ES2325475T3 - Adyuvantes proteinicos. - Google Patents

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ES2325475T3 ES01201610T ES01201610T ES2325475T3 ES 2325475 T3 ES2325475 T3 ES 2325475T3 ES 01201610 T ES01201610 T ES 01201610T ES 01201610 T ES01201610 T ES 01201610T ES 2325475 T3 ES2325475 T3 ES 2325475T3
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Heather A. Boux
Anton Novak
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Abstract

Preparación inmunogénica que comprende los componentes siguientes para la administración simultánea, separada o secuencial: (i) por lo menos un antígeno asociado al cáncer; y (ii) una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que por lo menos uno de entre Arg 9 , Arg 13 , Trp 26 , Arg 58 y Glu 129 de la subunidad S1 de la holotoxina ha sido eliminado o sustituido, para proporcionar una respuesta inmunológica con adyuvante contra dicho antígeno o antígenos asociados a cáncer coadministrado con dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada por la misma vía, permitiendo dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada la adición de adyuvante en ausencia de un adyuvante extrínseco, para la provisión de dicha respuesta inmunológica con adyuvante.

Description

Adyuvantes proteínicos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere al campo de la inmunología y se refiere particularmente a adyuvantes proteínicos, es decir, materiales que modulan las respuestas inmunológicas frente a un antígeno.
Antecedentes de la invención
Se han utilizado vacunas durante muchos años para proteger a seres humanos y a animales frente a una amplia diversidad de enfermedades infecciosas. Estas vacunas convencionales están constituidos por patógenos atenuados (por ejemplo el virus de la polio), patógenos muertos (por ejemplo Bordetella pertussis) o componentes inmunogénicos del patógeno (por ejemplo el toxoide diftérico). Algunos antígenos son altamente inmunogénicos y pueden por sí solos de inducir respuestas inmunológicas. Otros antígenos, sin embargo, no consiguen inducir, por ejemplo, una respuesta inmunológica protectora o inducen únicamente una respuesta inmunológica débil.
Puede mejorarse significativamente la inmunogenicidad si los antígenos se coadministran con adyuvantes. Los adyuvantes incrementan la inmunogenicidad de un antígeno aunque ellos mismos no son necesariamente inmunogénicos.
Se han utilizado agentes inmunoestimuladores o adyuvantes extrínsecos durante muchos años para mejorar las respuestas inmunológicas del huésped frente a composiciones inmunogénicas, incluyendo vacunas. Los adyuvantes extrínsecos son inmunomoduladores que típicamente se encuentran unidos no covalentemente a antígenos y se formulan para incrementar las respuestas inmunológicas del huésped. De esta manera, se han identificado adyuvantes que incrementan la respuesta inmunológica frente a antígenos administrados parenteralmente. Sin embargo, algunos de estos adyuvantes son tóxicos y pueden causar efectos secundarios no deseables, provocando que resulten inadecuados para la utilización en seres humanos y en muchos animales. En efecto, únicamente el hidróxido de aluminio y el fosfato de aluminio (comúnmente denominados, colectivamente, alumbre) se utilizan rutinariamente como adyuvantes en vacunas humanas y veterinarias. La eficacia del alumbre como potenciador de las respuestas de anticuerpos frente a los toxoides diftéricos y tetánicos ha sido bien establecida y, más recientemente, se ha utilizado alumbre como adyuvante de una vacuna HbsAg. Aunque la utilidad del alumbre se encuentra bien establecida para algunas aplicaciones, presenta limitaciones. Por ejemplo, resulta ineficaz en la vacunación de la gripe e induce una respuesta inmunológica mediada por células de manera inconsistente. Los anticuerpos que resultan inducidos por antígenos con adyuvante alumbre en el ratón principalmente son del isotipo IgG1, que puede no resultar óptimo para la protección por parte de algunos agentes de vacuna.
Además, algunos estudios en ratas han demostrado que el alumbre actúa como adyuvante de IgE (ref. 1, a lo largo de la presente solicitud, se hace referencia a diversas referencias en paréntesis para describir con mayor detalle el estado de la técnica a la que se refiere la invención. Se proporciona información bibliográfica completa para cada cita al final de la especificación, inmediatamente antes de las reivindicaciones. Se incorporan referencias adicionales como referencia en la presente invención. Algunos estudios de vacunas de toxoides tetánico y diftérico también indican que la adsorción con alumbre de vacunas induce los anticuerpos IgE en seres humanos (refs. 2, 3, 4). Por lo tanto, aunque la inclusión de una sal de aluminio en una formulación de vacuna puede mejorar su inmunogenicidad y su potencia, el hecho de que pueda inducir granulomas locales y anticuerpos IgE que podrían contribuir a producir reacciones de hipersensibilidad, merece un examen cuidadoso de la práctica de la adsorción con alumbre de vacunas para la utilización humana y animal.
Entre algunas características de los adyuvantes deseables se incluyen:
(1)
falta de toxicidad,
(2)
capacidad de estimular una respuesta inmunológica de larga duración,
(3)
simplicidad de fabricación y estabilidad de almacenamiento de largo plazo,
(4)
capacidad para inducir respuestas inmunológicas tanto celulares como humorales frente a antígenos administrados por diversas vías, en caso necesario,
(5)
sinergia con otros adyuvantes,
(6)
capacidad de interaccionar selectivamente con poblaciones de células presentadoras de antígeno (APC),
(7)
capacidad para inducir respuestas inmunológicas T_{H}1 o T_{H}2 apropiadas específicas de células,
(8)
capacidad para incrementar selectivamente los niveles del isotipo de anticuerpo apropiado (por ejemplo IgA) contra antígenos, y
(9)
no contribuyen a que se produzcan reacciones de hipersensibilidad.
Resulta relacionada con la presente invención una exposición del desarrollo de las vacunas pertussis presentada a continuación.
De esta manera, la enfermedad pertussis o tos ferina es una enfermedad respiratoria grave causada por la infección del tracto respiratorio por el organismo Gram-negativo Bordetella pertussis. La tos ferina es una causa importante de morbilidad infantil y se encuentra implicada en 360.000 muertes anualmente (ref. 5). El procedimiento más efectivo de control de la expansión de la enfermedad ha demostrado ser la utilización de programas de inmunización generalizada. La vacuna de pertussis de células completas, que demostró su eficacia clínica en los años 50, ha resultado efectiva en el control de la epidemia de tos ferina (refs. 6, 7, 8). El valor de la vacuna se puso de manifiesto cuando Japón, Suecia y el Reino Unido abandonaron la inmunización rutinaria infantil de la tos ferina. Poco después estos países experimentaron grandes epidemias de tos ferina (refs. 9, 10, 11, 12).
Aunque la vacuna pertussis de células completas resulta efectiva en la prevención de la incidencia y la expansión de la enfermedad, la aceptación e incorporación de la vacuna ha sido limitada debido a informes sobre los efectos adversos asociados a la misma. Por lo tanto, se generó un impulso para la creación de una vacuna pertussis componente acelular no reactogénica, efectiva y bien definida. Una de las características clave de la vacuna acelular es el componente toxina pertussis químicamente destoxificada (PT). La presencia de toxina pertussis nativa en la vacuna de células completas ha sido una fuente de preocupación, debido a que algunos estudios en modelos animales han demostrado que puede inducir linfocitosis, sensibilización a las histaminas, potenciación de la anafilaxis y anticuerpos IgE, incremento de la secreción de insulina y muchos otros efectos sistémicos (ref. 13). Las vacunas pertussis acelulares difieren con respecto a las combinaciones y cantidades de antígenos de Bordetella pertussis incluidos en las vacunas, aunque los antígenos clave incluyen los aglutinógenos, pertactina, hemaglutinina filamentosa (FHA) y toxina pertussis (PT). Aunque la vacuna acelular ha demostrado ser inmunogénica y de eficacia comparable a la vacuna de células completas, no ha resultado tan efectiva en la prevención de la colonización bacteriana (ref. 14). Además, los resultados de un trabajo de campo sueco que ha comparado las vacunas pertussis acelulares y las vacunas de células completas indican que la toxina pertussis inactivada con formaldehído presente en las vacunas celulares muestra evidencia de reversión a la toxicidad (ref. 15). Por lo tanto, resultaron necesarios otros procedimientos para inactivar la molécula de toxina pertussis.
Para superar las desventajas de la destoxificación química, varios grupos han desarrollado moléculas de holotoxina mutante pertussis genéticamente destoxificada (refs. 16, 17, 18, 19, 20, 21). Un candidato prometedor es el mutante K9G129. No sólo conserva la inmunogenicidad de la molécula, sino que reduce mucho la toxicidad de dicha toxina recombinante (refs. 18, 19, 21). Además, la inmunización con el mutante K9G129 estimula respuestas específicas de antígeno pertussis tanto humorales como celulares (ref. 22). Aunque muchos ensayos clínicos basan la evaluación de la inmunogenicidad de una vacuna únicamente en la respuesta de anticuerpos tras la inmunización, algunos estudios indican que la inmunidad celular presenta un papel importante en la protección frente a esta enfermedad. Se ha demostrado en modelos animales que la respuesta inmunológica celular resulta importante para la respuesta protectora frente a la tos ferina debido a que la transferencia adoptiva de células procedentes de animales convalecientes a animales irradiados subletalmente proporcionó protección frente al reto con organismos de Bordetella pertussis, mientras que la transferencia pasiva de suero inmunológico no proporcionó protección (refs. 23, 24). Un estudio retrospectivo en seres humanos indica que la inmunidad mediada por células frente a Bordetella pertussis se correlaciona con un historial positivo de tos ferina (ref. 25). Tras la infección natural por tos ferina en seres humanos, se observan respuestas inmunológicas tanto de anticuerpos como celulares (ref. 26). Sin embargo, la inmunización con vacunas de células completas o de componente acelular resulta en respuestas inmunológicas celulares variables específicas de antígeno pertussis (refs. 27, 28). Aparentemente la destoxificación química del componente toxina pertussis destruye la inmunogenicidad de células T del mismo, mientras que las respuestas de anticuerpos no resultan afectadas (ref. 26). Por lo tanto, únicamente podía utilizarse la molécula de toxina pertussis genéticamente destoxificada para estimular una respuesta inmunológica tanto celular como humoral.
La utilización del mutante PT recombinante K9G129 como componente de vacuna pertussis ha sido bien descrita. Se han sugerido varias formas diferentes de vacuna. Se han evaluado dos formulaciones en seres humanos. La primera formulación está constituida por 15 \mug de PT mutante adsorbido con alumbre, con un total de 0,5 mg de alumbre por dosis (refs. 22, 29), mientras que la otra formulación contiene 7,5 \mug de mutante K9G129, así como 10 \mug de FHA y 10 \mug de pertactina y también se encontraba adsorbida a alumbre (ref. 30). Estos estudios indican que el candidato de vacuna pertussis genéticamente destoxificada no sólo resultaba segura, inmunogénica y podía inducir una respuesta mediada por células, sino que, en combinación con los antígenos FHA y pertactina, también proporcionaba una mejor protección en el ensayo de reto intracerebral que una vacuna pertussis de componente químicamente destoxificada (ref. 30). Entre otras formulaciones propuestas se incluyen un componente K9G129 tratado con formaldehído (ref. 31) y una vacuna celular derivada de una cepa de Bordetella pertussis que produce una molécula de toxina pertussis K9G129 genéticamente inactivada (ref. 32). El tratamiento de formaldehído de la molécula K9G129 alteró la inmunogenicidad de la molécula, induciendo menores cantidades de anticuerpos específicos. También se redujo la capacidad protectora de la molécula, al resultar menos efectiva en el ensayo de reto intracerebral (ref. 32). Sin embargo, la vacuna celular recombinante derivada de la cepa productora de K9G129 demostró ser tan efectiva como la vacuna pertussis de células completas (ref. 32).
\newpage
Aunque las formulaciones anteriormente indicadas demuestran las ventajas de mejores seguridad y eficacia asociadas a la utilización de una molécula de toxina pertussis genéticamente destoxificada, no mejoran los efectos adversos de la vacunación DPT (difteria, pertussis y tétanos) no asociados al componente molécula de pertussis (refs. 33, 46). La totalidad de las formulaciones indicadas utilizaron 0,3 mg de fosfato de aluminio (ref. 32) ó 0,5 mg de hidróxido de aluminio (refs. 29, 30). Se introdujeron sales de aluminio en las formulaciones de vacuna DT y DPT a modo de adyuvante que potenciarían respuestas fuertes de anticuerpos en el momento en que se redujeran los niveles de los toxoides o el número de organismos de Bordetella pertussis con el fin de evitar reacciones adversas (refs. 34, 35), y en la actualidad se utiliza alumbre rutinariamente como adyuvante en estas vacunas. Sin embargo, varios años de trabajo de campo con estas vacunas pertussis adsorbidas y algunos estudios (refs. 36, 37) han demostrado que, aunque contienen menos de los componentes de vacuna reactogénicos identificados, de todas maneras precipitan reacciones locales (refs. 38, 39, 40, 41, 42). El examen histopatológico de los abscesos locales producidos tras la vacunación ha revelado inclusiones de hidróxido de aluminio en células gigantes (ref. 38). La investigación de la frecuencia de estos granulomas indica que se encuentran asociados al contenido de aluminio en la vacuna, debido a que los grupos inmunizados con placebo que únicamente habían recibido la fracción aluminio de la vacuna mostraron formación de abscesos a una tasa de reacción similar (ref. 43). Se han obtenido datos adicionales que apoyan el papel del aluminio en estas reacciones locales a partir de estudios comparativos de adyuvante aluminio adsorbido y vacunas solas de cólera y de tétanos (refs. 44, 45). La inoculación profunda de la vacuna en el músculo reduce la incidencia de estos abscesos pero, aunque las técnicas mejoradas pueden evitar la formación de abscesos (ref. 39), la potenciación de las respuestas de IgE por parte de las sales de aluminio no resulta afectada.
Resultaría ventajoso proporcionar composiciones inmunogénicas que presentasen respuestas inmunológicas moduladas frente a antígenos constituyentes sin las desventajas de toxicidad local y sin contribuir a la hipersensibilidad frente a adyuvantes extrínsecos de la técnica anterior.
Sumario de la invención
La presente invención se refiere a evitar los problemas asociados a la utilización del alumbre como adyuvante en composiciones inmunogénicas mediante la utilización de una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada, que puede ser inmunogénica ella misma, para producir la modulación de una respuesta inmunológica frente a un antígeno asociado al cáncer.
Aunque la eliminación del alumbre de las formulaciones de vacuna podría haber sido un enfoque para resolver los problemas asociados a las mismas, tal como se ha indicado anteriormente, se incluyó alumbre en las formulaciones de vacuna para proporcionar una respuesta inmunológica incrementada frente a los antígenos en la formulación. Por lo tanto, se esperaría que la eliminación del alumbre conduciría a una formulación menos efectiva y que probablemente no ha sido propuesta.
Sin embargo, la holotoxina pertussis genéticamente destoxificada proporciona inesperadamente una modulación de la respuesta inmunológica de un antígeno asociado al cáncer que permite proporcionar formulaciones de vacuna y otras composiciones inmunogénicas que muestran respuestas inmunológicas por lo menos equivalentes a aquéllas conseguidas con un adyuvante alumbre.
De acuerdo con lo expuesto anteriormente, en un aspecto de la presente invención se proporciona una preparación inmunogénica que comprende los componentes siguientes para la administración simultánea, separada o secuencial:
(i)
por lo menos un antígeno asociado al cáncer, y
(ii)
una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que se ha eliminado o sustituido por lo menos uno de entre Arg^{9}, Arg^{13}, Trp^{26}, Arg^{58} y Glu^{129} de la subunidad S1 de la holotoxina, con el fin de proporcionar una respuesta inmunológica con adyuvante frente a dicho antígeno o antígenos asociados al cáncer, coadministrada con dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada mediante la misma vía, resultando posible la utilización de adyuvante de dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada, en ausencia de un adyuvante extrínseco, para proporcionar dicha respuesta inmunológica con adyuvante. La holotoxina pertussis genéticamente destoxificada se encuentra presente en una cantidad suficiente para modular una respuesta inmunológica frente a dicho otro antígeno en ausencia de un adyuvante extrínseco.
\vskip1.000000\baselineskip
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una composición que comprende:
(i)
por lo menos un antígeno asociado al cáncer, y
(ii)
una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que por lo menos uno de entre Arg^{9}, Arg^{13}, Trp^{26}, Arg^{58} y Glu^{129} de la subunidad S1 de la holotoxina ha sido eliminado o sustituido, para la utilización como vacuna para proporciona una respuesta inmunológica con adyuvante frente a dicho antígeno o antígenos asociados a cáncer, resultando posible la utilización de adyuvante de dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en ausencia de un adyuvante extrínseco, para proporcionar dicha respuesta inmunológica con adyuvante.
\vskip1.000000\baselineskip
La respuesta inmunológica que se encuentra modulada por la presencia de la holotoxina pertussis genéticamente destoxificada pude ser una respuesta inmunológica humoral y/o celular. En particular, la respuesta inmunológica modulada puede ser una respuesta de IgG y/o celular incrementada frente al antígeno asociado al cáncer.
Según un aspecto de la presente invención, puede seleccionarse por lo menos un antígeno asociado a cáncer de entre antígenos de melanoma, cáncer de vejiga, pulmón, cervical y prostático.
El antígeno o antígenos asociados a cáncer puede comprender células tumorales inactivadas o fracciones membranales de las mismas. Las células tumorales pueden eliminarse de un huésped cancerosos y después inactivarse de cualquier manera conveniente, por ejemplo mediante irradiación o inactivación química. Las células inactivadas y/o fracción membranal de las mismas se mezclan a continuación con la holotoxina genéticamente destoxificada, proporcionando una composición inmunogénica según la invención. A continuación, esta composición puede administrarse en un huésped no expuesto (es decir, sin carga cancerosa) con el fin de proporcionar protección profiláctica frente al desarrollo tumoral. Además, esta composición puede administrarse a un huésped con carga cancerosa, estimulando una respuesta antitumoral en el huésped.
La holotoxina pertussis genéticamente destoxificada puede ser ella misma inmunoprotectora, aunque el efecto inmunomodulador de la misma puede obtenerse en ausencia de una respuesta inmunológica contra la holotoxina. La provisión de holotoxinas pertussis genéticamente destoxificadas se describe en las patentes US nº 5.085.862 y nº 5.221.618, asignadas al cesionario de la presente invención.
La expresión "genéticamente destoxificado" tal como se utiliza en la presente memoria presenta el mismo significado que en las patentes mencionadas anteriormente US nº 5.085.862 y nº 5.221.618, es decir una holotoxina pertussis mutante que muestra una toxicidad residual de aproximadamente 1% o inferior, preferentemente inferior a aproximadamente 0,5% de la de la toxina nativa. La toxicidad residual se determina mediante ensayo de aglutinación de células CHO y actividad de ADP-ribosil-transferasa.
Puede formarse dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada mediante mutagénesis de una secuencia de nucleótidos codificante de la holotoxina, tal como se describe en las patentes anteriormente indicadas, de manera que se elimina o se sustituye por lo menos un aminoácido. Pueden eliminarse o sustituirse múltiples aminoácidos. El aminoácido o aminoácidos que se eliminen o sustituyan se encuentran presentes en la subunidad S1 y son, específicamente, ARG^{9}, ARG^{13}, TRP^{26}, ARG^{58} y GLU^{129}. En el caso de que se eliminen o sustituyan múltiples aminoácidos, resulta preferente eliminar o sustituir (S1)ARG^{9}GLU^{129}. En el caso de que se lleve a cabo dicha mutación, resulta preferente sustituir ARG^{9} por CYS^{2}, y GLU^{129} por GLY^{129} (este mutante específico en ocasiones se ilustra en la presente memoria como K9G129).
Posteriormente se encuentran las Tablas 1a y 2, que contienen detalles de varias mutaciones de la holotoxina pertussis que pueden utilizarse como la holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en las composiciones inmunogénicas proporcionadas en la presente memoria (las Tablas aparecen al final del texto descriptivo). La Tabla 1b contiene detalles de la caracterización in vitro de las mutaciones en la Tabla 1a.
Las composiciones inmunogénicas de la invención pueden contener por lo menos un antígeno de Bordetella adicional, incluyendo aglutinógenos, FHA y pertactina.
Las composiciones inmunogénicas proporcionadas en la presente memoria pueden formularse en ausencia sustancial de un adyuvante extrínseco como vacuna para la administración humana o animal. Este tipo de composición de vacuna puede mostrar una respuesta de IgE reducida.
Las composiciones y preparaciones inmunogénicas de la presente invención resultan útiles para obtener una respuesta inmunológica modulada frente a un antígeno asociado a cáncer en un huésped, incluyendo un ser humano. Para dicho fin, el antígeno asociado a cáncer se administra en el huésped y se coadministra una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en el huésped en una cantidad suficiente para modular una respuesta inmunológica frente al antígeno asociado a cáncer en ausencia de un adyuvante extrínseco.
Tal como se ha indicado anteriormente, la respuesta inmunológica puede ser una respuesta inmunológica humoral y/o celular y la respuesta inmunológica modulada puede ser una respuesta inmunológica de IgG y/o celular. La administración de la holotoxina pertussis y el antígeno asociado a cáncer puede llevarse a cabo mediante la administración en el huésped de una composición tal como se ha indicado anteriormente y proporcionada según la invención.
En una forma de realización particular de la presente invención, se coadministran antígenos y adyuvantes. En la presente solicitud, el término "coadministración" se refiere a administraciones simultáneas o administraciones comprendidas dentro de un periodo de tiempo corto, tal como entre varios minutos u horas y hasta 3 días. Las coadministraciones pueden realizarse en el mismo sitio o en sitios diferentes y por la misma vía o por vías diferentes.
Breve descripción de las figuras
La presente invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente, haciendo referencia a las figuras. Se hace referencia a las figuras 1 a 6 conjuntamente con los Ejemplos 1 a 9 y 11, que, tal como se indica posteriormente en la presente memoria, no se encuentran comprendidos dentro de la invención según se reivindica en la presente memoria.
La figura 1 representa el incremento de la producción de anticuerpos IgE séricos murinos por parte de composiciones inmunogénicas,
la figura 2 representa la producción de anticuerpos IgG por parte de composiciones inmunogénicas,
la figura 3 representa la producción de anticuerpos IgG por parte de vacunas multivalentes, y
la figura 4 representa la inducción de respuestas inmunológicas celulares por parte de vacunas multivalentes,
la figura 5 representa los fenotipos T_{h}1 y T_{h}2 de respuesta inmunológica, según se determina a partir del perfil de citoquinas en ratones inmunizados con ovoalbúmina con adyuvante PPD y toxina pertussis, PT, genéticamente destoxificada (K9G129),
la figura 6 representa los fenotipos T_{h}1 y T_{h}2 de respuesta inmunológica según se determina a partir de los perfiles específicos de las inmunoglobulinas IgG2a y IgGE de ovoalbúmina en ratones inmunizados con PPD y con toxina pertussis, PT, genéticamente destoxificada (K9GK9),
la figura 7 representa el número de ratones libres de tumor en experimentos de inmunoterapia llevados a cabo en la presente memoria. Se inmunizaron seis grupos de ratones con cinco ratones por grupo, con medio de cultivo celular como control y 10^{4} células vivas de melanoma. El gráfico muestra el número de ratones que no presentaban tumor treinta días después del reto,
la figura 8 representa los volúmenes tumorales el día 30 de dos de los seis grupos de ratones representados frente al número de días posteriores al reto de 10^{5} células vivas de melanoma. Las cajas abiertas con las líneas discontinuas representan los cinco ratones que fueron inmunizados con 10^{4} células irradiadas solas (grupo 2) y los círculos negros conectados por líneas continuas representan los cinco ratones inmunizados con células irradiadas más 1 \mug de K9G129 (grupo 3), y
la figura 9 representa los volúmenes tumorales el día 22. Se inmunizaron ratones con medio de cultivo celular como control y 10^{4} células de melanoma irradiado solas o conjuntamente con CFA o con concentraciones crecientes de K9G129. Los volúmenes tumorales de cada uno de los cinco ratones en los seis grupos se muestran 22 días después del reto con 10^{5} células vivas de melanoma. Para los tres últimos grupos (ratones que recibieron K9G129), los números junto a las flechas muestran el número de ratones libres de tumores.
Descripción general de la invención
Haciendo referencia a la figura 1, se ilustra el incremento de los niveles séricos de IgE en ratones inmunizados con una vacuna DTP acelular con adyuvante alumbre químicamente inactivada y una vacuna rDTP acelular con adyuvante no alumbre, que comprendía el análogo K9G129 de PT genéticamente destoxificado. Los resultados indican que los niveles séricos de IgE en ratones inmunizados con la vacuna rDTP acelular se redujeron significativamente (p<0,05) respecto a los de la vacuna DTP acelular que contenía la molécula de toxina pertussis químicamente destoxificada.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3 y la Tabla 3, se ilustra una comparación entre los niveles de anticuerpos específicos de antígeno producidos tras la inmunización de ratones con una vacuna DTP de células completas con adyuvante alumbre, una preparación de vacuna DTP acelular con adyuvante alumbre y una vacuna DTP que contenía el análogo K9G129 de PT genéticamente destoxificado sin adyuvante alumbre. Los resultados representados en la Tabla 3 indican que la respuesta de IgG antiPT y los títulos de neutralización de CHO producidos por la vacuna DTP acelular con adyuvante alumbre y la vacuna DTP acelular recombinante sin adyuvante alumbre eran equivalentes. De esta manera, aunque la formulación recombinante libre de alumbre demostró una actividad potenciadora de IgE reducida, sin embargo conservaba su efectividad como vacuna pertussis, tal como indicaban estos títulos de IgG antitoxina pertussis. Se obtuvieron datos adicionales de la conservación de inmunogenicidad específica de PT a partir de ensayos de neutralización de células CHO. Resulta significativo que se detectasen niveles más altos de anticuerpos IgG antiaglutinógeno 2+3 y anti69 kD (pertactina) en las muestra de suero procedentes de ratones inmunizados con formulación recombinante libre de alumbre (p<0,05). Las respuestas de IgG antitoxoide FHA eran equivalentes en sueros obtenidos de ratones inmunizados con cualquiera de las vacunas.
La figura 3 representa los niveles de anticuerpo IgG antitoxoide tetánico y antitoxoide diftérico en sueros de ratones inmunizados con la vacuna pertussis de células completas, la vacuna DTP acelular de componente definido que contiene la molécula pertussis destoxificada con glutaraldehído o la vacuna DTP acelular recombinante libre de alumbre. Los componentes toxoides diftérico y tetánico en esta última vacuna también carecían de alumbre. Los resultados indican que las formulaciones acelulares inducen niveles de anticuerpos IgG antitoxoide tetánico y antitoxoide diftérico significativamente más elevados según mediciones con este ensayo. Además, la formulación recombinante libre de alumbre indujo respuestas de IgG antitoxoide tetánico y diftérico significativamente más elevadas que la vacuna DTP de componente acelular.
Se evaluó in vitro la capacidad de las formulaciones de vacuna DTP de inducir respuestas inmunológicas celulares específicas de antígeno y se muestran los resultados en la figura 4. Se cultivaron esplenocitos derivados de ratones inmunizados con las vacunas de células completas, acelular o DTP acelular recombinante libre de alumbre, en presencia de los antígenos de vacuna específicos. La vacuna DTP de células completas indujo una respuesta celular antitoxoide diftérico significativa, aunque no en el mismo grado que la generada por la vacuna componente DTP acelular. La vacuna componente acelular indujo una respuesta proliferativa específica de antígeno pertussis relativamente baja, con la excepción de las respuestas anti69 kD y antitoxoide diftérico. Sin embargo, resultó significativo el marcado incremento del índice proliferativo específico de antígeno inducido por la formulación acelular recombinante libre de alumbre en respuesta a todos los antígenos sometidos a ensayo. La formulación recombinante indujo claramente los niveles más altos de respuestas proliferativas específicas de antígeno de entre todas las vacunas sometidas a ensayo.
De acuerdo con una forma de realización de la invención descrita y reivindicada en la solicitud parental (EP 19950924122), se proporciona (a título de ejemplo de una composición inmunogénica que comprende una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada y por lo menos otro antígeno no de Bordetella en el que se encuentra presente dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en una cantidad suficiente para modular una respuesta inmunológica contra dicho otro antígeno en ausencia de un adyuvante extrínseco) una vacuna DTP acelular libre de alumbre que contiene el análogo K9G129 de PT genéticamente destoxificado. De esta manera, aunque la formulación libre de alumbre no contiene un adyuvante extrínseco (por ejemplo un mineral), contiene un adyuvante, debido a que el mutante K9G129 actúa no sólo como antígeno sino también como un adyuvante (es decir, un adyuvante proteínico). Esta propiedad resulta aparente en las respuestas específicas de antígeno pertussis medidas mediante inmunoensayo enzimático (fig. 2). Resultaron evidentes respuestas de IgG antiaglutinógeno 2+3 y anti69 kD (pertactina) significativamente más altas en las muestras de suero derivadas de ratones inmunizados con la formulación de vacuna pertussis acelular recombinante libre de alumbre, mientras que las respuestas específicas de toxoide FHA. Por lo tanto, la nueva formulación indujo respuestas de anticuerpos específicas de antígenos de vacuna pertussis a niveles que eran comparables o superiores a los niveles inducidos por la vacuna pertussis acelular adsorbida en alumbre.
También se evaluó la actividad adyuvante intrínseca general del mutante K9G129 para otros antígenos de vacuna (tales como aquellos antígenos presentes en vacunas humanas, tales como las vacunas pediátricas de combinación). Se compararon las respuestas de IgG específicas de los toxoides tetánico y diftérico en suero obtenido de ratones inmunizados con la vacuna pertussis de células completas adsorbida en alumbre o la vacuna pertussis acelular o la vacuna recombinante libre de alumbre (fig. 3). Los títulos de IgG específico de tétanos y de difteria en el suero de ratones inmunizados con la vacuna de células completas eran significativamente inferiores a los observados en cualquiera de los grupos inmunizados con DTP acelular. Aunque la vacuna DTP adsorbida en alumbre indujo respuestas específicas de toxoide significativamente más altas que el grupo inmunizado con vacuna de células completas, de entre todas las formulaciones de vacuna sometidas a ensayo, la formulación libre de alumbre indujo los títulos más altos de IgG específica de toxoide. Por lo tanto, la actividad adyuvante del mutante K9G129 no se limita únicamente a antígenos de Bordetella.
Preparación y utilización de las vacunas
La presente invención en una forma de realización proporciona composiciones inmunogénicas, adecuadas para ser utilizadas como, por ejemplo, vacunas. La composición inmunogénica induce una respuesta inmunológica en el huésped en el que se administra, incluyendo la producción de anticuerpos por parte del huésped. Las composiciones inmunogénicas incluyen por lo menos un antígeno asociado a cáncer.
Entre los antígenos específicos de cáncer se incluyen antígenos de melanoma, de cáncer pulmonar, cervical, prostático y de vejiga. Alternativamente pueden prepararse antígenos o haptenos por medio de procedimientos sintéticos orgánicos o, en el caso de, por ejemplo, polipéptidos y proteínas por medio de procedimientos de ADN recombinante.
Las composiciones inmunogénicas pueden prepararse en forma de inyectables, soluciones líquidas o emulsiones. Los antígenos y composiciones inmunogénicas pueden mezclarse con portadores fisiológicamente aceptables que resulten compatibles con las mismas. Entre éstas pueden incluirse agua, solución salina, dextrosa, glicerol, etanol y combinaciones de los mismos. La vacuna además puede contener sustancias auxiliares, tales como agentes humectantes o emulsionantes o agentes tamponadores de pH, para incrementar adicionalmente la efectividad de los mismos. Las vacunas pueden administrarse mediante inyección subcutánea o intramuscularmente.
Alternativamente, las composiciones inmunogénicas proporcionadas por la presente invención pueden administrarse de manera que induzcan una respuesta inmunológica en las superficies mucosales. De esta manera, la composición inmunogénica puede administrarse en superficies mucosales por las vías, por ejemplo, nasal, anal, vaginal u oral (intragástrica). Alternativamente, pueden resultar deseables otros modos de administración, incluyendo supositorios. Para los supositorios, entre los ligantes y portadores pueden incluirse, por ejemplo, polialquilenglicoles y triglicéridos. Las formulaciones orales pueden incluir incipientes utilizados normalmente, tales como grados farmacéuticos de sacarina, celulosa y carbonato de magnesio.
Dichas composiciones pueden adoptar la forma de soluciones, suspensiones, tabletas, píldoras, cápsulas, formulaciones de liberación sostenida o polvos, y contener entre 1% y 95% de las composiciones inmunogénicas de la presente invención.
Las composiciones inmunogénicas se administran de una manera compatible con la formulación de dosis, y en una cantidad que resulte terapéuticamente efectiva, protectora e inmunogénica. La cantidad que debe administrarse depende del sujeto que debe inmunizarse, incluyendo, por ejemplo, la capacidad del sistema inmunológico del sujeto de sintetizar anticuerpos y, en caso necesario, producir una respuesta inmunológica mediada por células. Las cantidades precisas de antígeno y composición inmunogénica que deben administrarse dependen del criterio del médico responsable. Sin embargo, los intervalos de dosis adecuados resultan fácilmente determinables por el experto en la materia y pueden encontrarse en el orden de microgramos a miligramos. Los regímenes adecuados para la administración inicial y las dosis de refuerzo también son variables, aunque pueden incluir una administración inicial seguido de administraciones posteriores. La dosis de la vacuna también puede depender de la vía de administración y variará según el tamaño del huésped.
La concentración de antígenos en una composición inmunogénica según la invención en general se encuentra comprendida entre 1% y 95%.
Inmunoensayos
La composición inmunogénica de la presente invención resulta útil para generar anticuerpos específicos de antígeno asociado a cáncer que resultan ellos mismos útiles para la identificación específica de antígeno asociado a cáncer en un inmunoensayo. Entre estos inmunoensayos se incluyen ensayos de inmunosorción ligada a enzima (ELISA), RIA y otros ensayos de unión de anticuerpo no ligado a enzima o procedimientos conocidos en la técnica. En los ensayos ELISA, los anticuerpos específicos de antígeno se inmovilizan sobre una superficie seleccionada, por ejemplo los pocillos de una placa de microtitulación de poliestireno. Tras lavado para eliminar los anticuerpos incompletamente adsorbidos, puede unirse a la superficie seleccionada una proteína no específica, tal como una solución de albúmina sérica bovina (BSA) o caseína, que es conocido que es antigénicamente neutra con respecto a la muestra de ensayo. Lo anterior permite bloquear los sitios de adsorción no específica sobre la superficie inmovilizadora y de esta manera reducir la señal de fondo causada por las uniones no específicas de antígenos a la superficie. A continuación, la superficie inmovilizadora se pone en contacto con una muestra, tal como materiales clínicos o biológicos, que deben someterse a ensayo de una manera que permita la formación de complejo inmunológico (antígeno/anticuerpo). Lo expuesto anteriormete puede incluir diluir la muestra con diluyentes, tales como BSA, globulina gamma bovina (BGG) y/o solución salina tamponada con fosfato (PBS)/Tween. A continuación, la muestra se deja incubar durante aproximadamente 2 a 4 horas, a temperaturas tales como del orden de aproximadamente 25ºC a 37ºC. Tras la incubación, la superficie en contacto con la muestra se lava para eliminar el material no acomplejado inmunológicamente. El procedimiento de lavado puede incluir el lavado con una solución, tal como PBS/Tween, o un tampón borato.
Tras la formación de inmunocomplejos específicos entre el antígeno asociado a cáncer en la muestra de ensayo y los anticuerpos específicos de antígeno unidos, y el posterior lavado, puede determinarse la presencia, e incluso la magnitud de la formación de complejo inmunológico sometiendo a éste a un segundo anticuerpo que presente especificidad para el antígeno asociado a cáncer. Para proporcionar un medio de detección, el segundo anticuerpo puede presentar una actividad asociada, tal como una actividad enzimática, que generará, por ejemplo, un desarrollo de color tras la incubación con un sustrato cromogénico apropiado. Puede conseguirse a continuación la cuantificación midiendo el grado de generación de color, utilizando, por ejemplo, un espectrofotómetro de espectro visible.
Ejemplos
La exposición anterior describe de manera general la presente invención. Puede ponerse más claramente de manifiesto haciendo referencia a los Ejemplos específicos siguientes. Estos ejemplos se describen a título únicamente ilustrativo y no limitativo del alcance de la invención. Se encuentran comprendidos cambios de forma y sustitución de equivalentes según sugieran o hagan conveniente las circunstancias. Aunque en la presente invención se han utilizado términos específicos, estos términos pretenden utilizarse en un sentido descriptivo y no limitativo. Las composiciones inmunogénicas descritas en los Ejemplos 1 a 9 y 11 no se encuentran comprendidas dentro del alcance de la invención según se reivindica en la presente memoria.
Ejemplo 1
El presente Ejemplo describe la formulación de vacunas.
La vacuna DPT de células completas y una vacuna acelular componente experimental fueron producidas por Connaught Laboratories Ltd. La vacuna pertussis acelular componente se encontraba adsorbida con alumbre (1,5 mg/dosis) y consistía de 10 \mug de nitrógeno proteico de toxina pertussis convertida en toxoide con glutaraldehído, 5 \mug de nitrógeno proteico de cada FHA y cada uno de los aglutinógenos 2 y 3, y 3 \mug de pertactina conjuntamente con 5 Lf de toxoide tetánico y 25 Lf de toxoide diftérico por dosis. La vacuna recombinante componente también contenía 5 \mug de nitrógeno proteico de cada FHA y de cada uno de los aglutinógenos 2 y 3, y 3 \mug de nitrógeno proteico de la pertactina, además de 5 Lf de toxoide tetánico y 25 Lf de toxoide diftérico por dosis. Sin embargo, era diferente de la otra vacuna acelular en el aspecto de que contenía 20 \mug de nitrógeno proteico de la holotoxina PT mutante recombinante, K9G129, y no se encontraba adsorbida con alumbre. La molécula de toxina pertussis K9G129, así como los componentes FHA purificada, agg. 2+3 y pertactina, se obtuvieron individualmente de Connaught Laboratories Ltd.
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Ejemplo 2
El presente Ejemplo describe la inmunización de los animales.
Se obtuvieron ratones BALB/c hembra de 15 a 18 gramos de Charles River Canada (St. Constant, Québéc). Los ratones se alojaron en microaisladores y se utilizaron de acuerdo con las directrices fijadas por el Canadian Council on Animal Care (CCAC). Los animales eran libres de patógenos específicos y se realizó el seguimiento de los cubículos en que se alojaron para brotes de virus de hepatitis murina mediante la utilización de ratones centinela. Se les proporcionó agua ad libitum y la dieta se encontraba libre de ovoalbúmina. Los ratones se inmunizaron el día 0 con las formulaciones de vacuna en grupos de seis. Se administró una dosis de refuerzo de vacuna el día 21. El día 28 se sangraron los animales mediante laceración de la vena yugular y se sometieron a esplenectomía. Las muestras de suero se almacenaron a -20ºC hasta la realización del ensayo.
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Ejemplo 3
El presente Ejemplo describe inmunoensayos específicos de antígeno.
Se determinaron mediante EIA indirecta las respuestas de IgG específicas de antígeno de la vacuna. Los antígenos de interés eran la toxina pertussis, la pertactina, la hemaglutinina filamentosa, aglutinógenos, así como los toxoides diftérico y tetánico. Se recubrieron microplacas de elevada capacidad de unión (Nunc) con 4 \mug/ml de cada uno de los antígenos anteriormente indicados en un volumen de 50 \mul/pocillo de tampón carbonato 50 mM, pH 9,6. Tras la incubación durante la noche, las placas se lavaron y se bloquearon sucesivamente con una solución al 0,1% de albúmina de suero bovino (Sigma) durante una hora a temperatura ambiente. Se eliminó el bloqueante en exceso y se lavaron las microplacas. A continuación, se diluyeron seriadamente muestras de suero murino en PBS-Tween 20 (al 0,05%) y se sembraron en una placa en un volumen de 100 \mul. Las muestras se incubaron durante la noche a 4ºC. La fracción de anticuerpos IgG específicos de antígeno se detectaron con un conjugado de IgG de oveja antirratón conjugado con peroxidasa (Jackson Laboratories). Las placas se revelaron con el sustrato TMB tal como se ha indicado anteriormente y se leyeron a doble longitud de onda, 450 nm y 540 nm, en el lector de microplacas Multiskan MCC 340 Mkll. Se definió el título reactivo como la dilución a la que la absorbancia de la muestra de ensayo es equivalente a la media más tres desviaciones estándar de los valores de absorbancia del control negativo. Se calcularon las medias geométricas e intervalos de confianza al 95% y se compararon los grupos utilizando la prueba t de Student.
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Ejemplo 4
El presente Ejemplo describe la determinación de los perfiles de la subclase IgG específica de ovoalbúmina.
Los títulos de IgG, IgG1 e IgG2a específicos de ovoalbúmina se midieron mediante EIA indirecta. En el ensayo de IgG2a, se recubrieron microplacas de 96 pocillos Nunc Maxisorp (Gibco/BRL) con una fracción de IgG anticuerpo policlonal de conejo antiovoalbúmina (Cappell Laboratories) diluida en tampón carbonato 50 mM, pH 9,6, y se incubaron durante la noche a temperatura ambiente. Se midieron las respuestas de IgG e IgG1 específicas de ovoalbúmina en microplacas recubiertas directamente con ovoalbúmina (Sigma) diluida hasta una concentración de 10 \mug/ml en tampón carbonato 50 mM. Al día siguiente las microplacas se lavaron en PBS-T y se bloquearon durante una hora a temperatura ambiente con una solución de leche desnatada al 0,1% en polvo diluida en PBS-T. Tras una etapa de lavado adicional, se añadió una solución 10 \mug/ml de ovoalbúmina (Sigma) diluida en tampón carbonato 50 mM, pH 9,6, al ensayo específico de IgG2a. Este recubrimiento de antígeno se incubó durante una hora a temperatura ambiente, seguido de una etapa de lavado.
La etapa siguiente en el ensayo requirió la adición de las muestras de suero murino. En el ensayo de IgG2a, las muestras de suero se diluyeron seriadamente tres veces partiendo de una dilución inicial de 1:40 y finalizando en una dilución de 1:87.480. Los ensayos de IgG e IgG1 se llevaron a cabo con muestras de suero diluidas tres veces partiendo de una dilución inicial de 1:360 y finalizando en una dilución final de 1:787.320. Las muestras de suero se diluyeron en PBS-T y se añadieron a los pocillos de las microplacas en volúmenes de 100 \mul. Las placas se incubaron durante la noche a 4ºC. Al día siguiente, las placas se lavaron y se detectaron las subclases de IgG específicas de ovoalbúmina con conjugados de IgG de rata antirratón biotinilada específicos para cada subclase de anticuerpo IgG (conjugado de IgG2a derivado del clon R19-15 y obtenido de Pharmingen, conjugado de IgG1 derivado del clon LO-MGI-2 y obtenido de Serotec), mientras que las respuestas de IgG se detectaron con una dilución 1:50.000 de una IgG de oveja antirratón marcada con peroxidasa (específica de Fc\gamma, Jackson Laboratories). Los anticuerpos monoclonales conjugados se diluyeron hasta una concentración de 2 \mug/ml y se incubaron durante una hora a temperatura ambiente. Tras el lavado, se añadió estreptavidina conjugada con peroxidasa a cada pocillo de las placas que contenían un conjugado biotinilado a una concentración de 500 ng/ml. Las placas se incubaron durante una hora a temperatura ambiente. Las IgG específicas de antígeno y anticuerpos de subclase de IgG unidos se detectaron mediante la adición del sustrato peroxidasa, TMB al 10% (ADI Diagnostics) diluida al 0,005% en peróxido de hidrógeno (Fisher Scientific). Se dejó que las reacciones continuasen durante un periodo de diez minutos, momento en que se terminaron mediante la adición de ácido sulfúrico 1 M (Fisher Scientific) a cada pocillo. Las microplacas se leyeron en un lector de microplacas (Multiskan MCC 340 MkII, Flow Laboratories) a doble longitud de onda, 450 nm y 540 nm. Se definió el título reactivo como la última dilución a la que la absorbancia de la muestra de ensayo era equivalente a la media más tres desviaciones estándar de los valores de absorbancia del control negativo. Se calcularon las medias geométricas en datos transformados logarítmicamente y se expresaron con intervalos de confianza al 95%.
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Ejemplo 5
El presente ejemplo describe los inmunoensayos de IgE total.
Se evaluaron los niveles séricos de IgE total mediante ETA indirecta. Se recubrieron placas inmunológicas Nunc (Gibco/BRL) a temperatura ambiente durante la noche con un antisuero policlonal IgE de oveja antirratón (Serotec) diluido en tampón carbonato 50 mM, pH 9,6. Al día siguiente las placas se lavaron en PBS que contenía Tween 20 al 0,05% (J.T. Baker) y después se bloquearon con aminoácidos de caseína al 0,1% (Difco) durante una hora a temperatura ambiente. Tras lavar de las placas el exceso de solución de bloqueo, las muestras de suero murino se diluyeron seriadamente tres veces en el diluyente de ensayo y se sembraron en las microplacas en volúmenes de 100 \mul por pocillo. Las muestras se incubaron durante la noche a 4ºC. Para detectar los anticuerpos IgE unidos, se añadió un anticuerpo monoclonal IgE de rata antirratón biotinilado (Serotec) a cada pocillo a una concentración de 2 \mug/ml y se incubó durante una hora a temperatura ambiente. Tras el lavado, se añadió a cada pocillo estreptavidina conjugada con peroxidasa (Dimension Laboratories). Se evaluó la cantidad de IgE unida a los pocillos mediante la adición del sustrato enzimático, tetrametilbenzidina (TMB) al 10% (ADI Diagnostics) en agua con peróxido de hidrógeno al 0,005% (Fisher Scientific). La reacción se detuvo tras diez minutos con ácido sulfúrico 1 M (Fisher Scientific). Se midió la absorbancia de los pocillos a 450 nm con una corrección de fondo a 540 nm en un lector de microplacas Multiskan MCC 340 Mkll (Flow Laboratories). Se cuantificaron los niveles séricos de IgE mediante calibración de las absorbancias de la muestra frente a una curva estándar generada mediante dilución seriada de proteína IgE de mieloma murino corrida en cada placa. Se calcularon las medias geométricas e intervalos de confianza al 95% para cada grupo de tratamiento y los grupos se compararon utilizando la prueba t de Student y p<0,05.
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Ejemplo 6
El presente Ejemplo describe la determinación de inmunoglobulinas IgGF específicas de ovoalbúmina.
Se determinaron los títulos de IgE específicos de ovoalbúmina en los sueros de ratones inmunizados, mediante la utilización de una EIA indirecta de captura de antígenos. Brevemente, se recubrieron microplacas Nunc Maxisorp (Gibco/BRL) con una fracción de IgG de conejo antiovoalbúmina (Cappel Laboratories). Las placas se incubaron durante la noche a temperatura ambiente. Al día siguiente, tras el lavado en PBS-T, las placas se bloquearon con una solución de leche desnatada en polvo al 0,1% diluida en PBS-T durante una hora a temperatura ambiente. A continuación, se añadió una solución de ovoalbúmina diluida hasta 10 \mug/ml en tampón carbonato 50 mM, pH 9,6, en volúmenes de 100 \mul. Tras una incubación de una hora a temperatura ambiente, la solución de ovoalbúmina se lavó de las placas. A continuación, las muestras de suero murino se diluyeron seriadamente tres veces en PBS-T a una dilución inicial de 1:40 y una dilución final de 1:87.480. Se añadieron muestras de 100 ml por pocillo y se incubaron durante la noche a 4ºC. Tras el lavado al día siguiente, se detectaron los anticuerpos IgE específicos de ovoalbúmina unidos a las placas utilizando un anticuerpo monoclonal IgE de rata antirratón biotinilado (Clon LO-ME-2, Serotec) diluido hasta 2 \mug/ml en PBS-T. Tras una incubación adicional de una hora a temperatura ambiente, dicho anticuerpo se desprendió mediante lavado y se añadió a cada pocillo estreptavidina conjugada con peroxidasa (Vector Laboratories) a una concentración de 500 ng/ml. Se detectó la cantidad de IgE específica de ovoalbúmina en las muestras de suero murino mediante la adición del sustrato peroxidasa, tetrametilbenzidina (TMB) al 10% (ADI Diagnostics) en peróxido de hidrógeno al 0,005%. Se permitió que se desarrollase el color en los pocillos durante quince minutos y se detuvieron las reacciones mediante la adición de 100 \mul de ácido sulfúrico 1 M (Fisher Scientific). Se midió la absorbancia de los pocillos en un lector de microplacas (Multiskan MCC 340 MkII, Flow Laboratories) a 450 nm con una lectura a 540 nm para la corrección de fondo. Se definieron los títulos reactivos como la última dilución a la que el valor de absorbancia de la muestra de ensayo era equivalente a la media de los valores de absorbancia de un control sérico negativo más tres desviaciones estándar (134,139). Se calcularon las medias geométricas en datos transformados logarítmicamente y se expresaron con intervalos de confianza al 95%.
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Ejemplo 7
El presente Ejemplo describe la determinación de perfiles de citoquinas murinas.
Se determinaron los niveles de IL-4 y de IFN-\gamma en una EIA en sándwich. Brevemente, se recubrieron microplacas Nunc Maxisorp de 96 pocillos (Gibco/BRL) durante la noche a temperatura ambiente con anticuerpos monoclonales de rata monoespecíficos de citoquina. Estos anticuerpos se obtuvieron de Pharmingen y se derivaron de los clones respectivos siguientes: IL-4, clon 11B11, IL-5, IFN-\gamma, clon R4-6A2. Los anticuerpos monoclonales se diluyeron hasta una concentración de 2 \mug/ml en tampón carbonato 50 mM, pH 9,6. Al día siguiente las placas se lavaron en PBS-Tween 20 al 0,05% (PBS-T) y se bloquearon los sitios de unión no específica mediante la adición de una solución de albúmina sérica bovina al 1% (Sigma) diluida en PBS-T. Tras la incubación durante una hora a temperatura ambiente, se lavó el bloqueo en exceso de las palcas y se añadieron sobrenadantes de cultivo no diluidos a los pocillos por duplicado. Se diluyeron los estándares recombinantes apropiados para cada citoquina (IL-4 recombinante obtenido de Pharmingen, IFN-\gamma recombinante adquirido de Genzyme) hasta las concentraciones apropiadas (concentración inicial: 100 ng/ml o 1.000 ng/ml para la EIA de IL-10) y se diluyeron seriadamente tres veces en RPM 1640 (Sigma) que contenía suero fetal bovino (FBS) al 10%. Los estándares se sembraron en placas en volúmenes de 100 \mul/pocillo y las microplacas se incubaron durante la noche a 4ºC. Tras un lavado vigoroso en PBS-T, las citoquinas unidas se detectaron utilizando un anticuerpo monoclonal biotinilado específico para cada citoquina y diluido hasta una concentración de 2 \mug/ml en PBS-T. Los anticuerpos se obtuvieron de Pharmingen y se derivaron a partir de los clones siguientes: IL-4 clon BVD6-24G2, IFN-\gamma, clon XMG1.2. Tras una etapa de incubación de una hora a temperatura ambiente, se añadió una preparación de estreptavidina conjugada con peroxidasa (Vector Laboratories) diluida hasta una concentración de 500 ng/ml. Se llevó a cabo un lavado final seguido de una incubación de una hora a temperatura ambiente de la preparación de estreptavidina. Las placas se revelaron mediante la adición del sustrato, TMB al 10% en peróxido de hidrógeno al 0,05% en agua (Fischer Scientific). Se dejó que continuasen las reacciones hasta alcanzar una intensidad de color adecuada y se detuvieron mediante la adición de 100 \mul/pocillo de una solución de ácido sulfúrico 1 M (Fisher Scientific). Se leyeron las absorbancias de los pocillos de reacción a doble longitud de onda (450 nm y 540 nm) en un lector de microplacas Multiskan MCC 340 MkII (Flow Laboratories).
Se cuantificaron las concentraciones de citoquinas en los sobrenadantes mediante calibración de las absorbancias de las muestras frente a las absorbancias de los estándares de concentraciones conocidas utilizando el algoritmo de ajuste de curva logística con un coeficiente de correlación mínima de 99,9%. Se utilizó ELISA+paquete de software (Meddata) para cuantificar las cantidades de citoquinas presentes en los sobrenadantes basándose en las curvas estándares generadas en cada placa.
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Ejemplo 8
El presente Ejemplo describe las respuestas inmunológicas celulares específicas de antígeno.
Se obtuvieron esplenocitos murinos el día 28 a partir ratones BALB/c inmunizados con vacuna. Se disociaron los bazos en una suspensión unicelular y se lavaron tres veces en un medio RPMI 1640 (Sigma). Se llevó a cabo un recuento celular utilizando el procedimiento de exclusión de azul tripán y las células se ajustaron a una concentración de 2x10^{6} células/ml. Los antígenos (toxoide pertussis, pertactina, FHA, aglutinógenos y toxoides diftérico y tetánico no adsorbido con alumbre se diluyeron hasta una concentración de 5 \mug/ml en medio RPMI 1640 que contenía suero de feto bovino al 10%. A continuación, los antígenos se diluyeron seriadamente dos veces hasta una concentración de 78 ng/ml. Se añadieron a continuación las células a cada pocillo hasta una concentración final de 1x10^{5} células/pocillo. Los cultivos se dejaron incubando a 37ºC en un incubador de 5% de CO_{2} durante 72 horas. Al final de este periodo, se añadió a las células un pulso de 0,5 \muCi/pocillo de timidina tritiada (Amersham) diluidas en PBS estéril (Sigma). Tras una incubación adicional de 18 horas, las células se recolectaron sobre papel de filtro de fibra de vidrio utilizando un recolector de 96 pocillos (Canberra Packard) y se leyeron los pulsos radioactivos en un contador beta Matrix 96 (Canberra Packard). Los resultado se expresaron como índices de estimulación que se calcularon mediante división de las medias de los recuentos de ensayo por las medias de los recuentos de fondo en la placa. Se sometió a ensayo cada muestra por triplicado.
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Ejemplo 9
El presente Ejemplo describe la capacidad de los anticuerpos de neutralizar la toxina pertussis en el ensayo de neutralización de células CHO.
La capacidad de los anticuerpos inducida por las vacunas de pertussis de neutralizar la toxina pertussis se evaluó en el ensayo de células CHO tal como describen Granstrom et al. (ref. 47). Se definió el título de neutralización como la última dilución de anticuerpo a la que no podían observarse efectos morfológicos significativos. Los resultados se expresaron como títulos de neutralización recíprocos.
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Ejemplo 10
El presente Ejemplo ilustra la utilización de holotoxina pertussis genéticamente destoxificada para proporcionar protección profiláctica frente al desarrollo de tumores.
De esta manera, se utilizó el modelo de melanoma de ratón B16 (ref. 54) para evaluar la efectividad de K9G129 como adyuvante en la inmunoterapia del cáncer. Se inyectaron subcutáneamente células de melanoma B16 de cepa B16-F1 singénica en ratones C57B1/6, aparecieron tumores tras aproximadamente diez días y crecieron progresivamente de manera exponencial. La aparición de tumores era directamente proporcional a la dosis de células inyectada, por ejemplo los tumores se formaron con mayor antelación al inyectar en los ratones 10^{6} células que al inyectar 10^{4} células. Se pudo retrasar la formación de tumores mediante la inmunización de los ratones con células de melanoma B16 que habían sido previamente irradiadas con 10.000 rads. Este retraso también era dependiente de la dosis. La inmunización con 10^{6} células irradiadas causó un mayor retraso de la aparición de tumores que la inmunización con 10^{5} células irradiadas, al retar posteriormente los ratones con 10^{5} células vivas. La inmunización con 10^{4} células irradiadas no causó ningún retraso significativo del crecimiento tumoral.
La efectividad de K9G129 como adyuvante se sometió a ensayo mediante la medición de la capacidad de retrasar el crecimiento tumoral al combinarlo con 10^{4} células irradiadas en un experimento de inmunización. Se inmunizaron seis grupos de ratones con cinco ratones por grupo con:
1)
medio de cultivo celular (control)
2)
10^{4} células irradiadas
3)
10^{4} células irradiadas + 1 \mug de K9G129
4)
10^{4} células irradiadas + 5 \mug de K9G129
5)
10^{4} células irradiadas + 10 \mug de K9G129
6)
10^{4} células irradiadas + CFA (adyuvante completo de Freund).
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Los ratones recibieron un refuerzo de la misma manera dos semanas después y posteriormente, dos semanas después del refuerzo, se retaron con 10^{5} células de melanoma B16 vivas. Se realizó un seguimiento de la aparición de tumores y se midió el tamaño de los tumores en crecimiento con un calibrador, registrando tanto la longitud como la anchura. Se calculó el volumen de los tumores mediante la aplicación de estas mediciones a la fórmula de un elipsoide.
K9G129 resultó efectivo de una manera dependiente de la dosis en el retraso de la aparición de crecimiento tumoral. Treinta días después del reto con 10^{5} células de melanoma vivas, no había ratones sin tumores en los grupos que no habían recibido inmunización (grupo 1), que habían recibido únicamente células irradiadas (grupo 2) o que habían recibido células irradiadas con CFA (grupo 6). Tampoco había ratones libres de tumores en el grupo que había recibido células irradiadas con 1 \mug de K9G129 (grupo 3). Sin embargo, había dos y cuatro ratones, respectivamente, que no presentaban tumores, de los grupos que habían recibido células irradiadas con 5 \mug y 10 \mug de K9G129 (grupos 4 y 5) (fig. 7). Estos resultados demuestran que se produce un gran retraso en la aparición de tumores mediada por las dos concentraciones más altas de K9G129.
Incluso la concentración más baja de K9G129 utilizada causó un retraso de la aparición de tumores. En cuatro de cinco ratones del grupo 3 (células irradiadas + 1 \mug de K9G129) se inició la aparición de tumores después de que se iniciase el crecimiento de tumores en los ratones que habían sido inmunizados únicamente con células irradiadas (grupo 2) (fig. 8). La efectividad de K9G129 en el retraso del crecimiento tumoral resulta demostrada adicionalmente por la comparación de los volúmenes tumorales de ratones individuales entre los diversos grupos, 22 días después del reto con células de melanoma vivas. Los tumores eran no existentes o sus tamaños eran generalmente menores en los ratones que habían sido inmunizados con células irradiadas y K9G129 que en ratones inmunizados con células irradiadas únicamente o conjuntamente con CFA (fig. 9).
Estos resultados indican que K9G129 puede actuar como adyuvante en la inmunoterapia del cáncer, incrementando la respuesta inmunológica contra las células tumorales.
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Ejemplo 11
El presente Ejemplo describe la generación de una respuesta de Th1 frente a un inmunógeno con adición como adyuvante de análogo de S1 de toxina pertussis (K9G129).
Uno de los factores clave implicados en la potenciación de las diferentes subclases de inmunoglobulina, incluyendo IgE, es la presencia de mediadores solubles conocidos como citoquinas. El control de la producción de IgE se encuentra regulado por una diversidad de citoquinas que no sólo presentan funciones efectoras directas, tales como la inducción de cambios de isotipo de inmunoglobulina, sino que también actúan regulando cruzadamente la producción de las demás citoquinas. En el ratón, IL-4 actúa no sólo induciendo cambios de isotipo de IgE y de IgG1, sino que también actúa inhibiendo la secreción de IgM, IgG3, IgG2b e IgG2a (ref. 48). Por otra parte, IFN-\gamma actúa estimulando la producción de IgG2a e IgG3, inhibiendo simultáneamente la síntesis de IgG1, IgG2b e IgE (ref. 48).
En un esfuerzo por organizar y racionalizar los múltiples efectos de regulación cruzada de las citoquinas, se ha descrito un sistema para describir los diversos patrones de secreción de citoquinas (ref. 49). Mossmann y Coffman (ref. 49) han definido dos subgrupos diferentes de células T CD4^{+} murinos basándose en sus patrones diferenciales de secreción de citoquinas. Utilizando clones de células T de largo plazo, pudieron mostrar que un grupo de células, definido como Th2, secretaba IL-4, IL-5 e IL-10, mientras que otro grupo de células, definido como Th1, secretaba IL-1, IFN-\gamma y TNF-\beta. Estos dos perfiles de citoquinas diferentes también se correlacionaron con la producción de inmunoglobulinas en el aspecto de que los clones de Th1 proporcionan asistencia a los linfocitos B en la producción de IgG2a, mientras que los clones Th2 estimulan la secreción de IgG1 e IgE por parte de las células B (48, 50, 51). Un trabajo posterior por Romagnani y colaboradores demostró la existencia de estos subgrupos de células T en seres humanos también (ref. 52).
Aunque la diferenciación inicial de los perfiles de citoquinas Th1/Th2 se definió basándose en los patrones de citoquinas in vitro de los clones individuales de células T, las definiciones se han extendido para describir los fenotipos resultantes de la inmunización o la infección (refs. 48, 53). Estos fenotipos no son tan francamente polares como los observados en el análisis clonal original y se encuentran definidos por una diversidad de citoquinas diferentes. De esta manera, una respuesta fenotípica Th1 se caracteriza por un incremento significativo de las citoquinas de tipo Th1 (proporciones IFN-\gamma:IL-4 más altas) respecto a los fenotipos de respuesta inmunológica Th2. Esta clasificación también se extiende a los perfiles de subclases de inmunoglobulina específicos de antígeno en los que los fenotipos Th1 presentan proporciones IgG2a:IgE más altas que las respuestas de tipo Th2.
La figura 5 muestra el perfil de citoquinas en ratones inmunizados con ovoalbúmina y con adyuvante PPD y PT (K9G129). PPD es un adyuvante que produce una respuesta inmunológica Th1.
Se obtuvieron esplenocitos de ratones inmunizados con ovoalbúmina conjuntamente con S1 de rPT (K9G129) o PPD como adyuvantes. Las células de bazo de cuatro ratones en cada grupo de tratamiento se agruparon y se estimularon nuevamente in vitro con ovoalbúmina sola (sin adyuvante). A continuación, se recolectaron los sobrenadantes de estos cultivos y se determinaron mediante EIA los niveles de IFN-\gamma e IL-4. Se obtuvieron proporciones IFN-\gamma:IL-4 similares a partir de cultivos derivados de ratones inmunizados con S1(K9G129) o PPD como adyuvante. Tal como se ha indicado anteriormente, una proporción de citoquinas IFN-\gamma:IL-4 más alta es característica de una respuesta inmunológica Th1.
La figura 6 muestra las respuestas de IgG2a e IgE específicas de ovoalbúmina de ratones BALB/c inmunizados con ovoalbúmina y análogo de S1(K9G129) de PT o PPD como adyuvantes. El gráfico de columnas indica que la inmunización con el análogo de S1(K9G129) de PT resultó en proporciones IgG2a:IgE específicas de ovoalbúmina similares a las obtenidas tras la inmunización con PPD. Tal como se ha indicado anteriormente, una proporción IgG2a:IgE elevada es característica de una respuesta inmunológica Th1. Los resultados en las figuras 5 y 6 indican, de esta manera, que la adición de adyuvante PT(K9G129) produce una respuesta inmunológica Th1 en ratones.
Sumario de la exposición
Como sumario de la presente exposición, la presente invención proporciona nuevas composiciones y preparaciones inmunogénicas en las que se utiliza una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada que también puede ser inmunogénica, como adyuvante proteínico en lugar de adyuvantes extrínsecos convencionales, particularmente alumbre, para conseguir una respuesta inmunológica modulada frente a un antígeno asociado al cáncer sin los efectos secundarios adversos del alumbre.
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(Tabla pasa a página siguiente)
TABLA 1a Mutaciones introducidas en la toxina Pertussis
1
TABLA 1a (continuación)
2
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TABLA 1b Caracterización in vitro de los análogos de la toxina pertussis obtenidos a partir de la B. Parapertussis recombinante
3
TABLA 1b (continuación)
4
TABLA 1b (continuación)
5
TABLA 2 Residuos aminoácidos funcionales en la toxina pertussis para la mutación
6
TABLA 3 Inmunogenicidad del componente de la toxina Pertussis de una vacuna acelular DTP y una vacuna DTP acelular que contiene un análogo de la PT destoxificado genéticamente
7
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Claims (30)

1. Preparación inmunogénica que comprende los componentes siguientes para la administración simultánea, separada o secuencial:
(i)
por lo menos un antígeno asociado al cáncer; y
(ii)
una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que por lo menos uno de entre Arg^{9}, Arg^{13}, Trp^{26}, Arg^{58} y Glu^{129} de la subunidad S1 de la holotoxina ha sido eliminado o sustituido, para proporcionar una respuesta inmunológica con adyuvante contra dicho antígeno o antígenos asociados a cáncer coadministrado con dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada por la misma vía, permitiendo dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada la adición de adyuvante en ausencia de un adyuvante extrínseco, para la provisión de dicha respuesta inmunológica con adyuvante.
2. Preparación inmunogénica según la reivindicación 1, en la que dicho antígeno asociado al cáncer es un antígeno asociado a melanoma, cáncer de vejiga, pulmón, cervical o prostático.
3. Preparación inmunogénica según la reivindicación 1 ó 2, en la que las células tumorales inactivadas o la fracción membranal de las mismas proporcionan dicho antígeno asociado al cáncer.
4. Preparación inmunogénica según la reivindicación 3, en la que dichas células tumorales se inactivan mediante irradiación.
5. Preparación inmunogénica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada es inmunoprotectora.
6. Preparación inmunogénica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se eliminan y sustituyen múltiples aminoácidos en dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada.
7. Preparación inmunogénica según la reivindicación 6, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1) ARG^{9}, GLU^{129}.
8. Preparación inmunogénica según la reivindicación 7, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1) ARG^{9} sustituido por LYS^{9} y GLU^{129} por GLY^{129}.
9. Preparación inmunogénica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha respuesta inmunológica se selecciona de entre una respuesta humoral, una respuesta celular y una respuesta tanto humoral como celular.
10. Preparación inmunogénica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicha respuesta inmunológica modulada se selecciona de entre una respuesta de IgG aumenta, una respuesta celular y tanto una respuesta de IgG aumentada como celular.
11. Composición que comprende:
(i)
por lo menos un antígeno asociado al cáncer; y, para la administración por la misma vía,
(ii)
una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que por lo menos uno de entre Arg^{9}, Arg^{13}, Trp^{26}, Arg^{58} y Glu^{129} de la subunidad S1 de la holotoxina ha sido eliminado o sustituido, para la utilización como un producto farmacéutico para proporcionar una respuesta inmunológica con adyuvante a dicho por lo menos un antígeno asociado al cáncer, presentando dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada capacidad de adyuvante en ausencia de un adyuvante extrínseco, para proporcionar dicha respuesta inmunológica con adyuvante.
12. Composición según la reivindicación 11, en la que dicho antígeno asociado al cáncer es un antígeno asociado a melanoma, cáncer de vejiga, pulmón, cervical o prostático.
13. Composición según la reivindicación 11 ó 12, en la que las células tumorales inactivadas o una fracción membranal de las mismas proporcionan dicho antígeno asociado al cáncer.
14. Composición según la reivindicación 13, en la que dichas células tumorales se inactivan mediante irradiación.
15. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en la que dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada es inmunoprotectora.
16. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en la que se eliminan o sustituyen múltiples aminoácidos en dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada.
17. Composición según la reivindicación 16, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1) ARG^{9}, GLU^{129}.
18. Composición según la reivindicación 17, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1)ARG^{9} sustituido por LYS^{9} y GLU^{129} por GLY^{129}.
19. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, en la que dicha respuesta inmunológica se selecciona de entre una respuesta humoral, una respuesta celular y una respuesta tanto humoral como celular.
20. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 19, en la que dicha respuesta inmunológica modulada se selecciona de entre una respuesta de IgG aumentada, una respuesta celular y una respuesta tanto de IgG aumentada como celular.
21. Utilización de una holotoxina pertussis genéticamente destoxificada en la que se ha eliminado o sustituido por lo menos uno de entre Arg^{9}, Arg^{13}, Trp^{26}, Arg^{58} y Glu^{129} de la subunidad S1 de la holotoxina, para la preparación de un medicamento que comprende dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada, para proporcionar una respuesta inmunológica con adyuvante a por lo menos un antígeno asociado al cáncer coadministrado con dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada por la misma vía, presentando dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada capacidad adyuvante para proporcionar dicha respuesta inmunológica con adyuvante, en ausencia de un adyuvante extrínseco.
22. Utilización según la reivindicación 21, en la que dicho antígeno asociado al cáncer es un antígeno asociado a melanoma, cáncer de vejiga, pulmón, cervical o prostático.
23. Utilización según la reivindicación 21 ó 22, en la que células tumorales inactivadas o la fracción membranal de las mismas proporcionan dicho antígeno asociado al cáncer.
24. Utilización según la reivindicación 23, en la que dichas células tumorales se inactivan mediante irradiación.
25. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, en la que dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada es inmunoprotectora.
26. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, en la que se eliminan y sustituyen múltiples aminoácidos en dicha holotoxina pertussis genéticamente destoxificada.
27. Utilización según la reivindicación 26, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1)ARG^{9}, GLU^{129}.
28. Utilización según la reivindicación 27, en la que dichos múltiples aminoácidos son (S1)ARG^{9} sustituido por LYS^{9} y GLU^{129} por GLY^{129}.
29. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 28, en la que dicha respuesta inmunológica se selecciona de entre una respuesta humoral, una respuesta celular y una respuesta tanto humoral como celular.
30. Utilización según cualquiera de las reivindicaciones 21 a 29, en la que dicha respuesta inmunológica modulada se selecciona de entre una respuesta de IgG aumentada, una respuesta celular y una respuesta tanto de IgG aumentada como celular.
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