos a una dimanosa, a una dimanosa, a una manosa, respectivamente (Thr_{10,18}(\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}((\alpha-D-man-(1-2)) es capaz de diferenciar a los individuos sanos vacunados con BCG de los pacientes con tuberculosis activa en un ensayo de linfocitos T CD4+ y por lo tanto resulta útil para el diagnóstico de la tuberculosis activa o de primo-infecciones por tuberculosis.
Un aspecto de la presente invención es un glicopéptido caracterizado porque consiste en la secuencia SEQ ID NO:3.
Otro aspecto de la presente invención es un procedimiento in vitro para el diagnóstico de la tuberculosis, caracterizado porque consta de los pasos de:
-
poner en contacto una muestra biológica de un paciente probablemente infectado por Mycobacterium tuberculosis con un glicopéptido que consiste en la SEQ ID NO:3, derivada de la proteína Apa de M. tuberculosis, y
-
detectar los linfocitos T CD4+ que reconocen dicho glicopéptido.
La detección de los linfocitos T CD4+ se lleva a cabo mediante cualquier técnica inmunológica convencional que mida la respuesta de las células T a un antígeno, siendo esta técnica conocida por los expertos en la materia. Ventajosamente, dicha detección se lleva a cabo mediante un ensayo de proliferación de linfocitos o un ensayo de citoquinas (proteína o ARNm).
El ensayo de proliferación puede basarse en la Extinción de la Fluorescencia Específica de Célula (CSFE) o en la incorporación de timidina tritiada. El ensayo de citoquinas se puede llevar a cabo mediante ELISPOT, tinción intracelular de citoquinas, ELISA o RT-PCR. Las citoquinas que son sometidas al ensayo incluyen: IFN-\gamma, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, IL-15.
La muestra biológica es una suspensión celular que contiene células T CD4+ positivas. Ventajosamente, es una suspensión de células mononucleares de sangre periférica (PBMCs). En dicha muestra biológica, las células CD8+ positivas pueden estar agotadas o puede estar pre-enriquecida con linfocitos T mediante un paso preliminar de cultivo in vitro de las células en presencia del glicopéptido según la invención.
Según una forma de realización preferente de dicho procedimiento, se pone en contacto una muestra biológica de dicho paciente probablemente infectado por M. tuberculosis, preferentemente una suspensión PBMCs, con dicho glicopéptido, y se detectan los linfocitos T CD4+ que reconocen dicho glicopéptido mediante un ensayo de proliferación de linfocitos o un ensayo de citoquinas.
Otro aspecto de la presente invención es un kit para el diagnóstico de la tuberculosis, caracterizado porque consta de un glicopéptido que consiste en la SEQ ID NO:3, como se ha definido anteriormente.
La siguiente descripción se refiere a ejemplos de implementación de la presente invención y también a los diagramas adjuntos en los que:
- la Figura 1 representa la síntesis del glicopéptido Apa 1-39 Thr_{10,18}((\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}(\alpha-D-man-(1-2).
- la Figura 2 ilustra la proliferación de linfocitos CD4+ en sujetos vacunados (controles) o en pacientes con tuberculosis (pacientes), en presencia del glicopéptido SEQ ID NO:3 derivado de la Apa, mediante comparación con la Apa nativa o desglicosilada, y proteínas estándares purificadas de M. tuberculosis (PPD), medidas por la Extinción de la Fluorescencia Específica de Célula (CSFE). El análisis estadístico se lleva a cabo con la prueba de Mann-Whitney (un valor de p < 0,05 corresponde a una diferencia significativa entre los pacientes y los controles). Se indica la proporción de pacientes que son considerados positivos en el ensayo.
- la Figura 3 ilustra la proliferación de linfocitos CD4+ en sujetos vacunados (controles) o en pacientes con tuberculosis (pacientes), en presencia del glicopéptido SEQ ID NO:3 derivado de la Apa, mediante comparación con proteínas estándares purificadas de M. tuberculosis (PPD), medidas por la Extinción de la Fluorescencia Específica de Célula (CSFE). El análisis estadístico se lleva a cabo con la prueba de Mann-Whitney (un valor de p < 0,05 corresponde a una diferencia significativa entre los pacientes y los controles). Se indica la proporción de pacientes que son considerados positivos en el ensayo.
Ejemplo 1
Síntesis de Apa 1-39 Thr_{10,18}(\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}(\alpha-D-man-(1-2)
Se sintetizó el glicopéptido Apa 1-39 (SEQ ID NO:3) por el procedimiento de fase sólida (Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis, a practical approach, W.C. Chan and P.D. White, 2000, Oxford University press) en un sintetizador de péptidos totalmente automatizado (Pioneer®, APPLIED BIOSYSTEMS), utilizando la química del fluorenilmetiloxicarbonil (Fmoc). Partiendo de 0,1 mmoles de resina Fmoc-PAL-PEG-PS (APPLIED BIOSYSTEMS), se realizó la elongación de paso por paso de la cadena peptídica dos veces, utilizando aminoácidos Fmoc activados con HATU/DIEA (4 equivalentes). Se incorporaron una vez Treonina_{10,18} dimanosilada (compuesto 2, Figura 1) y Treonina_{27} monomanosilada (compuesto 1, Figura 1), utilizando Dhbt-OH como nucleófilo auxiliar (4 equivalentes; Jansson et al., J. Chem. Soc., Perkin Trans I, 1992, 1699-1707). Estas uniones se realizaron manualmente y se controló la finalización de la reacción mediante la prueba de ninhidrina de Kaiser (Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis, a practical approach, W.C. Chan and P.D. White, 2000, Oxford University press). Rendimientos del ensamblaje de la cadena peptídica: 81% (1,01 g de resina del péptido). A continuación se sometió la resina del péptido a un tratamiento con TFA/TIS/H_{2}O 95/2,5/2,5 (10 ml/g de resina, durante 2 horas, a temperatura ambiente) para suministrar el glicopéptido crudo (326 mg, rendimiento: 72%). La purificación por Cromatografía Líquida de Media Presión (MPLC) en una columna de preparación Nucleoprep de 20 \mum C18 100 \ring{A} utilizando un gradiente lineal de 50% a 100% de acetonitrilo en TFA acuoso al 0,08% durante 50 minutos a una velocidad de flujo de 25 ml/min proporcionó el glicopéptido puro todavía conteniendo el grupo protector en los residuos de manosa (160 mg, rendimiento de la purificación: 49%). Se consiguió la desprotección de los grupos acetil y benzoílo de la manosa mediante metóxido de sodio según el protocolo conocido (Jansson et al., J. Chem. Soc. Perkin Trans I, 1992, 1699-17072). La purificación final se realizó en una columna de semi preparación C18 300 \ring{A} de 5 \mum utilizando un gradiente lineal de 10% a 25% de acetonitrilo en TFA acuoso al 0,08% durante 20 minutos a una velocidad de flujo de 6 ml/min.
Finalmente se obtuvo el péptido Apa 1-39 Thr_{10,18}(\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}(\alpha-D-man-(1-2) puro con un rendimiento del 33% (40 mg), resultando en un rendimiento global del 9%.
Se estimó la masa en 4373,25\pm0,43 g.mol^{-1} (esperado: 4373,73), mediante espectrometría por spray de iones.
Se midió un tiempo de retención de 15,65 mediante un equipo analítico HPLC (columna analítica Nucleosil C18 300 \ring{A} 4,6 X 150 mm de 5 \mum, gradiente lineal de 10% a 25% de acetonitrilo en TFA acuoso al 0,08% durante 20 minutos a una velocidad de flujo de 1 ml/min).
Ejemplo 2
Diagnóstico de la tuberculosis mediante un ensayo de proliferación de linfocitos T CD4+ utilizando el glicopéptido Apa 1-39 Thr_{10,18}(\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}((\alpha-D-man-(1-2) 1) Material y Procedimientos a) Material
Todos los anticuerpos monoclonales son de BECKMAN COULTER: CD45/CD4/CD8/CD3 (# 6607013); CD8-PC5 (# 6607011); CD4-ECD (# 6604727); CD25-RD1 (# 6604422); CD45RO-PE (# IM1307); CD45RA-ECD (# IM2711); TCR PAN-PC5 \alpha\beta (# IM2661); TCR PAN-PC5 \gamma\delta (# IM2662); CD3-PE (#IM1282); Flow Count (# 7547053); Immunoprep (# 7546999).
b) Procedimientos - Preparación de PBMC
Se aislaron células mononucleares de sangre periférica mediante centrifugación en gradiente de Ficoll, según los protocolos estándares. Se determinaron la numeración de las células mononucleares, y la determinación de los porcentajes de linfocitos T, T CD4+ y T CD8+, mediante citometría de flujo, utilizando un panel de anticuerpos, dirigido contra los siguientes antígenos de superficie celular: CD45, CD4, CD8 y CD3.
- Estimulación celular
Se cultivaron las células mononucleares aisladas durante seis días en RPMI (GIBCO) con suero AB (VALBIOTECH) al 20% como suplemento, a 37ºC, en una incubadora de CO_{2} al 9%, en presencia o en ausencia de uno de los siguientes preparados de antígenos:
-
PPD: proteínas purificadas estándares de M. tuberculosis (10 mg/ml)
-
Apa nativa (10 \mug/ml)
-
Apa desglicosilada (10 \mug/ml)
-
Péptido sintético glicosilado SEQ ID NO:3 (2 \mug/ml). El glicopéptido SEQ ID NO:3 es uno de los glicopéptidos definidos por la SEQ ID NO:1, en la que los residuos de treonina en las posiciones 10, 18 y 27 de la SEQ ID NO:1 están unidos a una dimanosa, una dimanosa, una manosa, respectivamente (Thr_{10,18}(\alpha-D-man-(1-2)-\alpha-D-man-(1-2)),Thr_{27}(\alpha-D-man-(1-2)).
Se realizó la estimulación por triplicado.
- Detección de la respuesta de los linfocitos T CD4+ específicos de Apa en un ensayo de proliferación basado en una disolución de CSFE
Se incubaron células previamente marcadas con CSFE, según las instrucciones del fabricante (BIOPROBES) y estimuladas o no, con los distintos preparados de antígenos, durante 30 min a temperatura ambiente, con las siguientes combinaciones de anticuerpos: CD3-PE/CD4-ECD/CD8-PC5; CD45-RA-ECD/CD45-RO-PE/TCR\alpha\betab-PC5; CD25-PE/TCR\delta-PC5 y se fijaron con paraformaldehido al 2% en PBS. Se evaluó la proliferación de linfocitos T CD4+ midiendo la pérdida de fluorescencia CFSE mediante citometría de flujo.
- Detección de la respuesta de los linfocitos T CD4+ específicos de Apa en un ensayo de proliferación basado en la incorporación de timidina tritiada
Se incubaron las células estimuladas o no, con los diferentes preparados de antígenos, durante 18 h en presencia de 1 \mug Ci^{3}H-timidina, en RPMI + suero AB al 10%. Las células fueron a continuación lisadas y se midió la incorporación de la ^{3}H-timidina en las células mediante conteo por escintilación de radiación beta.
- Detección de la respuesta de los linfocitos T CD4+ específicos de Apa en un ensayo ELISA para citoquinas
Dos días después de la estimulación con los diferentes preparados de antígenos, se recogió el sobrenadante del cultivo y se sometieron las citoquinas (IFN-\gamma, IL-2, IL-4, IL-5, IL-10, IL-12, IL-15) a un ensayo mediante ELISA utilizando los kits comerciales.
- Población/Análisis estadístico
Se sometieron a ensayo doce individuos sanos vacunados con BCG (controles) y 18 pacientes con tuberculosis (individuos infectados por M. tuberculosis que presentaban los síntomas clínicos de la enfermedad de la tuberculosis). Se analizaron los resultados con la prueba U de Mann-Whitney, una alternativa no paramétrica más sensible que la prueba t para muestras independientes. Un valor de p < 0,05 corresponde a una diferencia significativa entre los grupos de controles y pacientes.
2) Resultados
Los resultados del ensayo de proliferación de los linfocitos T CD4+ basado en la disolución de CSFE se presentan en las Figuras 2 y 3.
La estimulación con PPD no permite diferenciar la respuesta de los pacientes vacunados y de los pacientes con tuberculosis.
El antígeno Apa nativo estimula más frecuentemente la respuesta de los pacientes en comparación con los controles vacunados (8 positivos/18 pacientes); esta diferencia entre los grupos se pierde con el antígeno desglicosilado.
En cambio, el péptido Apa glicosilado estimula los linfocitos T CD4+ de la mayoría de los pacientes (13/18 (Figura 2); 14/19 (Figura 3)) y no estimula los linfocitos T CD4+ de los controles.
Por lo tanto, el glicopéptido resulta útil para el diagnóstico de la tuberculosis activa o para primo-infecciones por M. tuberculosis, en un ensayo de proliferación de T CD4+ o en un ensayo de producción de citoquinas.
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Referencias citadas en la descripción Esta lista de referencias citadas por el solicitante es solamente para conveniencia del lector. La misma no forma parte del documento de patente europea. A pesar de que se ha tenido mucho cuidado durante la recopilación de las referencias, no deben excluirse errores u omisiones y a este respecto la OEP se exime de toda responsabilidad. Documentos de patente citados en la descripción
\bullet WO 0250108 A
\bullet US 20040171523 A
Literatura que no son patentes citada en la descripción
\bulletLAQUEYRERIE et al. Infect. Immun., 1995, vol. 63, 4003-4010
\bulletDOBOS et al. J. Bacteriol., 1996, vol. 178, 2498-2506
\bulletROMAIN et al. Inf. Immun., 1999, vol. 67, 5567-5572
\bulletHORN et al. J. Biol. Chem., 1999, vol. 274, 32023-32030
\bullet W.C. CHAN; P.D. WHITE. Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis, a practical approach. Oxford University press, 2000
\bulletJANSSON et al. J. Chem. Soc., Perkin Trans I, 1992, 1699-1707
\bulletJANSSON et al. J. Chem. Soc., Perkin Trans I, 1992, 1699-17072
<110> INSTITUT PASTEUR
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MARCHAL, Gilles
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ROMAIN, Felix
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PEACHER, Pascale
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BALEUX, Françoise
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SCOTT-ALGARA, Daniel
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MULARD, Laurence
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<120> GLICOPÉPTIDOS INMUNOGÉNICOS PARA EL DIAGNÓSITICO DE INFECCIONES POR MICROORGANISMOS PATÓGENOS
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<130> 226PCT86bis
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<160> 12
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<170> Versión Patentin 3.3
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<210> 1
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<211> 39
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<212> PRT
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<213> SECUENCIA ARTIFICIAL
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<223> GLICOPÉPTIDO SINTÉTICO DERIVADO DE MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS
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<223> Enlace glicosídico a un disacárido ó a un trisacárido
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<223> Enlace glicosídico a un disacárido ó a un trisacárido
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<223> amidación
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<212> PRT
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<223> GLICOPÉPTIDO SINTÉTICO DERIVADO DE MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS
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<222> (1)..(1)
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<223> acetilación
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<222> (17)..(17)
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<223> Enlace glicosídico a un disacárido ó a un trisacárido
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<211> 39
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<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> SECUENCIA ARTIFICIAL
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
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\vskip0.400000\baselineskip
<223> glicopéptido sintético derivado de Mycobacterium tuberculosis
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> MOD_RES
\vskip0.400000\baselineskip
<222> (10)..(10)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> alfa-D-man-(1-2)-alfa-D-man-(1-2)
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\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> MOD_RES
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<222> (18)..(18)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> alfa-D-man-(1-2)-alfa-D-man-(1-2)
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<220>
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<221> MOD_RES
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<222> (27)..(27)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> alfa-D-man-(1-2)
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<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> MOD_RES
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<222> (39)..(39)
\vskip0.400000\baselineskip
<223> amidación
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<400> 3
\hskip1cm
3

Claims (6)

1. Procedimiento in vitro para el diagnóstico de la tuberculosis, caracterizado porque consta de los pasos de:
-
poner en contacto una muestra biológica de un paciente probablemente infectado por Mycobacterium tuberculosis con un glicopéptido que consiste en la SEQ ID NO:3, derivada de la proteína Apa de M. tuberculosis, y
-
detectar los linfocitos T CD4+ que reconocen dicho glicopéptido.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha detección se lleva a cabo mediante un ensayo de proliferación de linfocitos.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que dicha detección se lleva a cabo mediante un ensayo de citoquinas.
4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha muestra biológica consiste en células mononucleares de sangre periférica.
5. Kit para el diagnóstico de la tuberculosis, caracterizado porque consta de por lo menos un glicopéptido que consiste en la SEQ ID NO:3, derivada de M. tuberculosis, como se define en la reivindicación 1.
6. Glicopéptido caracterizado porque consiste en la secuencia SEQ ID NO:3.
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