ES2325303T3 - Vectores adenoviricos lanzadera con e1b suprimida. - Google Patents

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    • C12N2710/10343Use of virus, viral particle or viral elements as a vector viral genome or elements thereof as genetic vector

Abstract

Procedimiento para crear un vector adenovírico, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas: (i) introducir sitios de clonación únicos en la región E1b adenovírica que permitan la deleción selectiva del o de los genes de la región E1b; (ii) suprimir uno o más genes de la región E1b seleccionados del grupo formado por 55k; 19k y 55k; 19k, 55k y pIX; y pIX; y (iii) sustituir dicho o dichos genes de E1b por un gen heterólogo de modo que dicho gen heterólogo esté bajo el control del promotor E1b endógeno, y de modo que el gen heterólogo presente sustancialmente el patrón de expresión temporal del o de los genes de la región E1b suprimidos.

Description

Vectores adenovíricos lanzadera con E1B suprimida.
Campo de la invención
Esta invención se refiere a vectores adenovíricos y a procedimientos para hacer y usar dichos vectores. Más en particular, esta invención se refiere a vectores adenovíricos lanzadera mejorados que contienen mutaciones en la región E1B que permiten la supresión de la región entera, o genes seleccionados de la misma, y la sustitución por una secuencia de ADN heteróloga, de modo que dicha secuencia de ADN heteróloga está bajo el control del promotor E1b endógeno.
Antecedentes
Los adenovirus son una familia de virus que producen infección benigna en el tracto respiratorio en seres humanos. Se han identificado aproximadamente 45 serotipos. Las cepas 5 y 2 del subgrupo C son dos cepas que se han usado para hacer vectores porque su composición molecular está bien caracterizada, aunque la experiencia clínica con vacunas de adenovirus es con las cepas 4, 7 y 21 (véase, por ejemplo, Takafuji, J. Inf. Dis. 140: 48-53 (1979)). Los adenovirus son virus de ADN bicatenarios, icosaédricos sin envoltura. El genoma tiene un tamaño de aproximadamente 36 kb y codifica aproximadamente 40 polipéptidos de tamaños variados, incluyendo proteínas tempranas y tardías. Después de unirse a una célula diana a través de una proteína de fibra de la cápsida, el virus se internaliza en los endosomas, escapando finalmente la cápsida relativamente intacta cuando migra al núcleo. En el poro nuclear, la cápsida se disocia y el ADN vírico se mueve al núcleo de la célula y se transcriben las proteínas tempranas, que dan como resultado la replicación del ADN y la transcripción de los genes tardíos que codifican las proteínas de la cápsida. La replicación se produce normalmente en el núcleo de la célula, aunque no exclusivamente, sin integración en el ADN del huésped. Se montan nuevas partículas de virus en el núcleo y se produce la lisis de las células huésped, aproximadamente 36 h después de la infección, liberando el virus. Los adenovirus infectan a una amplia variedad de tipos de células, y se ha observado la transducción en células replicativas y no replicativas.
En los últimos años, los adenovirus humanos se han hecho populares como vehículos para la transferencia de genes a células de mamífero, porque los virus usan la maquinaria de la célula huésped para sintetizar el ADN, ARN y proteínas víricos y porque se han definido bien la transcripción de genes, organización genómica y la identidad del ADN en el adenovirus. Se conocen los vectores adenovíricos y su uso facilita el estudio de la función de las proteínas en células de mamíferos y permite la producción de productos génicos. Además, los vectores adenovíricos se pueden usar como vacunas de virus recombinantes. El procedimiento habitual para hacer un vector adenovírico es sustituir la región E1 del genoma del virus por un transgén dirigido por un promotor exógeno seleccionado, que normalmente contiene un potenciador fuerte. Las sustituciones y/o deleciones también se han hecho en las regiones E3 y E4. Las sustituciones en la región E1 son particularmente ventajosas porque las proteínas E1 tienen propiedades oncogénicas y líticas.
La modificación del genoma vírico puede llevarse a cabo usando recombinación o usando técnicas de biología molecular. Este último procedimiento normalmente aprovecha un sitio Cla-1 único en el extremo izquierdo del genoma de la cepa 5 del adenovirus ("Ad-5") que altera la región E1A, y las secuencias terminales de la izquierda necesarias para la encapsidación y que contiene un origen de replicación, a aproximadamente 900 pares de bases del extremo 5' del genoma. También se construye un vector de expresión plasmídico que tiene un sitio Cla-1 único secuencia abajo del transgén deseado y una copia de las secuencias terminales adenovíricas secuencia arriba. Este vector se corta y se liga al fragmento adenovírico negativo E1 y se transfecta a células de riñón 293 humanas inmortalizadas por la expresión constitutiva de proteínas E1A y E1B, para proporcionar funciones E1 en trans. Se seleccionan y criban los recombinantes de las placas, se vuelven a purificar y después se usan para generar grandes cantidades de vector adenovírico recombinante purificado. Los rendimientos pueden ser tan altos como 10^{12} a 10^{13} partículas/ml. Véase, Stratford-Perricaudet, J. Clin. Invest. 90: 626-30 (1992). Sin embargo, este procedimiento tiene varios problemas, que se discuten en la publicación de patente PCT nº WO 96/25507, publicada el 22 de agosto de 1996 (Solicitud internacional nº PCT/US96/02336).
En otro procedimiento, se insertan genes extraños en la región E1 (véase, McGrory, Virology 163: 614-17 (1988)), en la región E3 (véase, Hanke, Virology 177: 437-44 (1990) y Bett, J. Virol. 67: 5911-21 (1993)) o en la región E3 de un vector con E1 suprimida. Brevemente, este procedimiento usa la sustitución de secuencias de ADN genómicas del adenovirus por otro fragmento de ADN para crear un plásmido que contiene una secuencia genómica que supera el límite de empaquetamiento de los viriones de adenovirus. Después, la "construcción" se puede propagar como un plásmido (pJM17), que se puede rescatar como viriones infecciosos cuando el fragmento extraño se sustituye por recombinación homóloga por otro fragmento de ADN suficientemente pequeño para permitir el empaquetamiento. Para más información general sobre estos vectores y sus usos, véase, Hitt, "Construction and propagation of human adenovirus vectors". En: Cell Biology: a Laboratory Handbook, J. Celis (ed), Academic Press, N.Y, 1995; véase Graham, "Adenovirus based expression vectors and recombinant vacines". En: Vaccines: New Approaches to Immunological Problems. R.W. Ellis (ed), Butterworth, páginas 363-390, 1992, y véase Graham, "Manipulation of adenovirus vectors". En: Methods in Molecular Biology, Vol. 7: Gene Transfer and Expression Techniques. E.J. Murry and J.M. Walker (eds) Humana Press Inc., Clifton, N.J., páginas 109-128, 1991.
Los vectores adenovíricos diseñados y construidos originalmente reducían la replicación del virus por deleción o mutación de partes de la región E1A y E1B. La desventaja de este procedimiento era que el empaquetamiento en las cápsidas víricas no era eficaz, debido al aumento del tamaño del genoma por la adición del transgén y se reducía simultáneamente la titulación de reserva de virus. Las deleciones en la región E3 aumentaban la cantidad de ADN heterogéneo que se podía insertar en el vector, pero se creía que se necesitaba la expresión del gen E3 para ayudar a las células infectadas por virus a evitar la respuesta inmunitaria del huésped.
Por lo tanto, sería ventajoso proporcionar un vector adenovírico mejorado que permita inserciones grandes de ADN heterogéneo sin sacrificar la eficacia del empaquetamiento o la inmunidad protectora.
Resumen de la invención
En un aspecto, la invención proporciona un procedimiento para crear un vector adenovírico, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:
(i) introducir sitios de clonación únicos en la región E1b del adenovirus que permitan la deleción selectiva del o de los genes de la región E1b;
(ii) suprimir uno o más genes de la región E1b seleccionados del grupo formado por 55k; 19k y 55k; 19k, 55k y pIX; y pIX; y
(iii) sustituir dicho o dichos genes de E1b suprimidos por un gen heterólogo de modo que dicho gen heterólogo esté bajo el control del promotor E1b endógeno, y de modo que dicho gen heterólogo presente sustancialmente el patrón de expresión temporal del o de los genes de la región E1b suprimida.
\vskip1.000000\baselineskip
En un segundo aspecto, la invención proporciona un vector lanzadera de E1B en el que se puede suprimir el gen adenovírico 55K y sustituirlo por un gen heterólogo de interés.
En otro aspecto, la invención proporciona un vector lanzadera de E1B en el que se pueden suprimir los genes de la región E1b, 19K y 55K, y sustituirlos por un gen heterólogo de interés.
En otro aspecto, la invención proporciona un vector lanzadera de E1B en el que se pueden suprimir los genes 19K, 55K y pIX, o se puede suprimir el gen pIX, y sustituirlos por un gen heterólogo de interés.
En un aspecto adicional de la invención, el gen heterólogo codifica una citoquina, incluyendo las interleuquinas, factor alfa de necrosis tumoral, interferón gamma, o proteínas reguladoras del ciclo celular, incluyendo p 16 o ras, o proteínas que inducen el suicidio celular o la apoptosis, o activadores de profármacos, incluyendo citosina desaminasa o timidina quinasa, o una quimioquina incluyendo proteínas inhibidoras de macrófagos (mip), incluyendo mip-3 alfa. El patrón de expresión temporal del gen heterólogo es similar al gen adenovírico endógeno al que sustituye.
En el presente documento se describen vectores lanzadera de E1B en los que dichos vectores también tienen mutaciones en algún otro sitio en el genoma adenovírico, preferiblemente en las regiones E1A, E3 y/o E4.
En el presente documento también se describen procedimientos en los que los vectores lanzadera de E1B se usan para el tratamiento o prevención beneficiosos de una enfermedad.
Los vectores lanzadera de E1B se pueden administrar a un paciente en una cantidad terapéuticamente eficaz en un vehículo farmacéuticamente aceptable. Estos y otros objetos de la presente invención se harán evidentes para el experto en la materia tras leer la descripción de los diferentes aspectos de la invención en la siguiente memoria descriptiva. Los aspectos anteriores y otros aspectos de la invención se explican con mayor detalle en los dibujos, descripción detallada y ejemplos que se presentan a continuación.
Descripción de las figuras
Figura 1. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\Delta55K.
Figura 2. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\DeltaE1B.
Figura 3. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\DeltaE1B/pIX.
Figura 4. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\DeltaE1B/CD.
Figura 5. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\Delta55K/CD.
Figura 6. Muestra análisis por cromatografía en capa fina de la actividad de la citosina desaminasa de lisatos de células A549 infectadas por adenovirus recombinantes. Los lisatos se prepararon en los tiempos especificados después de infectar las células con los siguientes virus: Ad5, E1B/CD y 55K/CD.
Figura 7a. Muestra el análisis northern del ARN de CD preparado a partir de los lisatos de células A549. Los lisatos se prepararon y se hibridaron con una sonda de CD radiomarcada en los tiempos especificados después de infectar las células con los siguientes virus: Ad5, E1B/CD y 55K/CD.
Figura 7b. Muestra el análisis northern del ARN de 55K adenovírico preparado a partir de los lisatos de células A549. Las transferencias usadas para el ensayo del ARN de CD (Fig. 7a) se volvieron a usar aquí. Las transferencias se separaron y se volvieron a hibridar con una sonda específica para 55K radiomarcada.
Figura 8. Muestra el mapa de restricción del plásmido p\DeltaKmTNF.
Figura 9. Muestra la producción de mTNF en células 293 infectadas con p\DeltaKmTNF y ensayadas en tiempos diferentes.
Figura 10. Muestra en forma de diagrama la generación de los vectores lanzadera de E1B de la invención.
Descripción detallada de la invención Definiciones
Salvo que se define lo contrario, todos los términos técnicos y científicos usados en el presente documento tienen el mismo significado que entiende normalmente un experto en la materia a la que pertenece esta invención. En general, la nomenclatura usada en el presente documento y en los procedimientos de laboratorio descritos a continuación, es bien conocida y se usa habitualmente en la materia.
Se usan técnicas estándar para los procedimientos de ácido nucleico recombinante, síntesis de polinucleótidos, y cultivo y transformación microbianos (p. ej., electroporación, lipofección). En general, las reacciones enzimáticas y las etapas de purificación se llevan a cabo de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Las técnicas y procedimientos se llevan a cabo en general de acuerdo con procedimientos convencionales en la técnica y diferentes referencias generales (véase en general, Sambrook y col., "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2ª edición (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.) que se proporcionan a lo largo de este documento. La nomenclatura usada en el presente documento y en los procedimientos de laboratorio en química analítica, química orgánica sintética y formulación farmacéutica descritos a continuación, es la conocida y usada habitualmente en la materia. Se usan técnicas estándar para la síntesis química, análisis químicos, formulación farmacéutica y suministro, y tratamiento de los pacientes.
Los expertos en la materia también reconocerán publicaciones que faciliten la ingeniería genética del adenovirus de la invención para producir los vectores lanzadera de E1b de la invención. Estas incluye el trabajo de Hitt, M., y col "Construction and propagation of human adenovirus vectors". En: Cell Biology: a Laboratory Handbook; J. Celis (Ed), Academic Press, NY. (1996); Graham, F.L. y Prevec, L. "Adenovirus based expression vectors and recombinant vaccines". En: Vaccines: New Approaches to Immunological Problems. R.W. Ellis (ed) Butterworth. páginas. 363-390; y Graham, F.L. y Prevec, L. "Manipulation of adenovirus vectors". En: Methods in Molecular Biology, Vol. 7: Gene Transfer and Expression Techniques. E.J. Murray y J.M. Walker (eds) Humana Press Inc., Clifton, N. J. páginas 109-128, 1991. Los materiales y procedimientos descritos en estos artículos se usan o se pueden usar a continuación.
En las fórmulas que representan realizaciones específicas seleccionadas de la presente invención, los grupos amino y carboxi terminales, aunque a menudo no se muestran específicamente, se entiende que están en la forma que se presupone a los valores de pH fisiológico, salvo que se especifique lo contrario. Por lo tanto, se entiende que a pH fisiológico están presentes el NH_{2}^{+} terminal y CO terminal aunque no se muestre y especifique necesariamente, sea en los ejemplos específicos o en las fórmulas genéricas. En la notación de polipéptidos usada en el presente documento, el extremo izquierdo de la molécula es el extremo amino terminal y el extremo derecho es el extremo carboxi terminal, de acuerdo con el uso estándar y convenio. Por supuesto, las sales de adición básicas y ácidas, incluyendo las que se forman a valores de pH no fisiológicos, también están incluidas en los compuestos de la invención. Los restos de aminoácidos descritos en el presente documento preferiblemente están en la forma isomérica "L". Los estereoisómeros (p. ej., aminoácidos D) de los 20 aminoácidos convencionales, aminoácidos no naturales tales como aminoácidos a,a-distribuidos, N-alquilaminoácidos, ácido láctico y otros aminoácidos no convencionales, también pueden ser componentes adecuados para los polipéptidos de la presente invención, con la condición de que el polipéptido retenga la propiedad funcional deseada. Para los péptidos mostrados, cada resto codificado, cuando sea adecuado, se representa por una designación de 3 letras, que corresponde al nombre trivial del aminoácido convencional, de acuerdo con la nomenclatura de polipéptidos estándar (descrita en J. Biol. Chem., 243: 3552-59 (1969) y adoptada en el Título 37 CFR \NAK 1.822(b)(2)). Los grupos funcionales libres, incluyendo los de los extremos carboxi o amino, denominados sustituyentes que no interfieren, también se pueden modificar por amidación, acilación u otra sustitución, que puede, por ejemplo, cambiar la solubilidad de los compuestos sin afectar a su actividad.
Como se usa a lo largo de esta descripción, las siguientes expresiones, salvo que se indique lo contrario, se entenderá que tienen los siguientes significados:
La expresión "proteína aislada" usada en el presente documento, significa una proteína de ADNc, ARN recombinante, o de origen sintético o alguna combinación de los mismos, que en virtud de su origen, la "proteína aislada" (1) no está asociada con proteínas encontradas en la naturaleza, (2) no tiene otras proteínas de la misma fuente, p. ej., no tiene proteínas humanas, (3) es expresada por una célula de una especie diferente, o (4) no se encuentra en la naturaleza.
El término "natural" tal como se usa en el presente documento cuando se aplica a un objeto, se refiere al hecho de que un objeto se puede encontrar en la naturaleza. Por ejemplo, una secuencia de polipéptido o polinucleótido que está presente en un organismo (incluyendo virus) que se puede aislar de una fuente en la naturaleza y que no ha sido modificado intencionadamente por el hombre en el laboratorio, es natural.
El término "adenovirus" como se usa en el presente documento, indica aproximadamente 47 subtipos de adenovirus aislados de seres humanos, así como de otros muchos mamíferos y aves. Véase, Strauss, "Adenovirus infections in humans", en The Adenoviruses, Ginsberg, ed., Plenum Press, New York, NY, pp. 451-596 (1984). El término se aplica preferiblemente a 2 serotipos humanos Ad2 y Ad5.
El término "polinucleótido" usado en el presente documento significa una forma polimérica de nucleótidos de al menos 10 bases de longitud, ribonucleótidos o desoxirribonucleótidos o una forma modificada de cualquier tipo de nucleótido. El término incluye formas mono y bicatenarias de ADN.
El término "oligonucleótido" usado en el presente documento, incluye nucleótidos naturales y modificados unidos entre sí por enlaces de oligonucleótidos naturales y no naturales. Los oligonucleótidos son un subconjunto de polinucleótidos de 200 bases o menos de longitud. Los oligonucleótidos preferidos tienen de 10 a 60 bases de longitud. Los oligonucleótidos normalmente son monocatenarios, p. ej., para las sondas; aunque los oligonucleótidos pueden ser bicatenarios, p. ej., para usar en la construcción de un gen mutante. Los oligonucleótidos de la invención pueden ser oligonucleótidos homosentido o antisentido.
La expresión "nucleótidos naturales" usada en el presente documento incluye desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos.
La expresión "nucleótidos modificados" usada en el presente documento, incluye nucleótidos con grupos azúcar modificados o sustituidos y similares, conocidos en la técnica.
Tal como se usa en el presente documento, los términos "marcador" o "marcado" se refieren a la incorporación de un marcador detectable, p. ej., por incorporación de un aminoácido radiomarcado o la unión a un polipéptido con restos biotinilo, que se puede detectar con avidina marcada (p. ej., estreptavidina que contiene un marcador fluorescente o actividad enzimática que se puede detectar por procedimientos ópticos o colorimétricos). Se conocen en la técnica diferentes procedimientos de marcaje de polipéptidos y glicoproteínas y se pueden usar. Los ejemplos de marcadores para polipéptidos incluyen, pero no se limitan a los siguientes: radioisótopos (p. ej., ^{3}H, ^{14}C, ^{35}S, ^{125}I, ^{131}I), marcadores fluorescentes (p. ej., FITC, rodamina, lantánido-fósforo), marcadores enzimáticos (p. ej., peroxidasa de rábano picante, b-galactosidasa, luciferasa, fosfatasa alcalina), quimioluminiscentes, grupos biotinilo, epítopos de polipéptidos predeterminados reconocidos por un indicador secundario (p. ej., secuencias de pares de cremallera de leucina, sitios de unión para anticuerpos secundarios, dominios de unión de metales, etiquetas de epítopos). En algunas realizaciones, los marcadores están unidos por brazos espaciadores de diferentes longitudes para reducir el potencial impedimento estérico.
La expresión "homología de secuencia" usada en el presente documento, describe la proporción de correspondencias de bases entre 2 secuencias de ácido nucleico o la proporción de correspondencias de aminoácidos entre 2 secuencias de aminoácidos. Cuando la homología de secuencia se expresa como un porcentaje, p. ej., 50%, el porcentaje indica la proporción de correspondencias a lo largo de la longitud de la secuencia que se compara con alguna otra secuencia. Los huecos (en cualquiera de las dos secuencias) están permitidos para maximizar la correspondencia; normalmente se usan longitudes de huecos de 15 bases o menos, prefiriéndose 6 bases o menos, y es más preferido 2 bases o menos.
La expresión "corresponde a" se usa en el presente documento para indicar que una secuencia de polinucleótido es homóloga (es decir, es idéntica, no estrictamente evolutivamente relacionada) a toda o una parte de una secuencia de polinucleótido de referencia, o que una secuencia de polipéptido es idéntica a una secuencia de polipéptido de referencia. En contraposición, la expresión "complementaria de" se usa en el presente documento para indicar que la secuencia complementaria es homóloga a toda o una parte de una secuencia de polinucleótido de referencia. Como ilustración, la secuencia de nucleótidos "TATAC" corresponde a la secuencia de referencia "TATAC" y es complementaria de una secuencia de referencia "GTATA".
Las siguientes expresiones se usan para describir las relaciones de secuencia entre dos o más polinucleótidos: "secuencia de referencia", "ventana de comparación", "identidad de secuencia", "porcentaje de identidad de secuencia" e "identidad sustancial". Una "secuencia de referencia" es una secuencia definida usada como base para una comparación de secuencias; una secuencia de referencia puede ser un subconjunto de una secuencia más larga, por ejemplo, como segmento de un ADNc de longitud completa o secuencia génica dada en un listado de secuencias, puede comprender una secuencia de ADNc o génica completa. En general, una secuencia de referencia tiene al menos 20 nucleótidos de longitud, con frecuencia al menos 25 nucleótidos de longitud y a menudo al menos 50 nucleótidos de longitud. Puesto que dos polinucleótidos puede cada una (1) comprender una secuencia (es decir, una parte de la secuencia del polinucleótido completo) que es similar entre los dos polinucleótidos, y (2) además puede comprender una secuencia que es divergente entre los dos polinucleótidos, las comparaciones de secuencias entre dos (o más) polinucleótidos normalmente se realizan comparando las secuencias de los dos polinucleótidos a lo largo de una "ventana de comparación" para identificar y comparar regiones locales de similitud de secuencia. Una "ventana de comparación", tal como se usa en el presente documento, se refiere a un segmento conceptual de al menos 20 posiciones de nucleótidos contiguas, en la que una secuencia de polinucleótido se puede comparar con una secuencia de referencia de al menos 20 nucleótidos contiguos y en el que la parte de la secuencia de polinucleótido en la ventana de comparación puede comprender adiciones o deleciones (es decir, huecos) de 20 por ciento o menos comparado con la secuencia de referencia (que no comprende adiciones o deleciones) para el alineamiento óptimo de las dos secuencias. El alineamiento óptimo de secuencias para alinear una ventana de comparación se puede realizar mediante el algoritmo de homología local de Smith y Waterman (1981) Adv. Appl. Math. 2: 482, por el algoritmo de homología de Needleman y Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48: 443, por el procedimiento de búsqueda de similitud de Pearson y Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 85: 2444, por implementaciones computerizadas de estos algoritmos (GAP, BESTFIT, FASTA, y TFASTA en el paquete de software de Wisconsin Genetics Release 7.0, Genetics Computer Group, 575 Science Dr., Madison, WI), o por inspección, y se selecciona el mejor alineamiento (es decir, que da como resultado el porcentaje de homología más alto a lo largo de la ventana de comparación) generado por los diferentes procedimientos. La expresión "identidad de secuencia" significa que dos secuencias de polinucleótidos son idénticas (es decir, en una base de nucleótido por nucleótido) a lo largo de la ventaja de comparación. La expresión "porcentaje de identidad de secuencia" se calcula comparando dos secuencias alineadas de forma óptima a lo largo de la ventana de comparación, determinando el número de posiciones en las que se encuentran bases del ácido nucleico idénticas (p. ej., A, T, C, G, U o I) en ambas secuencias, para dar el número de posiciones que se corresponden, dividiendo el número de posiciones que se corresponden entre el número total de posiciones en la ventana de comparación (es decir, el tamaño de la ventana) y multiplicando el resultado por 100, para dar el porcentaje de identidad de secuencia. La expresión "sustancialmente idéntica" tal como se usa en el presente documento indica una característica de una secuencia de polinucleótido, en el que el polinucleótido comprende una secuencia que tiene al menos 85 por ciento de identidad de secuencia, preferiblemente al menos 90 a 95 por ciento de identidad de secuencia, más habitualmente al menos 99 por ciento de identidad de secuencia, comparado con una secuencia de referencia a lo largo de una ventana de comparación de al menos 20 posiciones de nucleótidos, con frecuencia a lo largo de una ventana de al menos 25-50 nucleótidos, en el que el porcentaje de identidad de secuencia se calcula comparando la secuencia de referencia con la secuencia de polinucleótido que puede incluir deleciones o adiciones con un total de 20 por ciento o menos de la secuencia de referencia a lo largo de la ventana de comparación. La secuencia de referencia puede ser un subconjunto de una secuencia más larga.
Tal como se usa en el presente documento, "sustancialmente puro" significa que una especie objetivo es la especie predominante presente (es decir, en una base molar, es más abundante que cualquier otra especie individual en la comparación), y preferiblemente una fracción sustancialmente purificada es una composición en la que la especie objeto comprende al menos aproximadamente 50 por ciento (en una base molar) de todas las especies macromoleculares presentes. En general, una composición sustancialmente pura comprenderá más de aproximadamente 80 por ciento de todas las especies macromoleculares presentes en la composición, más preferiblemente más de aproximadamente 85%, 90%, 95% y 99%. Lo más preferiblemente, la especie objeto está purificada esencialmente hasta homogeneidad (no se pueden detectar especies contaminantes en la composición por procedimientos de detección habituales), en la que la composición consiste esencialmente en una sola especie macromolecular.
Cuando se aplica a polipéptidos, la expresión "identidad sustancial" significa que dos secuencias de péptidos, cuando se alinean de forma óptima, tal como por el programa GAP o BESTFIT usando los pesos de huecos por defecto, comparten al menos 80 por ciento de identidad de secuencia, preferiblemente al menos 90 por ciento de identidad de secuencia, más preferiblemente al menos 95 por ciento de identidad de secuencia, y lo más preferiblemente al menos 99 por ciento de identidad de secuencia. Preferiblemente, las posiciones de los restos que no son idénticos difieren en sustituciones conservativas de aminoácidos. Las sustituciones conservativas de aminoácidos se refieren a la intercambiabilidad de restos que tienen cadenas laterales similares. Por ejemplo, un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales alifáticas son glicina, alanina, valina, leucina e isoleucina; un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales alifáticas con hidroxilo son serina y treonina; un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales que contienen amida son asparagina y glutamina; un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales aromáticas son fenilalanina, tirosina y triptófano; un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales básicas son lisina, arginina e histidina; y un grupo de aminoácidos que tienen cadenas laterales que contienen azufre son cisteína y metionina. Los grupos de sustitución conservativa de aminoácidos preferidos son: valina-leucina-isoleucina, fenilalanina-tirosina, lisina-arginina, alanina-valina, glutámico-aspártico y asparagina-glutamina.
La expresión "fragmento de polipéptido" o "fragmento de péptido" tal como se usa en el presente documento, se refiere a un polipéptido que tiene una deleción amino-terminal y/o carboxi-terminal, pero en el que el resto de la secuencia de aminoácidos es idéntica a las posiciones correspondientes en la secuencia natural deducida, por ejemplo, de una secuencia de ADNc de longitud completa. Los fragmentos normalmente son de 8-10 aminoácidos de longitud, preferiblemente al menos 10-20 aminoácidos de longitud e incluso más preferiblemente 20-70 aminoácidos de longitud.
Otros términos y expresiones químicas en el presente documento, se usan de acuerdo con el uso convencional en la técnica, como se ilustra en The McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms (ed. Parker, S., 1985), McGraw-Hill, San Francisco, incorporado en el presente documento por referencia.
La producción de proteínas a partir de genes clonados por ingeniería genética se conoce bien. Véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. número 4.761.371 de Bell y col., de la columna 6, línea 3 a la columna 9, línea 65. Por lo tanto, la siguiente discusión se propone como una revisión de este campo, y no se pretende reflejar el estado completo de la técnica.
El ADN que codifica proteínas que se puede insertar en las construcciones adenovíricas de la presente invención, se puede obtener, a la vista de la presente descripción, por síntesis química, por cribado de transcritos inversos de ARNm de células o cultivos de líneas celulares adecuados, por cribado de genotecas de células adecuadas, o por combinación de estos procedimientos, como se ilustra a continuación. El cribado de ARNm o ADN genómico se puede llevar a cabo con sondas de oligonucleótido generadas a partir de información de secuencias génicas conocidas. Las sondas se pueden marcar con un grupo detectable tal como un grupo fluorescente, un átomo radiactivo o un grupo quimioluminiscente de acuerdo con procedimientos conocidos y usados en ensayos de hibridación convencionales, como se describe con mayor detalle en los siguientes ejemplos.
En una alternativa, una secuencia génica se puede recuperar por el uso del procedimiento de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Véanse las patentes de EE.UU. número 4.683.195 de Mullis y col. y 4.683.202 de Mullis.
Un vector es una construcción de ADN replicable, y se usan para amplificar ADN que codifica una proteína deseada y/o para expresar el ADN que codifica la proteína. Un vector de expresión es una construcción de ADN replicable en la que una secuencia de ADN que codifica una proteína de interés está operativamente unida a secuencias de control adecuadas capaces de realizar la expresión de la proteína en un huésped adecuado. La necesidad de dichas secuencias de control variará dependiendo del huésped seleccionado y del procedimiento de transformación elegido. En general, las secuencias de control incluyen un promotor de la transcripción, una secuencia operadora opcional para controlar la transcripción, una secuencia que codifica los sitios de unión al ribosoma del ARNm adecuado, y secuencias que controlan la terminación de la transcripción y la traducción. Los vectores de amplificación no requieren dominios de control de la expresión. Lo que se necesita es la capacidad de replicare en un huésped, que normalmente se la confiere un origen de replicación y un gen de selección para facilitar el reconocimiento de los transformantes.
Los vectores útiles para llevar a la práctica la presente invención incluyen plásmidos, virus (incluyendo fagos) y fragmentos de ADN intercambiables (es decir, fragmentos integrables en el genoma del huésped por recombinación homóloga). El vector se replica y funciona independientemente del genoma del huésped, o en algunos casos, puede integrarse en el genoma. Los vectores adecuados contendrán replicones y secuencias de control que se obtienen de especies compatibles con el huésped de expresión pretendido. Las células huésped transformadas son células que se han transformado o transfectado con los vectores construidos usando técnicas de ADN recombinante.
Las regiones de ADN están operativamente unidas cuando están funcionalmente relacionadas entre sí. Por ejemplo: un promotor está operativamente unido a una secuencia codificante si controla la transcripción de la secuencia; un sitio de unión al ribosoma está operativamente unido a una secuencia codificante si está colocada de forma que permita la traducción. En general, operativamente unido significa contiguo, y en el caso de secuencias líder, contiguo y en el marco de lectura. Una realización preferida de promotor de la presente invención en los casos en los que alguna región E1b del ADN es suprimida y se sustituye por ADN extraño, es la expresión del ADN extraño a partir del promotor E1B endógeno. También se observará que se puede usar un promotor específico de tejido que está operativamente unido al ADN extraño.
Las células huésped adecuadas incluyen procariotas, células de levaduras, o células de eucariotas superiores. Los procariotas incluyen organismos Gram negativos y Gram positivos, por ejemplo, Escherichia coli (E. coli) o Bacilli. Las células eucariotas superiores incluyen líneas celulares establecidas de origen mamífero como se describe a continuación. Las células huésped de ejemplo son DH5a, E. coli W3110 (ATCC 27,325), E. coli B, E. coli X1776 (ATCC 31.537) y E. coli 294 (ATCC 31.446).
Están disponibles una amplia variedad de vectores microbianos adecuados, y pueden tener aplicaciones en la construcción de los presentes vectores adenovíricos. En general, un vector microbiano contendrá un origen de replicación reconocido por el huésped pretendido, un promotor que funcionará en el huésped y un gen de selección de fenotipo tal como un gen que codifica proteínas que confieren resistencia a antibióticos o que suministran un requisito autotrófico. Se fabricarán construcciones similares para otros huéspedes. E. coli normalmente se transforma usando pBR322. Véase Bolivar y col., Gene 2, 95(1977). pBR322 contiene genes para la resistencia a la ampicilina y la tetraciclina y por lo tanto proporciona un medio fácil para identificar células transformadas. Los vectores de expresión deben contener un promotor que sea reconocido por el organismo huésped. Esto, en general, significa un promotor obtenido del huésped pretendido. Los promotores usados más habitualmente en los vectores de expresión microbianos recombinantes incluyen los sistemas promotores de beta-lactamasa (penicilinasa) y lactosa (Chang y col., Nature 275, 615 (1978); y Goeddel y col., Nucleic Acids Res. 8, 4057 (1980) y solicitud de publicación de EPO número 36.776) y el promotor tac (H. De Boer y col., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 21 (1983)). Aunque estos se usan habitualmente, otros promotores microbianos son adecuados. Se han publicado los detalles relativos a las secuencias de nucleótidos de muchos promotores, lo que permite al experto en la materia ligarlos operativamente a ADN en plásmidos o vectores víricos (Siebenlist y col., Cell 20, 269, 1980)).
Los cultivos de células obtenidas de organismos multicelulares son un huésped deseable para la síntesis de proteínas recombinantes. En principio, se puede trabajar con cualquier cultivo de células eucariotas superiores, sean de cultivo de vertebrado o invertebrado. Sin embargo, se prefieren las células de mamífero. La propagación de dichas células en el cultivo celular se ha convertido en un procedimiento rutinario. Véase, "Tissue Culture", Academic Press, Kruse and Paterson, editors (1973). Son ejemplos de líneas de células huésped las células VERO y HeLa, líneas de células de ovario de hámster chino (CHO), y líneas de células FL5.12, WI138, BHK, COS-7 CV, y MDCK. Los vectores de expresión de dichas células normalmente incluyen (si es necesario) un origen de replicación, un promotor situado secuencia arriba del gen que se va a expresar, junto con un sitio de unión al ribosoma, sitio de empalme de ARN (si se usa ADN genómico que contiene intrón), un sitio de poliadenilación, y una secuencia de terminación de la transcripción.
Un origen de replicación se puede proporcionar construyendo el vector para que incluya un origen exógeno, tal como el que puede obtenerse de SV40 u otra fuente vírica (p. ej., Polioma, Adenovirus, VSV, o BPV), o se puede proporcionar mediante el mecanismo de replicación de cromosomas de la célula huésped. Si el vector está integrado en el cromosoma de la célula huésped, este último puede ser suficiente.
Las secuencias de control de la transcripción y la traducción en los vectores de expresión que se van a usar en las células de vertebrados transformadoras a menudo son proporcionadas por fuentes víricas. Se puede usar una variedad de elementos promotores constitutivos víricos y de mamífero. Véase, Mittal y col., (1993) Virus Research, vol. 28, pp. 67-90. Por ejemplo, los promotores usados habitualmente se obtiene de polioma, CMV, y virus de simio 40 (SV40). Véase, p. ej., la patente de EE.UU. número 4.599.308. Los promotores temprano y tardío son útiles porque ambos se pueden obtener ambos de virus en forma de un fragmento que también contiene el origen de replicación vírico de SV40. Véase, Fiers y col., Nature 273, 113 (1978).
Construcción del vector lanzadera de E1B
En el presente documento se describen procedimientos para crear nuevos vectores lanzadera adenovíricos, competentes para la replicación, que tienen sitios de clonación únicos en la región E1B que permiten la deleción selectiva de los siguientes genes o grupos de genes: 55K; 19K y 55K; 19K, 55K, pIX; y pIX.
Los vectores lanzadera adenovíricos de la invención retienen el promotor E1B endógeno que favorece la expresión de genes heterólogos insertados en los vectores lanzadera de E1B.
Para generar los vectores lanzadera de E1B descritos en el presente documento, se puede adoptar la siguiente estrategia usando un plásmido adecuado que contiene el genoma adenovírico. El plásmido preferido es pXC1, que se puede obtener en Microbix Biosystems, Toronto, Canadá. Véase también la descripción técnica de Microbix Biosystems "Gene Transfer with Adenovirus Vectors." Aunque se usó pXCI como material de partida para producir los vectores lanzadera de E1B de la invención, se puede usar cualquier vector adenovírico conocido en la técnica, si contiene los siguientes elementos: inicio en el extremo 5', una ITR (repetición terminal invertida) en 5', una señal de encapsidación adenovírica y una secuencia potenciadora de E1A, una secuencia promotora, un promotor de adenovirus o un promotor extraño, una secuencia líder tripartita, una señal de poli A y un segmento de ADN que corresponde a un segmento de un genoma adenovírico.
Para generar los vectores lanzadera de E1B de la invención, se quitaron los sitios de restricción Bgl II y Bam HI, nucleótidos 3328 y 9875 respectivamente, de pXC1 con el fin de crear sitios de restricción de Bgl II y Bam HI únicos que faciliten la eliminación de los genes de E1B deseados. Este plásmido se denomina en el presente documento \DeltaBam/Bgl pXC1.
Usando \DeltaBam/Bgl pXC1 se puede generar un vector lanzadera de E1B que permite eliminar tanto el gen 19K como el 55K, y opcionalmente sustituirlos por un gen heterólogo, alterando el codón de metionina iniciador para el gen E1B-19K, creando un nuevo sitio de restricción, y un segundo sitio de restricción secuencia arriba del codón de parada de E1B-55K. Los sitios de restricción preferidos son como se ha indicado antes, Bam HI y Bgl II. Este plásmido se denomina p\DeltaE1B.
Usando \DeltaBam/Bgl pXC1 se puede generar un vector lanzadera de E1B que permita eliminar el gen 55K, y opcionalmente sustituirlo por un gen heterólogo, mientras que se retiene el gen E1B-19K, mediante la mutación del codón de inicio del gen 55K y adicionalmente incorporando un codón de parada en la secuencia que codifica el gen E1B-55K, preferiblemente en el tercer aminoácido, y creando un segundo sitio de restricción secuencia arriba del codón de parada E1B-55K, como en el vector \DeltaE1B. Ninguna mutación, ni la mutación en el codón de inicio ni en el codón de parada, altera la secuencia de aminoácidos en la secuencia que codifica E1B-19K que se superpone. Este plásmido se denomina p\DeltaE1B-55K.
Usando p\DeltaE1B se puede crear el plásmido p\DeltaE1B/pIX que permite la eliminación del gen pIX, y opcionalmente la sustitución por un gen heterólogo, mientras que se retienen los genes E1B-19K y 55K, o E1B-19K y una parte del gen 55K, o se puede eliminar la región E1B entera, es decir, los tres genes; 19, 55K y pIX. El procedimiento preferido por el que se construye este plásmido es la introducción de un sitio de restricción Swa 1 único en el codón de parada para pIX.
El procedimiento preferido para construir un vector lanzadera de E1B adenovírico que contiene ADN heterólogo que codifica una secuencia de polipéptido, es poner en contacto los vectores lanzadera plasmídicos con un plásmido genómico Ad5 adenovírico, circular que no se puede empaquetar, en condiciones adecuadas para la recombinación homóloga. El vector adenovírico producido así, se aísla en forma de partículas víricas infecciosas. El plásmido genómico adenovírico Ad5 preferiblemente es pJM 17, pBHGE3, pBHG10 o pBHG11, o un derivado de los mismos. Para información adicional de estos vector y sus usos, véase Hitt, "Construction and propagation of human adenovirus vectors". En: Cell Biology: a Laboratory Handbook, J. Celis (ed), Academic Press, N.Y, 1995; véase Graham, "Adenovirus based expression vectors and recombinant vacines". En: Vaccines: New Approaches to Immunological Problems. R.W. Ellis (ed), Butterworth, pp 363-390, 1992, y véase Graham, "Manipulation of adenovirus vectors". En: Methods in Molecular Biology, Vol. 7: Gene Transfer and Expression Techniques. E.J. Murry and J.M. Walker (eds) Humana Press Inc., Clifton, N.J., pp 109-128, 1991.
En las realizaciones descritas antes, las construcciones de vectores lanzadera adenovíricos pueden comprender además un origen de replicación, una secuencia de nucleótidos que codifica un marcador seleccionable y/o un ADN heterólogo que codifica una secuencia de polipéptido insertada entre los sitios de las endonucleasas de restricción Bam HI y Bgl II o entre los sitios de las endonucleasas de restricción Swa 1 y Bam HI. Las secuencias de polipéptidos preferidas, o fragmentos de las mismas que codifican péptidos biológicamente activos, incluyen las que codifican proteínas inmunomoduladoras y activadores de profármacos (es decir, citosina desaminasa, timidina quinasa, patentes de EE.UU. nº 5.358.866 y 5.677.178). Los ejemplos de los anterior incluirían interleuquina 2, patentes de EE.UU. nº 4.738.927 ó 5.641.665; interleuquina 7, patentes de EE.UU. nº 4.965.195 ó 5.328.988; e interleuquina 12, patente de EE.UU. nº 5.457.038; factor alfa de necrosis tumoral, patentes de EE.UU. nº 4.677.063 ó 5.773.582; interferón gamma, patentes de EE.UU. nº 4.727.138 ó 4.762.791; o GM-CSF, patentes de EE.UU. nº 5.393.870 ó 5.391.485. Las proteínas inmunomoduladoras adicionales incluyen además proteínas inflamatorias de macrófagos, incluyendo MIP-3 alfa, (Véase, Well, T.N. y Peitsch, MC.J. Leukoc. Biol. vol 61 (5): páginas 545-50, 1997). Se puede usar cualquier marcador seleccionable conocido en la técnica.
El promotor preferido para expresar genes heterólogos insertados en un vector lanzadera de E1B es el promotor endógeno E1B.
Se puede insertar una secuencia de ADN heteróloga, que normalmente contiene un gen heterólogo, en el sitio de clonación para producir un vector plasmídico, que después se usa para producir un vector adenovírico por recombinación homóloga con un adenovirus modificado, en el que una o más secuencias reguladoras de la transcripción nativas se han suprimido y sustituido con la secuencia reguladora de la transcripción deseada.
Aunque un gen heterólogo puede sustituir a cualquiera de los tres genes de E1b, la región preferida para sustituir es 55K. Una razón por la que es preferida esta región es que la presencia de un gen heterólogo adecuado con actividad antitumoral conferirá al virus actividad antitumoral potenciada frente a la ejercida por el virus solo. Se sabe que el adenovirus que tiene deleciones o mutaciones en E1b, y por lo tanto no puede expresar 55K, confiere al virus la capacidad de replicarse con preferencia en células que son funcionalmente defectuosas en el supresor tumoral p53 comparado con células normales. Algunas células neoplásicas son o puede convertirse en defectuosas en la función de p53 de muchas formas, incluyendo un defecto en aquellas proteínas que interaccionan con p53; es decir, un defecto en la ruta de p53 que hace a p53 funcionalmente inactivo. Dentro de la definición de células neoplásicas están incluidas las células que carecen de función de p53, pero no son claramente neoplásicas. Véase la patente de EE.UU. 5.677.178. Los ejemplos de células en la última categoría serían células asociadas con el síndrome de Barrett o leucoplasia. Realmente, los vectores de la presente invención tienen aplicaciones para una variedad de enfermedades que resultan de la inactivación funcional de p53. Por lo tanto, un vector lanzadera de E1B de la presente invención que tiene suprimido 55K y que lo ha sustituido por una proteína heteróloga con actividad celular antineoplásica, será eficaz para el tratamiento de la neoplasia. Dichos vectores lanzadera también tendrán aplicaciones para el tratamiento de otras afecciones médicas en las que el supresor tumoral p53 es funcionalmente inactivo.
Un gen heterólogo preferido con actividad anticancerígena es la citosina desaminasa, y se puede insertar preferiblemente en pDE1B para crear pDE1B/CD o en pDE1B-55K para crear pDE1B-55K/CD. A partir de estos plásmidos, se generar fácilmente los correspondientes virus por cotransfección de células 293 con el vector del extremo derecho adenovírico pJM17, usando el procedimiento estándar del fosfato. Los virus resultantes se denominan en el presente documento DE1B/CD y \DeltaE1B55K/CD. El virus \DeltaE1B55K/CD es útil como medio para matar preferiblemente células que carecen de la función de p53, incluyendo células tumorales, en cuanto que el virus ejercerá efectos citopáticos víricos que son potenciados por el efecto de la citosina desaminasa en presencia de 5-fluorocitosina. La citosina desaminasa convierte la 5-fluorocitosina (5FC) en 5-fluorouracilo (5FU) y el 5FU es tóxico para las células de mamífero. Véase, las patentes de EE.UU. nº 5.624.830 y 5.358.866.
Propagación de adenovirus mutante
Los mutantes adenovíricos de la invención normalmente se propagan como cepas víricas en una línea celular (p. ej., la línea celular 293 ATCC nº CRL 1573, American Type Culture Collection, Rockville, MD; Graham y col. (1977) J. Gen. Virol. 36: 59, o células A549) que puede proporcionar determinadas funciones víricas deseadas, si es necesario, en trans para apoyar la replicación y formación de viriones mutantes infecciosos. Las células 293 humanas, que son células de riñón embrionario humano transformadas con genes de E1A/E1B adenovíricos, representan las líneas celulares permisivas útiles. Se puede usar otras líneas celulares que permiten propagarse a los vectores adenovíricos de replicación deficiente, por ejemplo, células HeLa.
Formulaciones
También se describen en el presente documento composiciones farmacéuticas. Dichas composiciones farmacéuticas comprenden una construcción de vector adenovírico de la invención en una cantidad terapéuticamente eficaz y un vehículo farmacéuticamente aceptable. La expresión "farmacéuticamente aceptable" significa un material que no interfiere con la eficacia de la actividad biológica de los principios activos y que no es tóxico para el huésped al que se administra. Un vehículo farmacéuticamente aceptable puede contener o comprender un compuesto fisiológicamente aceptable que actúa para estabilizar la composición o para aumentar o disminuir la absorción del principio activo. Dicho compuesto puede incluir, por ejemplo, hidratos de carbono tales como glucosa, sacarosa o dextranos, antioxidantes tales como ácido ascórbico o glutatión, agentes quelantes, proteínas de bajo peso molecular u otros estabilizantes o excipientes. Otros compuestos aceptables incluyen agentes humectantes, agentes emulsionantes, agentes de dispersión o conservantes tales como fenol o ácido ascórbico. El experto en la materia es consciente de que la elección de un vehículo farmacéuticamente aceptable depende de la vía de administración y de las características fisicoquímicas particulares del principio activo. Se pueden encontrar ejemplos de vehículos, estabilizantes o adyuvantes en Martin, Remington's Pharm. Sci., 15ª ed. (Mack Publ Co, Easton, 1975).
Los vectores de la invención preferiblemente se formularán en disolución a pH neutro, de aproximadamente 6,5 a aproximadamente 8,5, más preferiblemente de aproximadamente 7 a 8, con un excipiente para hacer la disolución isotónica, por ejemplo manitol o cloruro sódico, con pH tamponado con disoluciones tampón reconocidas en la técnica. La cantidad de principio activo dependerá de la gravedad de la afección, la vía de administración, la edad y el peso del paciente y la afección física del paciente, la actividad biológica del principio activo y finalmente lo decidirá el profesional sanitario o médico que lo atiende. Actualmente se contempla que la composición farmacéutica contendrá de aproximadamente 10^{3} a aproximadamente 10^{5} partículas víricas, preferiblemente aproximadamente 10^{11} partículas víricas. Cuando se lleva a la práctica el procedimiento o tratamiento de la invención, se administra una cantidad terapéuticamente eficaz del vector a un mamífero. Por cantidad terapéuticamente eficaz, los autores de la invención se refieren a la cantidad total de cada principio activo de la composición, que es suficiente para mostrar un beneficio significativo al paciente. Cuando se aplica a un principio activo individual, administrado sólo, la expresión se refiere a ese ingrediente solo. Cuando se aplica a una combinación, el término se refiere a las cantidades combinadas de los principios activos que dan como resultado el efecto terapéutico, se administren de forma combinada, seriada o simultánea. Los modos de administrar un producto farmacéutico que contiene el vector de la invención, son conocidos en la materia, e incluyen, por ejemplo, la administración oral, administración intratumoral y administración intravenosa, intramuscular o intraperitoneal.
Los adenovirus de la invención, o el ADN contenido en los mismos, pueden suministrarse a células neoplásicas por suministro de liposomas o inmunoliposomas; dicho suministro se puede dirigir selectivamente a células neoplásicas basándose en una propiedad de superficie celular presente en la población de células neoplásicas (p. ej., la presencia de una proteína de superficie celular que se une a una inmunoglobulina en un inmunoliposoma). Normalmente, se encapsula una suspensión acuosa que contiene los viriones en liposomas o inmunoliposomas. Por ejemplo, se puede encapsular una suspensión de viriones adenovíricos en micelas para formar inmunoliposomas por procedimientos convencionales (patente de EE.UU. 5.043.164, patente de EE.UU. 4.957.735, patente de EE.UU. 4.925.661; Connor y Huang (1985) J. Cell Biol. 101: 582; Lasic DD (1992) Nature 355: 279; Novel Drug Delivery (eds. Prescott LF and Nimmo WS: Wiley, New York, 1989); Reddy y col. (1992) J. Immunol. 148: página 1585). Se pueden usar inmunoliposomas que comprenden un anticuerpo que se une específicamente a un antígeno de célula de cáncer (p. ej., CALLA, CEA) presente en las células de cáncer del individuo, para dirigir los viriones o el ADN de virión a esas células.
Se pueden llevar a cabo administraciones únicas o múltiples de las composiciones con los niveles de dosis y patrones seleccionados por el médico que atiende. En cualquier caso, las formulaciones farmacéuticas deben proporcionar una cantidad de los adenovirus antineoplásicos de esta invención, suficiente para tratar eficazmente al paciente.
La terapia adenovírica antineoplásica se puede combinar con otros protocolos antineoplásicos, tales como quimioterapia convencional o radiación. En el caso de que un mutante adenovírico particular provoque una respuesta inmunitaria que suprima la eficacia del virus, se puede llevar a cabo la administración de fármacos inmunosupresores, incluyendo el anticuerpo adecuado.
Usos de la invención
Será evidente, basándose en la discusión anterior, que los vectores/virus adenovíricos descritos en el presente documento, tienen múltiples usos incluyendo aplicaciones en terapia génica. Por ejemplo, un gen que codifica una proteína útil médicamente se puede clonar en la región E1B de los viriones de la presente invención, y los viriones se pueden usar directamente en los protocolos de terapia génica para tratar la enfermedad. En otra realización de la invención, discutida antes, dichos viriones mutantes pueden tener deleciones en E1B que codifica la proteína 55K, y haberlo sustituido por un gen con propiedades médicas beneficiosas. Dichos genes pueden codificar citoquinas, incluyendo interleuquinas, proteínas reguladoras del ciclo celular, incluyendo p16 o ras, o proteínas que inducen el suicidio celular o apoptosis, activadores de profármacos, incluyendo citosina desaminasa o timidina quinasa. Además, se pueden usar el factor alfa de necrosis tumoral, interferón gamma y mip-3 alfa.
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Los presentes vectores adenovíricos también se pueden usar para expresar proteínas que son inmunógenos útiles, o como una vacuna, y para transformar células que normalmente no expresan una proteína particular, para que expresen después esta proteína. Las células que expresan estas moléculas son útiles como productos intermedios para hacer preparaciones de membrana celular útiles para ensayos de unión, que a su vez son útiles para el cribado de fármacos.
Las mutaciones en la región E1 descritas en el presente documento, se pueden incorporar en mutantes adenovíricos que tienen mutaciones fuera de la región E1B. Preferiblemente, dichas mutaciones estarían en la región E1a del genoma del adenovirus. En este caso, las mutaciones E1a preferidas conferirán al vector lanzadera de E1B la capacidad de replicarse con preferencia en células neoplásicas, comparado con células normales, donde las células neoplásicas son funcionalmente defectuosas en el producto génico supresor de tumor de retinoblastoma, o p105 Rb. Dichas mutaciones inactivantes normalmente se producen en el dominio E1a CR1 (aminoácidos 30-85 en Ad5: posiciones de nucleótidos 697-790) y/o el dominio CR2 (aminoácidos 120-139 en Ad5; posiciones de nucleótidos 920-967), que están implicadas en la unión de la proteína p105 RB. Rb defectuoso puede surgir de numerosas formas, incluyendo un defecto en las proteínas que interaccionan con Rb; es decir, un defecto en la ruta de Rb que convierte a Rb en funcionalmente inactivo. Véase la patente de EE.UU. 5.677.178. Por lo tanto, las mutaciones adenovíricas de E1b descritas en el presente documento podrían combinarse, por ejemplo, con la deleción de E1a en el adenovirus Ad5 NT dl 1010. El vector lanzadera de E1B más preferidos con una deleción en E1a también tendrá E1B 55K sustituido por un ADN heterólogo que codifica una proteína con actividad celular antineoplásica. Este vector matará con preferencia células neoplásicas que son funcionalmente defectuosas en p53 y/o Rb, con actividad anticancerígena potenciada que surge de la proteína codificada por el ADN heterólogo.
Los siguientes ejemplos son ilustrativos de realizaciones específicas de la invención y diferentes usos de las mismas. Se presentan sólo con propósitos de explicación, y no deben considerarse como limitantes de la invención.
Ejemplos Procedimientos generales
Los procedimientos para la construcción y propagación de vectores adenovíricos humanos se conocen en la técnica y se entiende que el experto en la materia los aplicará en los ejemplos presentados a continuación. Estos incluirán el trabajo de Hitt, M., y col. "Construction and propagation of human adenovirus vectors". En: Cell Biology: a Laboratory Handbook; J. Celis (Ed), Academic Press, N.Y. (1996); Graham, F.L. y Prevec, L. "Adenovirus based expression vectors and recombinant vaccines". En: Vaccines: New Approaches to Immunological Problems. R.W. Ellis (ed)
Butterworth. pág. 363-390; y Graham, F.L. y Prevec, L. "Manipulation of adenovirus vectors". En: Methods in Molecular Biology, Vol. 7: Gene Transfer and Expression Techniques. E.J. Murray and J.M. Walker (eds) Humana Press Inc., Clifton, N.J. pág. 109-128, 1991. Los materiales y procedimientos descritos en estos artículos se usarán o se podrían usar a continuación.
Ejemplo 1 Construcción de plásmido
\DeltaBam/BglpXC1
Se usó el plásmido pXCI (que se puede obtener en Microbix Biosystems, Toronto, Canada. Véase también la descripción técnica de Microbix Biosystems "Gene Transfer with Adenovirus Vectors") como material de partida. Se quitaron los sitios únicos de las endonucleasas de restricción para Bgl II (nucleótido 3328) y Bam HI (nucleótido 9875) de pXCI mediante digestión con la endonucleasa de restricción y se rellenó con ADN polimerasa T4 (Boehringer Mannheim, Indianapolis, IN) como describe Boehringer Mannheim en la descripción del producto. Este plásmido modificado servía como molde para la creación de los vectores lanzadera de E1B, p\DeltaE1B, p\DeltaE1B-55K, y p\DeltaE1B/pIX, como sigue.
A. Creación del vector p\DeltaE1B
Usando DBam/BglpXC1 como molde, se insertó un conector de Bam HI (New England Biolabs, NEB nº 1071) en el sitio de Eco NI en el nucleótido 1715, que altera el codón iniciador de la metionina para el gen E1B-19K, después de una digestión de restricción parcial con Eco NI y reacción de relleno usando la ADN polimerasa T4. Esta construcción intermedia llamada BampXC1 se usó como molde para crear un Bgl II único en el nucleótido 3503, cuatro pares de bases secuencia arriba del codón de parada de E1B-55K. El sitio de Bgl II se diseñó usando el kit de Clonetech Advantage (Clonetech) y los cebadores:
1
La parte en negrilla y subrayada de la secuencia anterior indica el sitio Bgl II añadido que empieza en el nucleótido 3503. Después de mutagénesis, se aisló un fragmento Kpn I-Bst98I (que contiene los sitios Bgl II recién creados) y se volvió a clonar en DBamppXC1 para crear el plásmido pDE1B. La región E1B posteriormente se secuenció para confirmar las mutaciones.
Los sitios Bam HI y Bgl II se pueden usar para clonar el gen heterólogo de interés en la región E1B sustituyendo los genes tanto 19K como 55K. Véase la Figura 1.
B. Creación del vector p\DeltaE1B-55K
El plásmido \DeltaBam/BglpXC1 también se modificó para permitir la sustitución de las secuencias que codifican el gen E1B-55K mientras que se retienen las secuencias que codifican E1B-19K, como sigue. Usando el kit de Stratagene "Quick Change Site-Directed Muatagenisis Kit", se introdujeron las siguientes mutaciones.
1. Se modificó la metionina iniciadora del gen E1B-55K, usando los cebadores
2
Los nucleótidos en negrilla y subrayados en la secuencia anterior difieren de la secuencia natural. Estas alteraciones de nucleótidos cambian el codón de inicio para el gen E1B-55K a una valina y también ponen un codón de parada en la secuencia que codifica E1B-55K, en el tercer aminoácido, idéntico al del adenovirus dl1520 (Véase, Barker y Berk, 1987, y patente de EE.UU. nº 5.677.178). Estas mutaciones no alteran la secuencia de aminoácidos en la secuencia que codifica E1B-19K que se superpone. Las mutaciones se cribaron por secuenciacón, y el plásmido intermedio se denominó \Delta55Kmet.
2. Usando \Delta55Kmet como molde, se creó un sitio Bam HI directamente secuencia abajo de la secuencia que codifica E1B-19K usando los oligonucleótidos:
3
Los nucleótidos subrayados y en negrilla en las secuencias anteriores alteran las potenciales metioninas iniciadoras en el marco en la secuencia que codifica E1B-55K e introducen un sitio de enzima de restricción Bam HI único 11 pb secuencia abajo del codón de parada de E1B-19K. La confirmación de la mutagénesis se hizo por digestión de restricción con Bam HI. El intermedio se denominó \Delta55Kmet3'BamH1.
3. Usando \Delta55Kmet3'BamH1, se creó un sitio Bgl II único en el nucleótido 3503, secuencia arriba del codón de parada de E1B-55K, usando el kit de Clonetech Advantage y los cebadores:
4
El sitio Bgl II está indicado por la parte en negrilla y subrayada de la secuencia anterior. El fragmento generado por PCR Xba-Bst981, que también contenía la mutaciones introducidas por la mutagénesis de Stratagene, se volvió a introducir en el vector \DeltaBam/BglpXC1 para crear el plásmido p\Delta55K. El fragmento entero de XbaI-Bst981 se secuenció para confirmar que las mutaciones estaban presentes y limitadas solo a las modificaciones mencionadas antes. Este vector se puede usar para clonar genes heterólogos de interés en el lugar del gen 55K. Véase la Figura 2.
C. Creación del vector p\DeltaE1B/pIX
El vector p\DeltaE1B se modificó más para permitir la clonación en el lugar del gen pIX que está secuencia abajo del gen E1B-55K. Se creó un sitio de restricción Swa 1 único en el codón de parada para pIX usando el kit de Stratagene "Quick Change Site-Directed Muatagenisis Kit" y los oligonucleótidos:
5
Los nucleótidos en negrilla en las secuencias anteriores representan los cambios hechos para hacer el sitio Swa1. Este vector se puede usar para clonar un gen heterólogo en el gen pIX solo, o en la región E1B entera quitando los tres genes: 19K, 55K y pIX. Véase la figura 3.
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Ejemplo 2 Incorporación de transgenes en los vectores lanzadera de E1B A.p\DeltaE1B/CD
El gen de la citosina desaminasa (CD) de E. coli del plásmido pCD2 (nº de acceso en ATCC 40999) se modificó para eliminar el sitio Nde1. Se introdujo una mutación conservativa para cambiar el sitio de restricción sin cambiar la secuencia codificante de la proteína. Esto se hizo usando la mutagénesis basada en la PCR para producir un cambio de T a C. Además, el sitio de inicio bacteriano, GCG, se cambió al sitio de mamífero, ATG. El gen de CD se amplificó usando la ADN polimerasa Pfu de Stratagene (nº de catálogo 600154) y los siguientes cebadores:
6
Las partes en negrilla de las secuencias indican los sitios de restricción y no son parte del gen de CD. El producto de la PCR se hizo digerir con las enzimas de restricción Bam HI y Swa1 y se purificaron en gel usando el kit de extracción de Qiagen QIA quick gel, de acuerdo con las instrucciones del fabricante. El vector lanzadera p\DeltaE1B se cortó con Bam HI después de una digestión de restricción con Bgl II y reacción de relleno con la ADN polimerasa T4, como se ha descrito antes. El vector digerido se purificó en gel como se ha mencionado. El fragmento de la CD Bam-Swa se ligó en el vector lanzadera de E1B preparado usando procedimientos de clonación estándar para crear p\DeltaE1B/CD. La construcción p\DeltaE1B/CD se secuenció para confirmar la inserción de CD. Véase la Figura 4.
B. Creación del vector p\Delta55K/CD
El fragmento de la CD BamHI-Swa descrito antes se clonó en el vector lanzadera p\Delta55K que se preparó con Bgl II y Bam HI de la misma forma que el vector lanzadera p\DeltaE1B, para crear el plásmido p\Delta55K/CD. La construcción p\Delta55K/CD se secuenció para confirmar la inserción de CD. Véase la Figura 5.
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Ejemplo 3 Producción de virus \DeltaE1B/CD y \Delta55K/CD
Se cotransfectaron células 293 con las construcciones de CD p\DeltaE1B/CD o p\Delta55K/CD y el vector del extremo derecho del adenovirus pJM17 (que se puede obtener en Microbix Biosystems, Toronto, Canadá) usando el procedimiento estándar del fosfato de calcio descrito por McGrory W.J. y col., Virology vol. 163, páginas 614-617 (1988). Véase también la descripción técnica de Microbix Biosystems "Gene Transfer with Adenovirus Vectors". Se cogieron las placas que correspondían a \DeltaE1B/CD o \Delta55K/CD y se cribó el gen de CD usando PCR estándar y digestión con enzimas de restricción.
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Ejemplo 4 Ensayo de producción de citosina desaminasa
Se ensayó la producción de citosina desaminasa funcional usando los procedimientos descritos por Rogulski y col., Human Gene Ther., vol. 8 (1) páginas 73-85 (1997). Brevemente, se infectaron 2-4 millones de células A549 en placas de 10 cm con una MDI de 10. Las células se infectaron en 2 ml de DME más FBS al 2% y se incubaron durante 1 hora a 37ºC y CO_{2} al 5%. Después de 1 hora, se añadieron 8 ml de medio y las células se recogieron a las 4, 8, 12 y 24 horas después de infección. Se prepararon lisatos celulares y se incubaron 10 \mug de extracto y [^{14}C]citosina 5 mM en un volumen de 20 \mul, a 37ºC durante 45 minutos. Las reacciones se terminaron por adición de 20 \mul de una mezcla fría de citosina y uracilo (0,4 mg/ml de cada uno). Se aplicaron como manchas puntuales muestras de 10 \mul sobre una lámina de cromatografía en capa fina (Baker nº 7009-04) y se desarrollaron en una mezcla de 1-butanol/agua (86%/14%) hasta que el frente estaba cerca de la parte superior. Los resultados de la cromatografía en capa fina se muestran en la Figura 6. Esta claro que tanto \DeltaE1B/CD como \Delta55K/CD expresan CD.
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Ejemplo 5 Análisis de transferencia Northern/ARN
Se infectaron células A549 con los virus con CD, \DeltaE1B/CD como \Delta55K/CD, y AD5 como se ha descrito antes en el ensayo de la CD. El ARN se hizo a partir de sedimentos celulares usando el reactivo de Gibco/BRL Trizol, siguiendo el protocolo recomendado. Se desarrollaron 10 \mug de ARN de cada muestra en un gel de formaldehído al 1%/agarosa. El ARN se transfirió a una membrana Hybond N (Amersham) usando los procedimientos de transferencia Northern estándar. La transferencia se hibridó con un fragmento BamHI-Bst981 de CD purificado en gel, que se radiomarcó usando el kit de Amersham Redi Prime. Los resultados radiográficos se muestran en la Figura 7a. Está claro que AD5 solo no expresa mensaje para CD, mientras que ambos virus que contienen CD si lo hacen.
La transferencia usada en el experimento descrito antes se separó después de exposición de la película y se volvió a hibridar con una sonda específica de 55K adenovírico, hecha también usando el kit de marcaje de Amersham Redi Prime. Los resultados se muestran en la Figura 7b. Como se esperaba, sólo AD5 es positivo para el mensaje de 55K, mientras que los dos virus que contienen CD no lo son.
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Ejemplo 6 Creación de p\DeltaKmTNF
El gen murino que codifica el factor de necrosis tumoral (mTNF) se insertó en pD55K (Véase, la Figura 1) para crear p\DeltaKmTNF. El gen del factor de necrosis tumoral murino (mTNF) se obtuvo de un plásmido en depósito en la American Type Culture Collection (ATCC nº 63169). Véase también, las patentes de EE.UU. nº 4.677.063 y 4.879.226. Este plásmido contiene el gen de mTNF entero incluyendo la región codificante para la prosecuencia. El gen entero de mTNF se extiende de 135 pb a 860 pb. Como se describe en la solicitud de patente de EE.UU. nº de serie 00/290.732, presentada el 13 de abril de 1999, la secuencia se amplificó por PCR y se clonó en un vector denominado pG-mTNFBamSwa. Para simplificar la construcción de p\DeltaKmTNF, pG-mTNFBamSwa era la fuente del gen de mTNF.
Brevemente, p\DeltaKmTNF se preparó escindiendo el gen de mTNF de pG-mTNFBamSwa con Bam HI y Swa I, e insertándolo en p\Delta55K que se había cortado con BamHI/BglII, y se hizo el extremo romo del sitio Bgl II para crear p\DeltaKmTNF. El plásmido se muestra en la Figura 8.
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Ejemplo 7 Producción del virus de TNF
Se cotransfectaron células 293 con la construcción de mTNF p\DeltaKmTNF y el vector del extremo derecho adenovírico pJM17 (que se puede obtener en Microbix Biosystems, Toronto, Canadá) usando el procedimiento estándar del fosfato de calcio descrito por McGrory W. J. y col., Virology vol. 163, páginas 614-617 (1988). Véase también la descripción técnica de Microbix Biosystems "Gene Transfer with Adenovirus Vectors". Se cogieron las placas que correspondían a \DeltaKmTNF y se cribó el gen de mTNF usando PCR estándar y digestiones con enzimas de restricción.
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Ejemplo 8 Ensayo de TNF
Las células A549 se cultivaron en placas de 6 cm, de modo que podían estar a aproximadamente 80% de confluencia para la infección. La infección con DKmTNF se hizo como se ha descrito con una MDI de 10. En varios puntos de tiempo se separó el medio y se sustituyó por 3 ml de DME/FBS al 2% de nueva aportación. Este se incubó a 37ºC durante 1 hora. Después de este intervalo, se separó una parte alícuota de 1 ml del medio y se congeló a -80ºC hasta que se habían recogido todas las muestras. El medio se sustituyó en cada placa de modo que el volumen final era 4 ml hasta el siguiente punto de tiempo. El mTNF secretado al medio se ensayó usando un kit de ensayo ELISA comercial de Biosource, nº KMC3012. El ensayo se llevó a cabo de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Cada muestra se determinó por duplicado y cada punto de tiempo se recogió de 4 placas diferentes de células infectadas. La Figura 9 muestra los resultados para 4 placas de 6 cm en diferentes tiempos. Es evidente que la producción de mTNF se produjo en las 4 placas y que la producción más alta era en el punto de tiempo más temprano, 24 horas, y posteriormente disminuía a lo largo de 60 horas.
La Figura 10 muestra un diagrama de la construcción de los vectores lanzadera de E1B de la presente invención.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.
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Claims (13)

1. Procedimiento para crear un vector adenovírico, comprendiendo dicho procedimiento las siguientes etapas:
(i) introducir sitios de clonación únicos en la región E1b adenovírica que permitan la deleción selectiva del o de los genes de la región E1b;
(ii) suprimir uno o más genes de la región E1b seleccionados del grupo formado por 55k; 19k y 55k; 19k, 55k y pIX; y pIX; y
(iii) sustituir dicho o dichos genes de E1b por un gen heterólogo de modo que dicho gen heterólogo esté bajo el control del promotor E1b endógeno, y de modo que el gen heterólogo presente sustancialmente el patrón de expresión temporal del o de los genes de la región E1b suprimidos.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha supresión de dichos genes de la región E1b comprende p19, 55K y pIX.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha supresión de dichos genes de la región E1b comprende p19 y 55K.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha supresión de dichos genes de la región E1b comprende pIX.
5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicha supresión de dichos genes de la región E1b comprende 55K.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa (i) produce un vector adenovírico que tiene sitios de clonación únicos seleccionados del grupo formado por pD55K, pDE1B y pDE1B/pIX como se muestra en las Figuras 1 a 3, para usar en la etapa (ii).
7. Procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho gen heterólogo codifica una proteína seleccionada del grupo formado por el factor alfa de necrosis tumoral, interferón gamma, una interleuquina, una proteína de suicidio celular, citosina desaminasa, timidina quinasa y mip-3.
8. Vector adenovírico que se puede obtener por el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7.
9. Vector adenovírico de acuerdo con la reivindicación 8, seleccionado del grupo formado por p\DeltaKmTNF, p\DeltaE1B/
CD, p\Delta55K/CD, \DeltaKmTNF, \DeltaE1B/CD y \Delta55K/CD como se muestra en las Figuras 4, 5 y 8.
10. Uso de un vector adenovírico de la reivindicación 8 o la reivindicación 9, para fabricar un medicamento para el tratamiento de un mamífero que tiene una afección neoplásica, comprendiendo dicho tratamiento la administración a dicho mamífero de una dosis terapéuticamente eficaz de dicho vector adenovírico.
11. Uso de la reivindicación 10, en el que el tratamiento además comprende administrar con dicho vector adenovírico un producto quimioterapéutico o un inmunosupresor.
12. Vector adenovírico seleccionado del grupo formado por p\Delta55K, p\DeltaE1B, p\DeltaE1B/pIX, p\DeltaE1B/CD, p\Delta55K/CD, \Delta55K/CD y p\Delta55kmTNF como se muestra en las Figuras 1 a 5 y 8.
13. Célula que comprende un vector adenovírico de acuerdo con la reivindicación 12.
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