ES2329220T3 - Variantes mutantes del factor de crecimiento similar a insulina (igf) i. - Google Patents
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Abstract
Una variante de IGF-1 que comprende una alanina en posición 3.
Description
Variantes mutantes del factor de crecimiento
similar a insulina (IGF) I.
Esta invención se refiere a moléculas útiles
como agonistas de los factores de crecimiento similares a insulina
(IGF), así como a moléculas de insulina similares a IGF. Más
particularmente, estas moléculas inhiben la interacción de un IGF o
insulina con una o más de las proteínas de unión a IGF. Dichas
moléculas pueden usarse, por ejemplo, en cualquier método en el que
se usen los IGF o insulinas, por ejemplo, en el tratamiento de
trastornos hiperglucémicos, relacionados con la obesidad,
neurológicos, cardiacos, renales, inmunológicos y anabólicos.
Los factores de crecimiento similares a insulina
I y II (IGF-I e IGF-II,
respectivamente) median múltiples efectos in vivo,
incluyendo la proliferación celular, la diferenciación celular, la
inhibición de la muerte celular y la actividad similar a insulina
(revisados en Clark y Robinson, Cytokine Growth Factor Rev., 7:
65-80 (1996); Jones y Clemmons, Endocr. Rev., 16:
3-34 (1995)). La mayoría de estas respuestas
mitógenas y metabólicas se inician por activación del receptor de
IGF-I, un
\alpha_{2}\beta_{2}-heterotetrámero
estrechamente relacionado con el receptor de insulina (McInnes y
Sykes, Biopolv., 43: 339-366 (1998); Ullrich et
al., EMBO J., 5: 2503-2512 (1986)). Ambas
proteínas son miembros de la superfamilia de receptores tirosina
quinasa y comparten cascadas de señalización intracelular comunes
(Jones y Clemmons, anteriormente). Se han aislado receptores
híbridos de IGF-insulina pero se desconoce su
función. Los receptores de IGF-I e insulina se unen
a sus ligandos específicos con afinidad nanomolar. El
IGF-I y la insulina pueden presentar reacciones
cruzadas con sus receptores no afines respectivos, aunque a una
afinidad 100-1000 veces menor (Jones y Clemmons,
anteriormente). Se ha descrito recientemente la estructura
cristalina que describe parte de la porción extracelular del
receptor de IGF-I (Garrett et al., Nature,
394: 395-399 (1998)).
A diferencia de la insulina, la actividad y la
semivida de IGF-I están moduladas por seis proteínas
de unión a IGF-I (IGFBP 1-6) y
quizá además por una clase de proteínas más distantemente
relacionadas (Jones y Clemmons, anteriormente; Baxter et
al., Endocrinology, 139: 4036 (1998)). Las IGFBP pueden inhibir
o potenciar la actividad de IGF dependiendo de si están solubles o
asociadas a membrana celular (Bach y Rechler, Diabetes Reviews, 3:
38-61 (1995)). Las IGFBP se unen a
IGF-I e IGF-II con afinidades y
especificidades variables (Jones y Clemmons, anteriormente; Bach y
Rechler, anteriormente). Por ejemplo, la IGFBP-3 se
une a IGF-I e IGF-II con una
afinidad similar, mientras que la IGFBP-2 y la
IGFBP-6 se unen a IGF-II con una
afinidad mucho mayor que con la que se unen a IGF-I
(Bach y Rechler, anteriormente; Oh et al., Endocrinology,
132, 1337-1344
(1993)).
(1993)).
Las IGFBP clásicas tienen una masa molecular que
varía entre 22-31 kDa y contiene un total de
16-20 cisteínas en sus dominios amino- y
carboxi-terminales conservados (Bach y Rechler,
anteriormente; Clemmons, Cytokine Growth Factor Rev., 8:
45-62 (1997); Martin y Baxter, Curr. Op. Endocrinol.
Diab., 16-21 (1994)). El dominio central que
conecta ambas regiones ricas en cisteína está sólo débilmente
conservado y contiene los sitios de escisión para proteasas
específicas de IGFBP (Chemausek et al., J. Biol. Chem., 270:
11377-11382 (1995); Clemmons, anteriormente;
Conover, Prog. Growth Factor Res., 6: 301-309
(1995)). Puede conseguirse una regulación adicional de las IGFBP
mediante fosforilación y glicosilación (Bach y Rechler
anteriormente; Clemmons, anteriormente). No existe una estructura
de alta resolución disponible para ningún miembro intacto de la
familia de IGFBP. Sin embargo, se han descrito recientemente las
estructuras de RMN de dos fragmentos N-terminales de
IGFBP-5 que conservan la actividad de unión a IGF
(Kalus et al., EMBO J., 17: 6558-6572
(1998)).
El IGF-I es una proteína de
cadena sencilla de 70 aminoácidos con alta homología con la
proinsulina. A diferencia de los otros miembros de la superfamilia
de la insulina, la región C del IGF no se elimina proteolíticamente
después de la traducción. Se han descrito las estructuras de RMN en
solución de IGF-I (Cooke et al.,
Biochemistry, 30: 5484-5491 (1991); Hua et
al., J. Mol. Biol., 259: 297-313 (1996)),
mini-IGF-I (una variante modificada
por ingeniería genética que carece de la cadena C; DeWolf et
al., Protein Science, 5: 2193-2202 (1996)) e
IGF-II (Terasawa et al., EMBO J., 13:
5590-5597 (1994); Torres et al., J. Mol.
Biol., 248: 385-401 (1995)). Generalmente está
aceptado que se usan epítopos diferentes sobre IGF-I
para unirse a proteínas receptores y de unión. Se ha demostrado en
modelos animales que mutantes de IGF inactivos para receptor son
capaces de desplazar el IGF-I endógeno de las
proteínas de unión y de este modo generar un efecto neto de
IGF-I in vivo (Loddick et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 95: 1894-1898 (1998); Lowman
et al., Biochemistry, 37: 8870-8870 (1998)).
Aunque los restos Y24, Y29, Y31 e Y60 están implicados en la unión a
receptor, los mutantes de IGF de los mismos todavía se unen a IGFBP
(Bayne et al., J. Biol. Chem., 265:
15648-15652 (1990); Bayne et al., J. Biol.
Chem., 264: 11004-11008 (1989); Casciere et
al., Biochemistry, 27: 3229-3233 (1988); Lowman
et al., anteriormente).
Además, se ha descubierto que una variante
denominada
(1-27,gly^{4},38-70)-hIGF-I,
en la que los restos 28-37 de la región C del
IGF-I humano se sustituyen por un puente de glicina
de cuatro restos, se une a IGFBP pero no a receptores de IGF (Bar
et al., Endocrinology, 127: 3243-3245
(1990)).
Una multitud de estudios de mutagénesis han
abordado la caracterización del epítopo de unión a IGFBP en
IGF-I (Bagley et al., Biochem. J., 259:
665-671 (1989); Baxter et al., J. Biol.
Chem., 267: 60-65 (1992); Bayne et al., J.
Biol. Chem., 263: 6233-6239 (1988); Clemmons et
al., J. Biol. Chem., 265: 12210-12216 (1990);
Clemmons et al., Endocrinology, 131: 890-895
(1992); Oh et al., anteriormente). En resumen, se descubrió
que los restos N-terminales 3 y 4 y la región
helicoidal que comprende los restos 8-17 eran
importantes para la unión a las IGFBP. Además, se ha identificado
un epítopo que implica a los restos 49-51 en la
unión a IGFBP-1, -2 y -5 (Clemmons et al.,
Endocrinology, anteriormente, 1992). Además, se demostró que una
forma truncada de IGF-1 de origen natural que
carece de los tres primeros aminoácidos N-terminales
(denominada
des(1-3)-IGF-I)
se unía a IGFBP-3 con una afinidad 25 veces menor
(Heding et al., J. Biol. Chem., 271:
13948-13952 (1996); Patentes de Estados Unidos Nº
5.077.276; 5.164.370; 5.470.828).
En un intento por caracterizar las
contribuciones a la unión de restos aminoacídicos expuestos en la
hélice N-terminal, se construyeron varios mutantes
de alanina de IGF-I (Jansson et al.,
Biochemistry, 36: 4108-4117 (1997)). Sin embargo,
los espectros de dicroísmo circular de estas proteínas mutantes
mostraban cambios estructurales en comparación con
IGF-I de tipo silvestre, haciendo difícil asignar
con claridad contribuciones a la unión con IGFBP a las cadenas
laterales mutadas. Se adoptó una estrategia diferente en un estudio
muy reciente en el que el epítopo de unión a
IGFBP-1 en IGF-I se sondó mediante
espectroscopía de RMN heteronuclear (Jansson et al., J.
Biol. Chem., 273: 24701-24707 (1998)). Los autores
identificaron además que los restos R36, R37 y R50 estaban
implicados en la unión a IGFBP-1.
Se han descrito otras variantes de
IGF-I. Por ejemplo, en la bibliografía de patentes,
el documento WO 96/33216 describe una variante truncada que tiene
los restos 1-69 del IGF-I auténtico.
El documento EP 742.228 describe superagonistas de
IGF-I de dos cadenas que son derivados del
IGF-I de cadena sencilla de origen natural que
tiene un dominio C abreviado. Los análogos de IGF-I
son de la fórmula: BC^{n},A donde B es el dominio B de
IGF-I o un análogo funcional del mismo, C es el
dominio C de IGF-I o un análogo funcional del mismo,
n es el número de aminoácidos en el dominio C y es de
aproximadamente 6 a aproximadamente 12 y A es el dominio A de
IGF-I o un análogo funcional del mismo.
Además, Cascieri et al., Biochemistry,
27: 3229-3233 (1988) describe cuatro mutantes de
IGF-I, teniendo tres de ellos una afinidad reducida
con el receptor de IGF Tipo 1. Estos mutantes son:
(Phe^{23},Phe^{24},Tyr^{24})IGF-I (que
es equipotente al IGF-I humano en su afinidad con
los receptores de IGF Tipos 1 y 2 y de insulina),
(Leu^{24})IGF-I y
(Ser^{24})IGF-I (que tienen una afinidad
menor que el IGF-I con el receptor de IGF Tipo 1
placentario humano, el receptor de insulina placentario y el
receptor de IGF Tipo 1 de células de rata y ratón) y desoctapéptido
(Leu^{24})IGF-I (en el que la pérdida de
aromaticidad en la posición 24 se combina con la deleción de la
región D carboxilo-terminal de
hIGF-I, que tiene menor afinidad que el
(Leu^{24})IGF-I por el receptor Tipo 1 y
mayor afinidad por el receptor de insulina). Estos cuatro mutantes
tienen afinidades normales por proteínas de unión séricas
humanas.
Bayne et al., J. Biol. Chem., 264:
11004-1008 (1988) describe tres análogos
estructurales de IGF-I:
(1-62)IGF-I, que carece de
la región D carboxilo-terminal de 8 aminoácidos de
IGF-I;
(1-27,Gly^{4},38-70)IGF-I,
en el que los restos 28-37 de la región C de
IGF-I se sustituyen por un puente de glicina de
cuatro restos; y
(1-27,Gly^{4},38-62), con una
sustitución de glicina en la región C y una deleción en la región D.
Peterkofsky et al., Endocrinology, 128:
1769-1779 (1991) describe datos que usan el mutante
Gly^{4} de Bayne et al., anteriormente, Vol. 264. La
Patente de Estados Unidos Nº 5.714.460 se refiere al uso de
IGF-I o de un compuesto que aumente la concentración
activa de IGF-I para tratar lesiones neurales.
Cascieri et al., J. Biol. Chem., 264:
2199-2202 (1989) describe tres análogos de
IGF-I en los que se sustituyen restos específicos
en la región A de IGF-I con los restos
correspondientes en la cadena A de insulina. Los análogos son:
(Ile^{41},Glu^{45},Gln^{46},Thr^{49},Ser^{50},Ile^{51},Ser^{53},Tyr^{55},Gln^{56})IGF-I,
un mutante de cadena A en el que el resto 41 se cambia de treonina
a isoleucina y se sustituyen los restos 42-56 de la
región A;
(Thr^{49},Ser^{50},Ile^{51})IGF-I; y
(Tyr^{55},Gln^{56})
IGF-I.
IGF-I.
El documento WO 94/04569 describe una molécula
de unión específica distinta de una IGFBP natural que es capaz de
unirse a IGF-I y puede aumentar la actividad
biológica de IGF-I. El documento WO98/45427
publicado el 15 de octubre de 1998 y Lowman et al.,
anteriormente, describen agonistas de IGF-I
identificados por presentación en fagos. Además, el documento WO
97/39032 describe inhibidores de ligando de IGFBP y métodos para su
uso.
Existen diversas formas de insulina humana en el
mercado que difieren en la duración de la acción y el comienzo de
la acción, pero que tienen la secuencia humana nativa. Jens Brange,
Galenics of Insulin, The Physico-chemical and
Pharmaceutical Aspects of Insulin and Insulin Preparations
(Springer-Verlag, Nueva York, 1987), páginas
17-40. La insulina Regular es una solución neutra
transparente que contiene insulina hexamérica. Es de acción corta,
su comienzo de acción se produce a las 0,5 horas después de la
inyección y la duración de la acción es de aproximadamente
6-8 horas. La insulina NPH (Protamina Neutra de
Hagedorn), también denominada Insulina Isofánica, es una suspensión
cristalina de complejo de insulina-protamina. Estos
cristales contienen aproximadamente 0,9 moléculas de protamina y
dos átomos de cinc por hexámero de insulina. Dodd et al.,
Pharmaceutical Research, 12: 60-68 (1993). La
insulina NPH es una insulina de acción intermedia; su comienzo de
acción se produce en 1,5 horas y su duración de acción es de
18-26 horas. La insulina 70/30 está compuesta por
insulina NPH al 70% e insulina Regular al 30%. También existen
insulina Semilenta (precipitado amorfo de complejo de insulina con
cinc), insulina Ultralenta (suspensión cristalina de insulina con
cinc) e insulina Lenta (una mezcla 3:7 de partículas de insulina
amorfas y cristalinas). De los diversos tipos de insulinas
disponibles, las insulinas más ampliamente usadas son insulina NPH.
70/30 y Regular, que representan el 36%, 28% y 15%, respectivamente,
de las prescripciones de insulina en 1996.
El uso de tecnología de ADN recombinante y
química de péptidos ha permitido la generación de análogos de
insulina con una amplia diversidad de sustituciones de aminoácidos
y se han realizado modificaciones similares a IGF en insulina con
el fin de modificar la farmacocinética de la insulina (Brang et
al., Nature, 333: 679 (1988); Kang et al., Diabetes
Care, 14. 571 (1991); DiMarchi et al., "Synthesis of a
fast-acting insulin analog based upon structural
homology with insulin-like growth
factor-I", en: Peptides: Chemistry and Biology,
Proceedings of the Twelfth American Peptide Symposium, J. A. Smith
y J. E. Rivier, eds. (ESCOM, Leiden, 1992), págs.
26-28; Weiss et al., Biochemistry, 30: 7373
(1991); Howey et al., Diabetes, 40: (Sup 1) 423A (1991);
Slieker y Sundell, Diabetes, 40: (Sup 1) 168A (1991); Cara et
al., J. Biol. Chem., 265: 17820 (1990); Wolpert et al.,
Diabetes, 39 (Sup 1) 140A (1990); Bornfeldt et al.,
Diabetologia, 34: 307 (1991); Drejer, Diabetes/Metabolism Reviews,
8: 259 (1992); Slieker et al., Adv. Experimental Med. Biol.,
343: 25-32 (1994). Un ejemplo de dicho análogo de
insulina es insulina Humalog^{TM} (solución de insulina monomérica
de acción rápida como resultado de la reversión de los aminoácidos
Lys(B28) y Pro(B29) en la cadena B de insulina) que se
introdujo recientemente en el mercado por Eli Lilly and Company. Se
encuentra una revisión de los mutantes de insulina recientes en
ensayos clínicos y en el mercado en Barnett y Owens, Lancet, 349:
(1997).
Slieker et al., 1994, anteriormente,
describen la afinidad de unión de diversas variantes de IGF e
insulina a IGFBP, receptor de IGF y receptor de insulina y, en
particular, buscaban conferir la capacidad de unión a IGFBP a la
insulina a través de varias combinaciones de mutaciones, incluyendo:
(Phe^{38},Arg^{39},Ser^{40})insulina,
(Glu^{4},Gln^{16},Phe^{17})insulina y
(Glu^{4},Gln^{16},Phe^{17},Phe^{38},Arg^{39},Ser^{40})insulina
(la numeración de la insulina madura usada en este documento
consiste en la numeración consecutiva en la cadena B (restos
1-30), seguida de la numeración consecutiva en la
cadena A (restos 31-51); esto se corresponde con
los restos enumerados como 1-30 y los restos
66-86, respectivamente, de la proinsulina;
consúltese la Fig. 4 en este documento). Sin embargo, se descubrió
una afinidad solamente débil para estas variantes que se unen a las
proteínas de unión a IGF y se redujo la afinidad del receptor con la
insulina en comparación con la insulina de tipo silvestre (Slieker
et al., anteriormente).
Aunque publicaciones anteriores no pudieron
encontrar ninguna afinidad de la insulina por las proteínas de
unión, un grupo ha medido una débil afinidad de 251 +/- 91 nM de la
insulina por IGFBP-3 mediante experimentos de
BIAcore^{TM} (Heding et al., anteriormente):
Conover, C. A. Potentiation of
Insulin-Like Growth Factor (IGF) Action by
IGF-Binding Protein 3: Studies of Underlying
Mechanism. Endocrinology 1992; 130 (6): 3191-3199
describe una variante de IGF E3Q.
El documento WO 989/05822 describe variantes de
IGF E3G,Q,K,L,R.
King, R. et al. Production and
characterization of recombinant insulin-like growth
factor-I (IGF-I) and potent
analogues of IGF-I, with Gly or Arg substituted for
Glu3, following their expression in Escherichia coli as
fusion proteins. Journal of Molecular Endocrinology 1992; 8 (1):
29-41 describe variantes de IGF E3G y E3R.
A pesar de todos estos esfuerzos, la visión del
epítopo de unión a IGFBP en IGF-I puede continuar
siendo difusa y de una resolución reducida. Los estudios anteriores
implicaban más frecuentemente inserciones de regiones de insulina
homólogas en IGF-I o truncamientos proteicos (por
ejemplo,
des(1-3)-IGF-I),
sin diferenciar entre los efectos atribuidos a un plegamiento
erróneo y determinantes de la unión reales. La combinación de los
resultados de todos estos estudios se complica adicionalmente por el
hecho de que se usaron diferentes técnicas para analizar la
formación de complejo de las formas de IGF mutantes con las IGFBP,
variando de ensayos de unión de ligando radiomarcado a análisis
biodetectores.
Existe la necesidad en la técnica de moléculas
que actúen como agonistas de IGF o insulina y también de moléculas
que se unan a proteínas de unión a IGF con gran afinidad y
especificidad para fines terapéuticos o de diagnóstico.
Por consiguiente, en una realización, la
invención proporciona una variante de IGF-I que
comprende una alanina en la posición 3, en la que además se
sustituye un aminoácido en la posición 4, 5, 7, 10, 17, 23, 24, 25,
43, 49 ó 63, o cualquiera de dichos aminoácidos en combinación con
un aminoácido en cualquiera de las posiciones 12 ó 16, o tanto 12
como 16, del IGF-I humano de secuencia nativa, o
cualquier combinación de los mismos, con cualquier aminoácido en
dicha posición 7 con un resto de alanina, glicina o serina en
cualquier posición distinta de dicha posición 7.
En una realización preferida, los aminoácidos en
dichas posiciones 16 y 49 se sustituyen para obtener agentes de
unión a IGFBP-3. Otra realización preferida para
obtener agentes de unión a IGFBP-3 es una variante
que contiene mutaciones en las posiciones 3 y 7.
Se describe que la tirosina en dicha posición 24
puede sustituirse con leucina, o la tirosina en dicha posición 31
puede sustituirse con alanina, o pueden sustituirse ambas, para
alterar o impedir la unión a receptor. Más preferiblemente, pueden
sustituirse ambas tirosinas en dichas posiciones 24 y 31.
La invención describe una insulina similar a IGF
de semivida prolongada en la que se deleciona la fenilalanina en la
posición 1 de la proinsulina humana de secuencia nativa
(des(1)-proinsulina), o la glutamina en
posición 4 de la proinsulina humana de secuencia nativa se
sustituye con ácido glutámico, o la leucina en posición 17 de la
proinsulina humana de secuencia nativa se sustituye con
fenilalanina, o la fenilalanina en la posición 25 de la proinsulina
humana de secuencia nativa se sustituye con tirosina, o la tirosina
en la posición 26 de la proinsulina humana de secuencia nativa se
sustituye con fenilalanina, o la treonina en posición 73 de la
proinsulina humana de secuencia nativa se sustituye con
fenilalanina, o cualquier combinación de las mismas.
Preferiblemente, para la insulina similar a IGF,
los aminoácidos en dichas posiciones 4, 17, 26 y/o 73 pueden
sustituirse para generar mutantes específicos de
IGFBP-1, o el aminoácido en la posición 1 puede
delecionarse y los aminoácidos en las posiciones 25, 26 y/o 73
pueden sustituirse para generar mutantes específicos de
IGFBP-3.
En otra realización más, la invención describe
una insulina similar a IGF en la que se deleciona la fenilalanina
en posición 1 (des(1)-insulina), o la
glutamina en posición 4 de la insulina madura humana de secuencia
nativa se sustituye con ácido glutámico, o la leucina en posición
17 de la insulina madura humana de secuencia nativa se sustituye
con fenilalanina, o la fenilalanina en la posición 25 de la insulina
madura humana de secuencia nativa se sustituye con tirosina, o la
tirosina en posición 26 de la insulina madura humana de secuencia
nativa se sustituye con fenilalanina, o la treonina en posición 38
de la insulina madura humana de secuencia nativa se sustituye con
fenilalanina, o cualquier combinación de las mismas (Nota: la
numeración de la insulina madura usada en este documento se refiere
a la numeración consecutiva de la cadena B (restos
1-30), seguida de la numeración consecutiva en la
cadena A (restos 31-51)).
Pueden sustituirse aminoácidos de la insulina
madura anterior en las posiciones 4, 17, 26 y 38 para generar un
mutante que sea específico para IGFBP-1.
El aminoácido en la posición 1 de la insulina
madura anterior puede delecionarse y los aminoácidos de la insulina
madura anterior en las posiciones 25, 26 y 35 pueden sustituirse,
para generar un mutante que sea específico para
IGFBP-3.
También se proporciona en este documento una
composición que comprende uno de los péptidos descritos
anteriormente en un vehículo, preferiblemente un vehículo
farmacéuticamente aceptable. Preferiblemente, esta composición es
estéril.
Los usos de estos péptidos incluyen todos los
usos que liberen o potencien al menos una actividad biológica de
IGF o insulina exógenos o endógenos. Pueden usarse en el
tratamiento, la inhibición o la prevención de afecciones en las que
sea útil un IGF tal como IGF-I o insulina, es decir,
en el tratamiento de un trastorno de IGF o un trastorno de insulina
por administración de una cantidad eficaz del péptido a un mamífero,
como se describe a continuación.
Se describe adicionalmente en este documento un
método para aumentar los niveles séricos y tisulares de IGF o
insulina biológicamente activos en un mamífero que comprende
administrar al mamífero una cantidad eficaz de un péptido como se
ha descrito anteriormente. El mamífero es preferiblemente un ser
humano. También se describe cuando la administración del péptido,
si está mimetizando al IGF-1, preferiblemente en una
cantidad eficaz para producir un aumento de peso corporal, provoca
un aumento en el anabolismo del mamífero. Se describe además que se
efectúa un control de la glucemia en el mamífero después de que se
administre el péptido.
El péptido de este documento puede administrarse
en solitario o junto con otro agente, tal como GH, un péptido
liberador de GH (GHRP), un factor liberador de GH (GHRF), una
hormona liberadora de GH (GHRH), un secretagogo de GH, un IGF, un
IGF en combinación con una IGFBP, una IGFBP, GH en combinación con
una proteína de unión a GH (GHBP), insulina o un agente
hipoglucemiante (que incluye en la definición siguiente un agente
sensibilizante a la insulina tal como tiazolidinodiona).
Se describe un método para efectuar un control
de la glucemia en un mamífero que comprende administrar al mamífero
una cantidad eficaz de uno o más de los péptidos anteriores.
Preferiblemente, el péptido también puede reducir la secreción de
insulina plasmática y los niveles de glucosa en sangre en un
mamífero. También preferiblemente, el mamífero puede tener un
trastorno hiperglucémico tal como diabetes. Este método puede
comprender además administrar al mamífero una cantidad eficaz de un
agente hipoglucemiante o insulina.
También se describe un método para aumentar los
niveles séricos y tisulares de IGF biológicamente activo en un
mamífero o un método para aumentar el anabolismo en un mamífero, o
un método para controlar la glucemia en un mamífero, que comprende
administrar al mamífero una cantidad eficaz de la composición que
contiene el péptido de este documento.
También se contempla en este documento un kit
que comprende un recipiente que contiene una composición
farmacéutica que contiene el péptido de este documento e
instrucciones que indican al usuario cómo utilizar la composición.
Este kit puede comprender opcionalmente además un recipiente que
contiene una GH, un GHRP, un GHRF, una GHRH, un secretagogo de GH,
un IGF, un IGF formando un complejo con una IGFBP, una IGFBP, una GH
formando un complejo con una GHBP, insulina o un agente
hipoglucemiante.
Para la identificación de los péptidos de este
documento, se presentó monovalentemente IGF-I humano
en partículas de fagémido filamentoso (Patentes de Estados Unidos
Nº 5.750.373 y 5.821.047) y se realizó una mutagénesis mediante
alanina completa del mismo (Cunningham y Wells, Science, 244:
1081-1085 (1989); Patente de Estados Unidos Nº
5.834.250) mediante presentación en fagos
("turbo-barrido con alanina") (Cunningham et
al., EMBO J. 13: 2508-2515 (1994); Lowman,
Methods Mol. Biol., 87: 249-264 (1998)). Los
fagémidos con IGF mutante se usaron para cartografiar los
determinantes de unión en IGF-I para
IGFBP-1 e IGFBP-3. El barrido con
alanina pone de manifiesto determinantes de especificidad para
estas proteínas de unión, para generar variantes de IGF específicas
de proteína de unión o variantes de insulina que se unan
específicamente a IGFBP-1 o IGFBP-3
para modular su semivida de aclaramiento, mejorar su estabilidad
proteolítica o alterar su distribución tisular in vivo.
Estos mutantes también deberían ser útiles para cartografiar el
sitio de unión funcional para el receptor de IGF, cuya estructura
cristalina se ha descrito recientemente (Garrett et al.,
anteriormente). Además, puede ser de interés cartografiar los
epítopos de diversos anticuerpos de unión a IGF o de otros péptidos
o proteínas que se unen a IGF-I.
\vskip1.000000\baselineskip
Las Figuras 1A y 1B muestran un ELISA de fagos
de la variante, G1S-A70V IGF-I, que
se une a IGFBP-1 (Fig. 1A) e
IGFBP-3 (Fig. 1B). Se incubaron placas de
microtitulación recubiertas con IGFBP-1 (Fig. 1A) o
IGFBP-3 (Fig. 1B) 1 \mug/ml con partículas de
fago que presentaban G1S-A70V en presencia de las
cantidades indicadas de proteína competidora soluble,
IGFBP-1 (Fig. 1A) o IGFBP-3 (Fig.
1B). La concentración inhibidora semimáxima (CI_{50}) de
competidor, es decir, la concentración inhibidora de competidor que
daba como resultado una unión semimáxima del fagémido en ese
experimento particular, se indica para la IGFBP respectiva.
La Figura 2 muestra la pérdida o ganancia de
afinidad por IGFBP para los mutantes de IGF-1
ensayados mediante ELISA de fagos. Se muestran los valores
relativos de CI_{50}
(CI_{50mut}/CI_{50G1S-A70V}) de cada mutante de
alanina de IGF-I (cambios de afinidad de cada
mutante por las proteínas de unión con respecto a
IGF-I G1S-A70V) para
IGFPB-1 (barras rellenas) e IGFBP-3
(barras en blanco). Los datos se toman a partir de la Tabla I a
continuación. Los valores relativos de CI_{50} <1 indican
aumento de afinidad; valores >1 indican pérdida de afinidad. El
asterisco indica que estas variantes particulares no se presentaron
en fagos a juzgar por la unión de anticuerpos.
Las Figuras 3A y 3B muestran la especificidad de
unión de la variante de IGF-I F49A presentada en
fago con IGFBP-1 y -3, respectivamente, en un ELISA
de fagos competitivo. Se unieron partículas de fagémidos que
presentaban F49A (cuadrados) a placas recubiertos con
IGFBP-3 en presencia de las cantidades indicadas de
IGFBP-1 (Fig. 3A) o IGFBP-3 (Fig.
3B) solubles. El mismo experimento se realizó en paralelo con fagos
que presentaban la variante de IGF-I similar al
tipo silvestre G1S-A70V (círculos). Véanse las
Tablas I y II a continuación para valores de CI_{50} absolutos.
Los puntos de datos son la media \pm desviación típica, n = 2. Se
recubrieron placas inmunoabsorbentes con IGFBP-3 1
\mug/ml y se realizaron ELISA como se describe en los Ejemplos a
continuación usando fago de IGF-I de tipo silvestre
(WT, círculos) y fago de IGF-F49A (F49A, cuadrados)
en paralelo. Los experimentos se realizaron por duplicado y los
puntos de datos se muestran como media \pm desviación típica. Los
valores de CI_{50} del experimento real se indican en la
figura.
La Figura 4 describe un alineamiento de
secuencias de IGF-I humano de secuencia nativa
(denominado wtIGF) (SEC ID Nº: 1), proinsulina humana de secuencia
nativa (denominada proinsulina) (SEC ID Nº: 2) e insulina humana de
secuencia nativa (denominada insulina (cadena B) seguida de insulina
(cadena A)) (SEC ID Nº: 3). Los asteriscos y puntos indican la
identidad de secuencia y la similitud de secuencia, respectivamente,
en las posiciones aminoacídicas indicadas entre las tres
secuencias.
Las Figuras 5A-5D muestran un
análisis biodetector de la unión de IGFBP a variantes de
IGF-I inmovilizadas. Se muestran sensogramas para
la unión de IGFBP-1 (Figs. 5A, 5C) o
IGFBP-3 (Figs. 5B, 5D) a IGF-I de
tipo silvestre inmovilizado (Figs. 5A, 5B) o variante de IGF F49A
(Figs. 5C, 5D). Las concentraciones de ligando en cada experimento
eran de 1 \muM, 500 nM y 250 nM. Véase la Tabla II para los
parámetros cinéticos.
Las Figuras 6A-6B muestran un
modelo de los epítopos de unión funcionales para
IGFBP-1 e IGFBP-3, respectivamente,
en la superficie de IGF-I. Se clasificaron las
cadenas laterales de aminoácidos de acuerdo con su contribución
relativa en energía de unión (Tabla I) y se colorearon de la forma
siguiente: sin efecto (gris); pérdida de afinidad aparente de
2-5 veces (amarillo); de 5-10 veces
(naranja); de 10-100 veces (rojo claro); >100
veces (rojo oscuro). Si estaban disponibles, se usaron los números
de los experimentos de ELISA de fagos en la Tabla I a continuación.
Se usaron en su lugar los datos de BIAcore^{TM} para las variantes
V11A, R36A y P39A (Tabla II). La estructura de RMN de
IGF-I (Cooke et al., anteriormente) se
representó usando el programa Insight II^{TM} (MSI, San Diego,
CA). El epítopo de unión para IGFBP-1 (Fig. 6A) se
localiza en la superficie "superior" e "inferior" de la
hélice N-terminal (restos 8-17),
conectado mediante el resto energéticamente importante F49. Para
IGFBP-3 (Fig. 6B), las cadenas laterales de
IGF-I individuales contribuyen muy poco a la
energía de unión. El epítopo de unión se ha separado del extremo
N-terminal e incluye de nuevo G22, F23, Y24.
Como se usa en este documento, el término
"mamífero" para los fines de tratamiento se refiere a cualquier
animal clasificado como mamífero, incluyendo seres humanos,
domésticos y animales de granja y animales de zoo, deportivos o de
compañía, tales como perros, caballos, gatos, ovejas, cerdos, vacas,
etc. El mamífero preferido en este documento es un ser humano. El
término "no adulto" se refiere a mamíferos que van desde la
edad perinatal (tal como lactantes de bajo peso al nacimiento) hasta
la edad de la pubertad, siendo éstos últimos los que no han
alcanzado todavía el potencial de crecimiento total.
Como se usa en este documento, el término
"IGF" se refiere al factor de crecimiento similar a insulina
nativo I y al factor de crecimiento similar a insulina nativo II,
así como a variantes naturales de los mismos tales como IGF
cerebral, conocido de otro modo como
des(1-3)IGF-I.
Como se usa en este documento, el término
"IGF-I" se refiere al factor de crecimiento
similar a insulina I de cualquier especie, incluyendo bovina,
ovina, porcina, equina y humana, preferiblemente humana y, si se
hace referencia a una administración exógena, de cualquier origen ya
sea natural, sintético o recombinante. La expresión
IGF-I humano "de secuencia nativa" cuya
secuencia se muestra en la Fig. 4 (SEC ID Nº: 1) se prepara, por
ejemplo, mediante el proceso descrito en el documento EP 230.869
publicado el 5 de agosto de 1987; el documento EP 128.733 publicado
el 19 de diciembre de 1984; o el documento EP 288.451 publicado el
26 de octubre de 1988. Más preferiblemente, este
IGF-I de secuencia nativa se produce de forma
recombinante y está disponible en Genentech, Inc., South San
Francisco, CA para investigaciones clínicas.
Como se usa en este documento, el término
"IGF-II" se refiere al factor de crecimiento
similar a insulina-II de cualquier especie,
incluyendo bovina, ovina, porcina, equina y humana, preferiblemente
humana y, si se hace referencia a una administración exógena, de
cualquier origen ya sea natural, sintético o recombinante. Puede
prepararse por el método descrito en, por ejemplo, el documento EP
128.733.
Una "IGFBP" o una "proteína de unión a
IGF" se refieren a una proteína o polipéptido normalmente
asociado con o unido o formando un complejo con
IGF-I o IGF-II, ya esté o no en
circulación (es decir, en suero o tejido). Dichas proteínas de
unión no incluyen receptores. Esta definición incluye
IGFBP-1, IGFBP-2,
IGFBP-3, IGFBP-4,
IGFBP-5, IGFBP-6,
Mac-25 (IGFBP-7) y factor
estimulante de prostaciclina (PSF) o molécula específica de células
endoteliales (ESM-1), así como otras proteínas con
alta homología con IGFBP. Se describe Mac 25, por ejemplo, en
Swisshelm et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92:
4472-4476 (1995) y Oh et al., J. Biol. Chem.,
271: 30322-30325 (1996). Se describe PSF en
Yamauchi et al., Biochemical Journal, 303:
591-598 (1994). Se describe ESM-1 en
Lassalle et al., J. Biol. Chem., 271:
29458-20464 (1996). Para otras IGFBP identificadas,
véase, por ejemplo, el documento EP 375.438 publicado el 27 de
junio de 1990; el documento EP 369.943 publicado el 23 de mayo de
1990; el documento WO 89/09268 publicado el 5 de octubre de 1989;
Wood et al., Molecular Endocrinology, 2:
1176-1185 (1988); Brinkman et al., The EMBO
J., 7: 2417-2423 (1988); Lee et al., Mol.
Endocrinol., 2: 404-411 (1988), Brewer et
al., BBRC, 152: 1289-1297 (1988); documento EP
294.021 publicado el 7 de diciembre de 1988; Baxter et al.,
BBRC, 147: 408-415 (1987); Leung et al.,
Nature, 330: 537-543 (1987); Martin et al.,
J. Biol. Chem., 261: 8754-8760 (1986); Baxter et
al., Comp. Biochem. Physiol., 91B: 229-235
(1988); documento WO 89/08667 publicado el 21 de septiembre de
1989; documento WO 89/09792 publicado el 19 de octubre de 1989; y
Binkert et al., EMBO J., 8: 2497-2502
(1989).
La expresión "fluido corporal" se refiere a
una muestra biológica de fluido de un mamífero, preferiblemente de
un ser humano. Dichos fluidos incluyen fluidos acuosos tales como
suero, plasma, líquido linfático, líquido sinovial, líquido
folicular, líquido seminal, fluido amniótico, leche, sangre
completa, orina, líquido cefalorraquídeo, saliva, esputo, lágrimas,
sudor, moco, medio de cultivo de tejidos, extractos tisulares y
extractos celulares.
Como se usa en este documento, la expresión
"receptor de IGF humano" se refiere a cualquier receptor para
un IGF que se encuentra en seres humanos, e incluye los receptores
de IGF Tipo 1 y Tipo 2 en seres humanos a los que se une tanto
IGF-I como IGF-II humano, tal como
el receptor de IGF-I Tipo I placentario, etc.
Los "péptidos" incluyen un agonista de
IGF-I, variante de IGF-I, agonista
de insulina, variante de insulina o insulina similar a IGF que
tiene al menos dos aminoácidos e incluye polipéptidos que tienen al
menos aproximadamente 50 aminoácidos. La definición incluye
derivados de péptidos, sus sales o isómeros ópticos.
Como se usa en este documento, el término
"insulina" se refiere a cualquier forma de insulina de
cualquier especie, ya se obtenga de forma nativa o de forma
sintética o recombinante. Puede formularse, por ejemplo, como
insulina Regular, insulina NPH, insulina 70/30, insulina Semilenta,
insulina UltraLenta o insulina Lenta. Si se va a administrar una
insulina junto con una insulina similar a IGF o una variante de
IGF-I de este documento, preferiblemente es
insulina Regular, insulina NPH, insulina 70/30 o insulina de marca
HUMALOG^{TM}.
El término "proinsulina" se refiere a
insulina que contiene el péptido A, B y C, cuya secuencia nativa se
muestra en la Figura 4 (SEC ID Nº: 2). La conversión de proinsulina
en "insulina madura" se produce por escisión de la región de
R31 a R65. El péptido amino-terminal resultante de
la insulina madura se denomina cadena B y el péptido
carboxi-terminal cadena A. Las cadenas se mantienen
unidas mediante dos disulfuros intercatenarios. La insulina madura
es una proteína soluble. La numeración para las variantes de
insulina madura de este documento consiste en la numeración
consecutiva de la cadena B (restos 1-30), seguida de
la numeración consecutiva de la cadena A (restos
31-51). La proinsulina humana "de secuencia
nativa" tiene la secuencia (SEC ID Nº: 2) que se muestra en la
Fig. 4 y la insulina madura humana "de secuencia nativa" tiene
la secuencia (SEC ID Nº: 3) que se muestra en la Fig. 4.
La "insulina similar a IGF" es un péptido
que simula al menos una de las actividades biológicas del
IGF-I, incluyendo las actividades biológicas
enumeradas en "trastorno de IGF" y en los Modos a continuación.
Preferiblemente, dicha insulina similar a IGF es de acción
prolongada.
Un "trastorno de IGF" es cualquier afección
que se beneficiaría del tratamiento con un IGF, incluyendo, pero
sin limitación, por ejemplo, enfermedades pulmonares, trastornos
hiperglucémicos como se exponen a continuación, trastornos renales
tales como insuficiencia renal aguda y crónica, insuficiencia real
crónica en fase terminal, glomerulonefritis, nefritis intersticial,
pielonefritis, glomerulosclerosis, por ejemplo,
Kimmelstiel-Wilson en pacientes diabéticos e
insuficiencia renal después de trasplante de riñón, obesidad,
insuficiencia de GH, síndrome de Turner, síndrome de Laron, corta
estatura, síntomas indeseables asociados con el envejecimiento
tales como obesidad y proporciones de masa grasa respecto a magra
aumentadas, trastornos inmunológicos tales como inmunodeficiencias
incluyendo recuentos de CD4 disminuidos y tolerancia inmune
disminuida o lesiones tisulares inducidas por quimioterapia,
trasplante de médula ósea, enfermedades o insuficiencias de la
estructura o función cardiaca, tales como disfunciones cardiacas e
insuficiencia cardiaca congestiva, trastornos neuronales,
neurológicos o neuromusculares, por ejemplo, neuropatía periférica,
esclerosis múltiple, distrofia muscular o distrofia miotónica y
estados catabólicos asociados con desgaste causados por cualquier
afección, incluyendo, por ejemplo, traumatismos o heridas o
infecciones tales como con una bacteria o virus humano tal como el
VIH, heridas, trastornos de la piel, estructura y función
intestinal que necesite restablecimiento y así sucesivamente. El
trastorno de IGF que se trate puede ser una combinación de dos o más
de los trastornos anteriores. Los trastornos preferidos fijados
como objetivo para el tratamiento en este documento son diabetes y
obesidad, disfunciones cardiacas, trastornos renales, trastornos
neurológicos, trastornos de crecimiento de todo el cuerpo y
trastornos inmunológicos.
Un "trastorno de insulina" es una afección
que se beneficiaría del tratamiento con una insulina, tal como
trastornos hiperglucémicos.
Como se usa en este documento, la expresión
"trastornos hiperglucémicos" se refiere a todas las formas de
diabetes y trastornos que son el resultado de una resistencia a
insulina, tales como diabetes de Tipo I y Tipo II, así como
resistencia grave a la insulina, hiperinsulinemia e hiperlipidemia,
por ejemplo, sujetos obesos y diabetes insulinorresistente, tal
como Síndrome de Mendenhall, Síndrome de Werner, enanismo, diabetes
lipoatrófica y otras lipoatrofias. El trastorno hiperglucémico
preferido es diabetes, especialmente diabetes Tipo I y Tipo II. La
propia "diabetes" se refiere a una enfermedad progresiva del
metabolismo de los hidratos de carbono que implica una producción o
utilización inadecuada de la insulina y se caracteriza por
hiperglucemia y glucosuria.
Como se usa en este documento, el término
"tratamiento" se refiere tanto a tratamiento terapéutico como a
medidas profilácticas o preventivas. Los que necesitan tratamiento
incluyen los que ya presentan el trastorno así como los propensos a
tener el trastorno o diagnosticados con el trastorno o aquellos en
los que se va a prevenir el trastorno. El tratamiento o la
administración consecutiva se refieren a un tratamiento al menos
diario sin interrupción en el tratamiento de uno o más días. El
tratamiento o administración intermitente, o el tratamiento o
administración de forma intermitente, se refieren a un tratamiento
que no es consecutivo sino cíclico por naturaleza. El régimen de
tratamiento en este documento puede ser consecutivo o
intermitente.
Como se usa en este documento, la expresión
"agente hipoglucemiante" se refiere a compuestos que son útiles
para regular el metabolismo de la glucosa, preferiblemente agentes
orales. Son más preferidos en este documento para uso en seres
humanos la insulina y la clase de sulfonilureas de agentes
hipoglucemiantes orales que provocan la secreción de insulina por
el páncreas. Los ejemplos incluyen gliburida, glipizida y glicazida.
Además, se incluyen en esta definición y también se prefieren
agentes que mejoran la sensibilidad a la insulina o que son
sensibilizantes a la insulina, tales como biguanidas (incluyendo
metformina y fenformina) y tiazolidinodionas tales como el agente
sensibilizante a la insulina de marca REZULIN^{TM} (troglitazona)
y otros compuestos que se unen al receptor nuclear
PPAR\gamma.
Como se usan en este documento, las expresiones
IGF "activo" o "biológicamente activo", en el contexto de
cambio de los niveles séricos y tisulares de IGF endógeno, se
refieren a IGF que se une a su receptor o que causa de otro modo
que se produzca una actividad biológica, tal como las actividades
biológicas del IGF endógeno o exógeno a las que se hace referencia
en este documento.
Se describen a continuación "péptidos o
factores liberadores de hormona del crecimiento" ("GHRP" o
"GHRF") como secretagogos. Una "hormona liberadora de
hormona del crecimiento" ("GHRH") puede ser cualquier
hormona que libere GH a partir de las células o tejidos. La
expresión "hormona del crecimiento en combinación con una
proteína de unión a hormona del crecimiento" ("GH" más
"GHBP") se refiere a una GH formando un complejo con o
asociada de otro modo a una de sus proteínas de unión. De forma
similar, la expresión "IGF en combinación con una proteína de
unión a IGF" ("IGF" más "IGFBP") se refiere a un IGF
formando un complejo con o asociado de otro modo a una de sus
IGFBP.
La invención de este documento se refiere, en un
aspecto, a una variante de IGF-I que comprende una
alanina en posición 3, en la que se sustituyen uno o más
aminoácidos del IGF-I humano de secuencia nativa en
posiciones seleccionadas. En concreto, se sustituyen uno o más
aminoácidos en las posiciones 4, 5, 7, 10, 14, 17, 23, 24, 25, 43,
49 y/o 63, o uno o más aminoácidos en las posiciones anteriores
junto con uno o ambos aminoácidos de las posiciones 12 y/o 16. La
sustitución en la posición 7 es con cualquier resto aminoacídico y
la sustitución en cualquier posición distinta a la posición 7 es
con un resto de alanina, glicina o serina. Preferiblemente, los
aminoácidos en cuestión se sustituyen por una alanina, glicina o
serina.
Una variante preferida tiene sustituidos los
aminoácidos en las posiciones 16 y 49. Otra variante preferida
tiene sustituidos los aminoácidos en las posiciones 3 y 7.
Preferiblemente, los aminoácidos en las posiciones 49 y 63 no se
sustituyen individualmente.
En otra realización preferida, la variante tiene
adicionalmente su tirosina en posición 24 sustituida con leucina y
se describe que su tirosina en posición 31 puede sustituirse con
alanina. Más preferiblemente, pueden sustituirse ambos restos de
tirosina.
La invención describe además dos tipos de
insulina similares a IGF. En un tipo, se deleciona la fenilalanina
en posición 1 de la proinsulina humana de secuencia nativa, o se
sustituye la glutamina en la posición 4 de la proinsulina humana de
secuencia nativa con ácido glutámico, o se sustituye la leucina en
la posición 17 de la proinsulina humana de secuencia nativa con
fenilalanina, o se sustituye la fenilalanina en posición 25 de la
proinsulina humana de secuencia nativa con tirosina, o se sustituye
la tirosina en posición 26 de la proinsulina humana de secuencia
nativa con fenilalanina, o se sustituye la treonina en posición 73
de la proinsulina humana de secuencia nativa con fenilalanina o se
realiza cualquier combinación de las mismas.
Una combinación preferida es una en la que se
sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 4 y 17. Se describen
combinaciones adicionales, en las que se sustituyen los aminoácidos
en dichas posiciones 4 y 26, o en las que se sustituyen los
aminoácidos en dichas posiciones 4 y 73, o en las que se sustituyen
los aminoácidos en las posiciones 17 y 26, o en las que se
sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 26 y 73, o en las
que se sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 17 y 73, o en
las que se sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 4, 17 y
26, o en las que se sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones
4, 26 y 73, o en las que se sustituyen los aminoácidos en dichas
posiciones 4, 17, y 73, o en las que se sustituyen los aminoácidos
en dichas posiciones 17, 26 y 73, o en las que se deleciona el
aminoácido en posición 1 y se sustituye el aminoácido en dicha
posición 25, o en las que se deleciona el aminoácido en posición 1 y
se sustituye el aminoácido en dicha posición 26, o en las que se
deleciona el aminoácido en posición 1 y se sustituye el aminoácido
en dicha posición 73, o en las que se deleciona el aminoácido en
posición 1 y se sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 25
y 26, o en las que se deleciona el aminoácido en posición 1 y se
sustituyen los aminoácidos en dichas posiciones 25 y 73, o en las
que se deleciona el aminoácido en posición 1 y se sustituyen los
aminoácidos en dichas posiciones 26 y 73, o en las que se deleciona
el aminoácido en posición 1 y se sustituyen los aminoácidos en
dichas posiciones 25, 26 y 73.
Se describe una variante en la que se sustituyen
los aminoácidos en dichas posiciones 4, 17, 26 y 73 que es
selectiva para IGFBP-1, o en la que se deleciona el
aminoácido en la posición 1 y se sustituyen los aminoácidos en
dichas posiciones 25, 26 y 73, para que sea selectiva para
IGFBP-3.
El otro tipo de insulina similar a IGF se basa
en insulina madura soluble. En este caso, se realizan las mismas
mutaciones que anteriormente para la proinsulina, pero la numeración
varía en determinados casos. Por lo tanto, la glutamina en posición
4 de la insulina madura humana de secuencia nativa pues sustituirse
con ácido glutámico, o la leucina en posición 17 de la insulina
madura humana de secuencia nativa puede sustituirse con
fenilalanina, o la fenilalanina en posición 25 de la insulina
madura humana de secuencia nativa pues sustituirse por tirosina, o
la tirosina en posición 26 de la insulina madura humana de secuencia
nativa puede sustituirse con fenilalanina, o la treonina en
posición 38 de la insulina madura humana de secuencia nativa puede
sustituirse con fenilalanina, o puede realizarse cualquier
combinación de las mismas.
Para mutantes selectivos para
IGFBP-1 pueden sustituirse los aminoácidos en dichas
posiciones 4, 17, 26 y 38, y para mutantes selectivos para
IGFBP-3, puede delecionarse el aminoácido en la
posición 1 y pueden sustituirse los aminoácidos en dichas
posiciones 25, 26 y 38.
Los péptidos de esta invención pueden generarse
por síntesis química o por empleo de tecnología recombinante. Estos
métodos se conocen en la técnica. Se prefiere síntesis química,
especialmente síntesis en fase sólida para péptidos cortos (por
ejemplo, de menos de 50 restos) o los que contienen aminoácidos no
naturales o poco habituales tales como D-Tyr,
Ornitina, ácido aminoadípico y similares. Se prefieren
procedimientos recombinantes para péptidos más largos. Cuando se
seleccionan procedimientos recombinantes, puede construirse un gen
sintético de novo o puede mutarse un gen natural, por
ejemplo, mediante mutagénesis de casete. A continuación se exponen
procedimientos recombinantes generales ejemplares.
A partir de un IGF o insulina purificada y su
secuencia de aminoácidos, por ejemplo, puede producirse una
variante de IGF o insulina que sea un mutante peptidilo de una
molécula parental de IGF o insulina usando técnicas de ADN
recombinante. Estas técnicas contemplan, de forma simplificada,
tomar el gen, ya sea natural o sintético, que codifica el péptido;
insertarlo en un vector apropiado; insertar el vector en una célula
hospedadora apropiada; cultivar la célula hospedadora para provocar
la expresión del gen; y recuperar o aislar el péptido producido por
la misma. Preferiblemente, el péptido recuperado se purifica después
hasta un grado adecuado.
Algo más particularmente, la secuencia de ADN
que codifica una variante peptidilo de IGF o insulina se clona y se
manipula de modo que pueda expresarse en un hospedador conveniente.
Puede obtenerse ADN que codifica polipéptidos parentales a partir
de una genoteca genómica, a partir de ADNc obtenido a partir de ARNm
de células que expresan el péptido o por construcción sintética de
la secuencia de ADN (Sambrook et al., Molecular Cloning: A
Laboratory Manual (2ª ed.), Cold Spring Harbor Laboratory, N.Y.,
1989).
El ADN parental se inserta después en un
plásmido o vector apropiado que se usa para transformar una célula
hospedadora. En general, se usan vectores plasmídicos que contienen
secuencias de replicación y de control que proceden de una especie
compatible con la célula hospedadora en relación con esos
hospedadores. El vector lleva comúnmente un sitio de replicación,
así como secuencias que codifican proteínas o péptidos que son
capaces de proporcionar una selección fenotípica en células
transformadas.
Por ejemplo, puede transformarse E. coli
usando pBR322, un plásmido procedente de una especie de E.
coli (Mandel et al., J. Mol. Biol. 53: 154 (1970)). El
plásmido pBR322 contiene genes para resistencia a ampicilina y
tetraciclina y, por lo tanto, proporciona medios sencillos para la
selección. Otros vectores incluyen características diferentes tales
como diferentes promotores que con frecuencia son importantes en la
expresión. Por ejemplo, los plásmidos pKK223-3,
pDR720 y pPL-lambda representan vectores de
expresión con los promotores tac, trp o P_{L} que
están actualmente disponibles (Pharmacia Biotechnology).
Un vector preferido es pB0475. Este vector
contiene orígenes de replicación para fago y E. coli que
permiten servir de lanzadera entre dichos hospedadores, facilitando
de este modo tanto la mutagénesis como la expresión (Cunningham
et al., Science, 243: 1330-1336 (1989);
Patente de Estados Unidos Nº 5.580.723). Son otros vectores
preferidos pRIT5 y pR1T2T. Estos vectores contienen promotores
apropiados seguidos por el dominio Z de la proteína A, permitiendo
que los genes insertados en los vectores se expresen como proteínas
de fusión.
Otros vectores preferidos pueden construirse
usando técnicas convencionales por combinación de los rasgos
pertinentes de los vectores descritos anteriormente. Los rasgos
pertinentes incluyen el promotor, el sitio de unión al ribosoma, el
gen de decorsina u ornatina o una fusión de genes (el dominio Z de
la proteína A y decorsina u ornatina y su enlazador), los
marcadores de resistencia a antibióticos y los orígenes de
replicación apropiados.
La célula hospedadora puede ser procariota o
eucariota. Se prefieren procariotas para clonar y expresar
secuencias de ADN para producir polipéptido IGF-I
parental, péptidos con segmentos sustituidos, péptidos con restos
sustituidos y variantes de péptidos. Por ejemplo, puede usarse
E. coli K12 cepa 294 (ATCC Nº 31446), así como E.
coli B, E. coli X1776 (ATCC Nº 31537) y E. coli
c600 y c600hfl, E. coli W3110 (F-, gamma-, protótrofa/ATCC
Nº 27325), bacilos tales como Bacillus subtilis y otras
enterobacterias tales como Salmonella typhimurium o
Serratia marcesans y diversas especies de Pseudomonas.
El procariota preferido es E. coli W3110 (ATCC 27325).
Cuando se expresan mediante procariotas los péptidos contienen
típicamente una metionina o una formilmetionina
N-terminal y no están glicosilados. En el caso de
proteínas de fusión, la metionina o formilmetionina
N-terminal reside en el extremo amino terminal de la
proteína fusión o la secuencia señal de la proteína de fusión. Por
supuesto, estos ejemplos pretenden ser ilustrativos más que
limitantes.
Además de procariotas, pueden usarse organismos
eucariotas tales como cultivos de levaduras o células procedentes
de organismos multicelulares. En principio, es factible cualquier
cultivo celular de este tipo. Sin embargo, el interés ha sido mayor
en células de vertebrados y la propagación de células de vertebrados
en cultivo (cultivo de tejidos) se ha convertido en un
procedimiento reproducible. Tissue Culture, Academic Press, Kruse y
Patterson, editores (1973). Son ejemplos de dichas líneas celulares
hospedadoras útiles células VERO y HeLa, líneas celulares de Ovario
de Hámster Chino (CHO), líneas celulares W138, 293, BHK,
COS-7 y MDCK.
Una variación de los procedimientos anteriores
contempla el uso de fusiones de genes, donde el gen que codifica el
péptido deseado se asocia, en el vector, con un gen que codifica
otra proteína o un fragmento de otra proteína. Esto da como
resultado que se produzca el péptido deseado por la célula
hospedadora como una fusión con otra proteína o péptido. La
"otra" proteína o péptido es con frecuencia una proteína o
péptido que puede secretarse por la célula, haciendo posible aislar
y purificar el péptido deseado a partir del medio de cultivo y
eliminar la necesidad de destruir las células hospedadoras que
surge cuando el péptido deseado permanece en el interior de la
célula. Como alternativa, la proteína de fusión puede expresarse
intracelularmente. Es útil usar proteínas de fusión que se expresen
a altas concentraciones.
El uso de fusiones de genes, aunque no es
esencial, puede facilitar la expresión de péptidos heterólogos en
E. coli, así como la purificación posterior de esos productos
génicos (Harris, en Genetic Engineering, Williamson, R., Ed.
(Academic Press, Londres, Vol. 4, 1983), pág. 127; Ljungquist et
al., Eur. J. Biochem., 186: 557-561 (1989) y
Ljungquist et al., Eur. J. Biochem., 186:
563-569 (1989). Se usan con frecuencia fusiones con
proteína A debido a que la unión de la proteína A o, más
específicamente, el dominio Z de la proteína A, a IgG proporciona
un "asa de afinidad" para la purificación de la proteína
fusionada. También se ha demostrado que muchas proteínas
heterólogas se degradan cuando se expresan directamente en E.
coli, pero son estables cuando se expresan como proteínas de
fusión. Marston, Biochem., 240: 1 (1986).
Las proteínas de fusión pueden escindirse usando
compuestos químicos tales como bromuro de cianógeno, que escinde en
una metionina, o hidroxilamina, que escinde entre un resto Asn y
Gly. Usando metodología de ADN recombinante convencional, las pares
de bases de nucleótidos que codifican estos aminoácidos pueden
insertarse justo antes del extremo 5' del gen que codifica el
péptido deseado.
Como alternativa, se puede emplear escisión
proteolítica de la proteína de fusión (Carter, en Protein
Purification: From Molecular Mechanisms to
Large-Scale Processes, Ladisch et al., eds.
(American Chemical Society Symposium Series Nº 427, 1990), Cap. 13,
páginas 181-193).
Se han usado con éxito proteasas tales como
Factor Xa, trombina y subtilisina o sus mutantes y varias otras
para escindir proteínas de fusión. Típicamente, se inserta un
enlazador peptídico que es susceptible de escindirse por la
proteasa usada entre la "otra" proteína (por ejemplo, el
dominio Z de la proteína A) y el péptido deseado. Usando
metodología de ADN recombinante, se insertan las pares de bases de
nucleótidos que codifican el enlazador entre los genes o fragmentos
génicos que codifican las otras proteínas. Después puede realizarse
la escisión proteolítica de la proteína de fusión parcialmente
purificada que contiene el enlazador correcto en la proteína de
fusión nativa o la proteína de fusión reducida o
desnaturalizada.
El péptido puede o no estar apropiadamente
plegado cuando se expresa como una proteína de fusión. Además, el
enlazador peptídico específico que contiene el sitio de escisión
puede o no estar accesible para la proteasa. Estos factores
determinan si la proteína de fusión debe desnaturalizarse y volver a
plegarse y, si es así, si estos procedimientos se emplean antes o
después de la escisión.
Cuando es necesaria la desnaturalización y el
replegamiento, el péptido se trata típicamente con un caótropo, tal
como guanidina HCl y después se trata con un tampón redox que
contiene, por ejemplo, ditiotreitol o glutatión reducido y oxidado
a las proporciones, pH y temperatura apropiados, de modo que el
péptido se vuelva a plegar en su estructura nativa.
Cuando los péptidos no se preparan usando
tecnología de ADN recombinante, se preparan preferiblemente usando
síntesis en fase sólida, tal como la descrita en general por
Merrifield, J. Am. Chem. Soc., 85: 2149 (1963), aunque pueden
emplearse otras síntesis químicas equivalentes conocidas en la
técnica. La síntesis en fase sólida se inicia a partir del extremo
C-terminal del péptido por acoplamiento de un
\alpha-aminoácido protegido a una resina
adecuada. Dicho material de partida puede prepararse por unión de un
aminoácido con extremo
\alpha-amino-protegido mediante
un enlace éster a una resina clorometilada o una resina de
hidroximetilo, o mediante un enlace amida a una resina de BHA o
resina de MBHA. La preparación de la resina de hidroximetilo se
describe por Bodansky et al., Chem. Ind. (London), 38:
1597-1598 (1996). Están disponibles en el mercado
resinas clorometiladas en BioRad Laboratories, Richmond, CA y en
Lab. Systems, Inc. La preparación de dicha resina se describe por
Stewart et al., "Solid Phase Peptide Synthesis" (Freeman
& Co., San Francisco, 1969), Capítulo 1, págs.
1-6. Están disponibles en el mercado soportes de
resina de BHA y MBHA y se usan generalmente sólo cuando el
polipéptido deseado que se está sintetizando tiene una amida no
sustituida en el extremo C-terminal.
Los aminoácidos se acoplan a la cadena peptídica
usando procedimientos bien conocidos en la técnica para la
formación de enlaces peptídicos. Un método implica convertir el
aminoácido en un derivado que hará al grupo carboxilo más
susceptible a la reacción con el grupo amino
N-terminal libre del fragmento peptídico. Por
ejemplo, el aminoácido puede convertirse en un anhídrido mixto por
reacción de un aminoácido protegido con cloroformato de etilo,
cloroformato de fenilo, cloroformato de sec-butilo,
cloroformato de isobutilo, cloruro de pivaloílo o cloruros de
ácidos similares. Como alternativa, el aminoácido puede convertirse
en un éster activo tal como un éster de
2,4,5-triclorofenilo, un éster de pentaclorofenilo,
un éster de pentafluorofenilo, un éster de
p-nitrofenilo, un éster de
N-hidroxisuccinimida o un éster formado a partir de
1-hidroxibenzotriazol.
Otro método de acoplamiento implica el uso de un
agente de acoplamiento adecuado tal como
N,N'-diciclohexilcarbodiimida o
N,N'-diisopropil-carbodiimida. Otros
agentes de acoplamiento apropiados evidentes para los especialistas
en la técnica se describen en E. Gross y J. Meienhofer, The
Peptides: Analysis, Structure, Biology, Vol. 1: Major Methods of
Peptide Bond Formation (Academic Press, Nueva York, 1979).
Debe reconocerse que el grupo
\alpha-amino de cada aminoácido empleado en la
síntesis peptídica debe protegerse durante la reacción de
acoplamiento para evitar reacciones secundarias que impliquen su
función \alpha-amino activa. Debería reconocerse
que ciertos aminoácidos contienen grupos funcionales de cadena
lateral reactivos (por ejemplo, sulfhidrilo, amino, carboxilo e
hidroxilo) y que dichos grupos funcionales también deben protegerse
con grupos protectores adecuados para evitar que se produzca una
reacción química en ese sitio durante las etapas de acoplamiento
tanto inicial como posterior. Se describen grupos protectores
adecuados conocidos en la técnica en Gross y Meienhofer, The
Peptides: Analysis, Structure, Biology, Vol. 3: "Protection of
Functional Groups in Peptide Synthesis" (Academic Press, Nueva
York, 1981).
En la selección de un grupo protector de cadena
lateral particular a usar en la síntesis de los péptidos, se siguen
las reglas generales siguientes. Un grupo protector
\alpha-amino (a) debe volver a la función
\alpha-amino inerte en las condiciones empleadas
en la reacción de acoplamiento, (b) debe ser fácilmente eliminable
después de la reacción de acoplamiento en condiciones que no
eliminarán los grupos protectores de cadena lateral y no alterarán
la estructura del fragmento peptídico y (c) debe eliminar la
posibilidad de racemización tras la activación inmediatamente
anterior al acoplamiento. Un grupo protector de cadena lateral (a)
debe volver al grupo funcional de la cadena lateral inerte en las
condiciones empleadas en la reacción de acoplamiento, (b) debe ser
estable en las condiciones empleadas en la eliminación del grupo
protector \alpha-amino y (c) debe ser fácilmente
eliminable tras la finalización del péptido aminoacídico deseado en
condiciones de reacción que no alterarán la estructura de la cadena
peptídica.
Será evidente para los especialistas en la
técnica que los grupos protectores que se sabe que son útiles para
la síntesis peptídica variarán en reactividad con los agentes
empleados para su eliminación. Por ejemplo, ciertos grupos
protectores tales como trifenilmetilo y
2-(p-bifeninil)isopropiloxicarbonilo son muy
lábiles y pueden escindirse en condiciones ácidas suaves. Otros
grupos protectores, tales como t-butiloxicarbonilo
(BOC), t-amiloxicarbonilo, adamantiloxicarbonilo y
p-metoxibenciloxicarbonilo son menos lábiles y
requieren ácidos moderadamente fuertes, tales como
trifluoroacético, clorhídrico o trifluoruro de boro en ácido acético
para su eliminación. Otros grupos protectores más, tales como
benciloxicarbonilo (CBZ o Z), halobenciloxicarbonilo,
p-nitrobenciloxicarbonilo, cicloalquiloxicarbonilo e
isopropiloxicarbonilo, son incluso menos lábiles y requieren ácidos
más fuertes, tales como fluoruro de hidrógeno, bromuro de hidrógeno
o trifluoroacetato de boro en ácido trifluoroacétito para su
eliminación. Entre las clases de grupos protectores de aminoácidos
útiles se incluyen:
(1) para un grupo
\alpha-amino, (a) grupos protectores de tipo
uretano aromáticos, tales como CBZ de fluorenilmetiloxicarbonilo
(FMOC) y CBZ sustituido, tal como, por ejemplo,
p-clorobenciloxicarbonilo,
p-6-nitrobenciloxicarbonilo,
p-bromobenciloxicarbonilo y
p-metoxibenciloxicarbonilo,
o-clorobenciloxicarbonilo,
2,4,-diclorobenciloxicarbonilo,
2,6-diclorobenciloxicarbonilo y similares; (b)
grupos protectores de tipo uretano alifáticos, tales como BOC,
t-amiloxicarbonilo, isopropiloxicarbonilo,
2-(p-bifenilil)-isopropiloxicarbonilo,
aliloxicarbonilo y similares; (c) grupos protectores de tipo uretano
de cicloalquilo tales como ciclopentiloxicarbonilo,
adamantiloxicarbonilo y ciclohexiloxicarbonilo; y d) aliloxicarbilo.
Los grupos protectores de \alpha-amino preferidos
son BOC o FMOC.
(2) para el grupo amino de la cadena lateral
presente en Lys, la protección puede ser mediante cualquiera de los
grupos mencionados anteriormente en (1) tales como BOC,
p-clorobenciloxicarbonilo, etc.
(3) para el grupo guanidino de Arg, la
protección puede ser mediante nitro, tosilo, CBZ,
adamantiloxilocarbonilo,
2,2,5,7,8-pentametilcroman-6-sulfonilo
o
2,3,6-trimetil-4-metoxifenilsulfonilo
o BOC.
(4) para el grupo hidroxilo de Ser, Thr o Tyr,
la protección puede ser, por ejemplo, mediante alquilo
C1-C4, tal como t-butilo; bencilo
(BZL); BZL sustituido; tal como p-metoxibencilo,
p-nitrobencilo, p-clorobencilo,
o-clorobencilo y
2,6-diclorobencilo.
(5) para el grupo carboxilo de Asp o Glu, la
protección puede ser, por ejemplo, por esterificación usando grupos
tales como BZL, t-butilo, ciclohexilo, ciclopentilo
y similares.
(6) para el nitrógeno de imidazol de His, se
emplea convenientemente el resto tosilo.
(7) para el grupo hidroxilo fenólico de Tyr, se
emplea convenientemente un grupo protector tal como
tetrahidropiranilo, terc-butilo, tritilo, BZL,
clorobencilo, 4-bromobencilo o
2,6-diclorobencilo. El grupo protector preferido es
2,6-diclorobencilo.
(8) para el grupo amino de cadena lateral de Asn
o Gln, se emplea preferiblemente xantilo (Xan).
(9) para Met, el aminoácido se deja
preferiblemente sin proteger.
(10) para el grupo tio de Cys, se emplea
típicamente p-metoxibencilo.
El aminoácido C-terminal, por
ejemplo, Lys, se protege en la posición N-amino
mediante un grupo protector seleccionado apropiadamente, en el caso
de Lys, BOC. El BOC-Lys-OH puede
acoplarse primero a la resina de bencihidrilamina o clorometilada
de acuerdo con el procedimiento expuesto en Horiki et al.,
Chemistry Letters, 165-168 (1978) o usando
isopropilcarbodiimida a aproximadamente 25ºC durante 2 horas con
agitación. Después del acoplamiento del aminoácido protegido con
BOC al soporte de resina, se elimina el grupo protector
\alpha-amino, como mediante el uso de ácido
trifluoroacético (TFA) en cloruro de metileno o TFA en solitario. La
desprotección se realiza a una temperatura de entre aproximadamente
0ºC y la temperatura ambiente. Se describen en la bibliografía
otros reactivos de escisión convencionales, tales como HCl en
dioxano, y condiciones para la eliminación de grupos protectores
\alpha-amino específicos.
Después de la eliminación del grupo protector
\alpha-amino, los aminoácidos
\alpha-amino y de cadena lateral protegidos
restantes se acoplan progresivamente en el orden deseado. Como
alternativa a la adición de cada aminoácido por separado en la
síntesis, algunos pueden acoplarse entre sí antes de la adición al
sintetizador en fase sólida. La selección de un reactivo de
acoplamiento apropiado se incluye en la técnica especialista. Es
particularmente adecuado como reactivo de acoplamiento la
N,N'-diciclohexilcarbodiimida o la
diisopropilcarbodiimida.
Cada aminoácido o secuencia de aminoácidos
protegida se introduce en el reactor en fase sólida en exceso y el
acoplamiento se realiza convenientemente en un medio de
dimetilformamida (DMF) o CH_{2}Cl_{2} o mezclas de los mismos.
Si se produce un acoplamiento incompleto, el procedimiento de
acoplamiento se repite antes de la eliminación del grupo protector
N-amino antes del acoplamiento del siguiente
aminoácido. Puede controlarse el éxito de la reacción de
acoplamiento en cada fase de la síntesis. Un método preferido de
control de la síntesis es mediante la reacción de ninhidrina, como
se describe por Kaiser et al., Anal. Biochem, 34: 595
(1970). Las reacciones de acoplamiento pueden realizarse
automáticamente usando métodos bien conocidos, por ejemplo, un
sintetizador de péptidos BIOSEARCH 9500^{TM}.
Tras la finalización de la secuencia peptídica
deseada, el péptido protegido debe escindirse del soporte de resina
y deben eliminarse todos los grupos protectores. La reacción de
escisión y eliminación de los grupos protectores se realiza
convenientemente de forma simultánea o progresiva. Cuando el soporte
de resina es una resina de poliestireno clorometilada, el enlace
que ancla al péptido a la resina es un enlace éster formado entre
el grupo carboxilo libre del resto C-terminal y uno
de los muchos grupos clorometilo presentes en la matriz de resina.
Se apreciará que el enlace de anclaje puede escindirse por reactivos
que se sabe que son capaces de romper un enlace éster y de penetrar
en la matriz de resina.
Un método especialmente conveniente es por
tratamiento con fluoruro de hidrógeno anhídrido líquido. Este
reactivo no sólo escindirá el péptido de la resina, sino que
también eliminará todos los grupos protectores. Por lo tanto, el
uso de este reactivo proporcionará directamente el péptido
totalmente desprotegido. Cuando se usa la resina clorometilada, el
tratamiento con fluoruro de hidrógeno da como resultado la formación
de los ácidos peptídicos libres. Cuando se usa la resina de
bencihidrilamina, el tratamiento con fluoruro de hidrógeno da como
resultado directamente en las aminas peptídicas libres. La reacción
con fluoruro de hidrógeno en presencia de anisol y dimetilsulfuro a
0ºC durante una hora eliminará simultáneamente los grupos
protectores de cadena lateral y liberará el péptido de la
resina.
Cuando se desee escindir el péptido sin eliminar
los grupos protectores, el péptido protegido-resina
pueden experimentar metanolisis para dar el péptido protegido, en
el que se metila el grupo carboxilo C-terminal. El
éster de metilo se hidroliza después en condiciones alcalinas suaves
para dar el grupo carboxilo C-terminal libre. Los
grupos protectores en la cadena peptídica se eliminan después por
tratamiento con un ácido fuerte, tal como fluoruro de hidrógeno
líquido. Una técnica particularmente útil para metanolisis es la de
Moore et al., Peptides, Proc. Fifth Amer. Pept. Symp., M.
Goodman y J. Meienhofer, Eds, (John Wiley, N. Y., 1977), págs.
518-521, en la que el péptido
protegido-resina se tratan con metanol y cianuro de
potasio en presencia de éter corona.
Otro método para escindir el péptido protegido
de la resina cuando se emplea la resina clorometilada es por
amoniolisis o por tratamiento con hidrazina. Si se desea, la amida o
hidrazida C-terminal resultante puede hidrolizarse
en el resto carboxilo C-terminal y los grupos
protectores pueden eliminarse convencionalmente.
También se reconocerá que el grupo protector
presente en el grupo \alpha-amino
N-terminal puede eliminarse preferentemente antes o
después de que se escinda el péptido protegido del soporte.
La purificación de los polipéptidos de la
invención se consigue típicamente usando procedimientos
convencionales tales como HPLC preparativa (incluyendo HPLC de fase
inversa) u otras técnicas cromatográficas conocidas tales como
exclusión molecular, intercambio iónico, cromatografía de partición,
cromatografía de afinidad (incluyendo columnas de anticuerpos
monoclonales) o distribución contracorriente.
Los péptidos de esta invención pueden
estabilizarse por polimerización. Esto puede conseguirse por
reticulación de cadenas monoméricas con agentes de reticulantes
polifuncionales, directamente o indirectamente, a través de
polímeros multifuncionales. Generalmente, dos polipéptidos
sustancialmente idénticos se reticulan en sus extremos C- o
N-terminales usando un agente reticulante
bifuncional. El agente se usa para reticular los grupos amina y/o
carboxilo terminales. Generalmente, ambos grupos carboxilo
terminales o ambos grupos amino terminales se reticulan entre sí,
aunque por selección del agente reticulante apropiado el
alfa-amino de un polipéptido se reticula con el
grupo carboxilo terminal del otro polipéptido. Preferiblemente, los
polipéptidos se sustituyen en sus extremos
C-terminales con cisteína. En condiciones bien
conocidas en la técnica puede formarse un enlace disulfuro entre
las cisteínas terminales, reticulando de este modo las cadenas
polipeptídicas. Por ejemplo, se forman convenientemente puentes
disulfuro por oxidación catalizada por metales de las cisteínas
libres o por sustitución nucleófila de un resto de cisteína
convenientemente modificado. La selección del agente reticulante
dependerá de las identidades de las cadenas laterales reactivas de
los aminoácidos presentes en los polipéptidos. Por ejemplo, no se
preferirá reticulación con disulfuro si está presente cisteína en el
polipéptido en sitios adicionales distintos del extremo
C-terminal. También se incluyen en el alcance de la
misma péptidos reticulados con puentes de metileno.
Los sitios de reticulación adecuados en los
péptidos, aparte de los grupos amino N-terminal y
carboxilo C-terminal, incluyen grupos
épsilon-amino que se encuentran restos de lisina,
así como grupos amino, imino, carboxilo, sulfhidrilo e hidroxilo
localizados en las cadenas laterales de restos internos de los
péptidos o restos introducidos en secuencias flanqueantes. La
reticulación mediante agentes reticulantes añadidos externamente se
consigue convenientemente, por ejemplo, usando cualquiera de varios
reactivos familiares para los especialistas en la técnica, por
ejemplo, mediante tratamiento con carbodiimida del polipéptido. Se
encuentran en la bibliografía otros ejemplos de agentes
reticulantes multifuncionales adecuados (generalmente
bifuncionales).
Los péptidos de esta invención también pueden
estabilizarse conformacionalmente por ciclación. Los péptidos
generalmente se ciclan por unión covalente de los dominios N- y
C-terminales de un péptido con el dominio
correspondiente de otro péptido de esta invención para formar
ciclooligómeros que contengan dos o más secuencias peptídicas
repetidas, teniendo cada péptido interno sustancialmente la misma
secuencia. Además, se reticulan péptidos ciclados (ciclooligómeros
o ciclomonómeros) para formar estructuras cíclicas
1-3 que tienen de 2 a 6 péptidos comprendidos en
las mismas. Preferiblemente los péptidos no se unen covalentemente a
través de grupos \alpha-amino y carboxilo de la
cadena principal (de cabeza a cola), sino que más bien se reticulan
a través de las cadenas laterales de restos localizados en los
dominios N- y C-terminal. Por lo tanto, los sitios
de enlace estarán generalmente entre las cadenas laterales de los
restos.
Se conocen muchos métodos adecuados por sí
mismos para preparar péptidos mono- o policiclados como se
contemplan en este documento. Se ha realizado la ciclación de
Lys/Asp usando Na-Boc-aminoácidos en
soporte en fase sólida con protección de cadena lateral con
Fmoc/9-fluorenil-metilo (OFm) para
Lys/Asp; se completa el proceso mediante tratamiento con piperidina
seguido de ciclación.
También se han reticulado cadenas laterales de
Glu y Lys en la preparación de péptidos cíclicos o bicíclicos: el
péptido se sintetiza mediante química en fase sólida en una resina
de p-metilbencihidrilamina. El péptido se escinde
de la resina y se desprotege. El péptido cíclico se forma usando
difenilfosforilazida en metilformamida diluida. Para un
procedimiento alternativo, véase Schiller et al., Peptide
Protein Res., 25: 171-177 (1985). Véase también la
Patente de Estados Unidos Nº 4.547.489.
Se generan péptidos reticulados o ciclados con
disulfuro mediante métodos convencionales. El método de Pelton
et al. (J. Med._Chem., 29: 2370-2375 (1986))
es adecuado excepto por que se produce una proporción mayor de
ciclooligómeros realizando la reacción en soluciones más
concentradas que la mezcla de reacción diluida descrita por Pelton
et al., para la producción de ciclomonómeros. La misma
química es útil para la síntesis de dímeros o ciclooligómeros o
ciclomonómeros. También son útiles puentes de tiometileno. Lebl y
Hruby, Tetrahedron Letters, 25: 2067-2068 (1984).
Véase también Cody et al., J. Med. Chem., 28: 583 (1985).
Los péptidos cíclicos o poliméricos deseados se
purifican por filtración en gel seguida de cromatografía líquida de
alta presión de fase inversa u otros procedimientos convencionales.
Los péptidos se esterilizan por filtración y se formulan en
vehículos convencionales farmacológicamente aceptables.
Los materiales de partida necesarios para los
procesos descritos en este documento se conocen en la bibliografía
o pueden prepararse usando métodos conocidos y materiales de partida
conocidos.
Si en los péptidos que se están generando los
átomos de carbono unidos a cuatro sustituyentes no idénticos son
asimétricos, entonces los péptidos pueden existir como
diastereoisómeros, enantiómeros o mezclas de los mismos. Las
síntesis descritas anteriormente pueden emplear racematos,
enantiómeros o diastereómeros como materiales de partida o
intermedios. Los productos diastereoméricos resultantes de dichas
síntesis pueden separarse por métodos cromatográficos o de
cristalización. Asimismo, pueden separarse mezclas de productos
enantioméricos usando las mismas técnicas o por otros métodos
conocidos en la técnica. Cada uno de los átomos de carbono
asimétricos cuando está presente, puede estar en una de dos
configuraciones (R o S) y ambos se incluyen en el alcance de la
presente invención.
Se demuestra que los péptidos de esta invención
se unen selectivamente a IGFBP. Los especialistas en la técnica
saben que existen muchos usos para moléculas de IGF o insulina. Por
lo tanto, la administración de los péptidos de esta invención con
el fin de agonizar una acción de IGF o insulina pueden tener los
mismos efectos o usos que la propia administración de un IGF o
insulina exógena. Estos usos de IGF e insulina incluyen los
siguientes, que pueden ser adicionales o iguales a los trastornos
que se han definido anteriormente: aumento del ritmo del
crecimiento de todo el cuerpo, hueso y músculo en animales normales
e hipopituitarios; protección del peso corporal y de la pérdida de
nitrógeno durante estados catabólicos (tales como ayuno, limitación
de nitrógeno, niveles elevados de corticosteroides y/o diabetes);
regeneración renal; tratamiento de trastornos degenerativos del
sistema nervioso periférico y central (SNC) y estimulación de la
neuroprotección o la reparación después de daño o lesión del SNC;
tratamiento de la hipoxia; estimulación de la cicatrización de
heridas; regeneración cardiaca; reversión de caquexia por cáncer;
inhibición de la angiogénesis; regeneración del tracto
gastrointestinal; estimulación de la función mamaria;
contrarrestado de acciones dependientes de IGF-I de
GH tales como estrés metabólico, disminuciones relacionadas con la
edad en la actividad de GH y deficiencia de GH en el adulto;
tratamiento de diabetes de comienzo en la madurez; y/o tratamiento
de una deficiencia de IGF específica.
Los trastornos adicionales y específicos para
los que son útiles los péptidos de este documento incluyen
trastornos del crecimiento tales como corta estatura resistente a
GH, síndrome de insensibilidad a GH, osteoporosis y estados
catabólicos; trastornos en los que el tratamiento requiere
regeneración de tejidos o células, por ejemplo, nervios periféricos
y células de soporte, células del sistema nervioso central
incluyendo nervios y glía y otras células tales como
oligodendrocitos, músculo, piel y hueso; trastornos cardiacos, por
ejemplo, isquemia cardiaca, miopatía cardiaca y trastornos
cardiacos congestivos; trastornos hiperglucémicos tales como
diabetes mellitus insulinodependiente y no insulinodependiente y
resistencia extrema a la insulina; y trastornos renales tales como
insuficiencia renal. Éstos también incluyen la estimulación de una
respuesta anabólica en seres humanos de edad avanzada, prevención
de efectos secundarios catabólicos de glucocorticoides, tratamiento
de osteoporosis, estimulación del sistema inmune, reducción de la
obesidad, aceleración de la cicatrización de heridas, aceleración
de la reparación de fracturas unidas, tratamiento del retraso de
crecimiento, tratamiento de insuficiencia renal o insuficiencia
resultante en retraso del crecimiento, tratamiento de corta
estatura fisiológica, incluyendo niños deficientes en hormona del
crecimiento, tratamiento de corta estatura asociada con enfermedad
crónica, tratamiento de la obesidad y retraso del crecimiento
asociados con la obesidad, tratamiento del retraso del crecimiento
asociado con el síndrome de Prader-Willi y síndrome
de Turner, aceleración de la recuperación y reducción de la
hospitalización de pacientes quemados, tratamiento del retraso del
crecimiento interuterino, displasia esquelética, hipercortisolismo
y síndrome de Cushing, inducción de liberación de hormona del
crecimiento pulsátil, reemplazo de hormona del crecimiento en
pacientes estresados, tratamiento de osteocondrodisplasias,
síndrome de Noonans, esquizofrenia, depresión, neuropatía
periférica, ALS, depresión, enfermedad de Alzheimer, enfermedades
de desmielinización, esclerosis múltiple y retraso en la
cicatrización de heridas, estimulación del sistema inmune,
tratamiento de depravación psicosocial, tratamiento de disfunción
pulmonar y dependencia de ventilador, atenuación de la respuesta
catabólica de proteínas después de una cirugía mayor, reducción de
la caquexia y la pérdida de proteína debida a una enfermedad crónica
tal como cáncer o SIDA, tratamiento de hiperinsulinemia incluyendo
diabetes Tipo II y Tipo I, tratamiento adyuvante para inducción de
la ovulación, estimulación del desarrollo tímico y prevención de la
disminución de la función tímica relacionada con la edad,
tratamiento de pacientes inmunosuprimidos, tratamiento de pacientes
trasplantados con médula ósea, mejora en la resistencia muscular,
movilidad, enfermedades de la función muscular, distrofia muscular,
mantenimiento del espesor de la piel y homeostasis metabólica,
aumento de la función real y homeostasis incluyendo insuficiencia
renal agua y crónica, estimulación de osteoblastos, remodelado óseo
y crecimiento de cartílago, estimulación del estime inmune y
estimulación del crecimiento en ganado. Se encuentran diversos usos
de IGF-I, por ejemplo, en los documentos WO
94/04569; WO 96/33216; y Bondy, Ann Intern. Med., 120:
593-601 (1994).
En un ejemplo, los péptidos pueden administrarse
a mamíferos de importancia comercial tales como suidos, ganado,
ovejas y similares para acelerar y aumentar su ritmo y grado de
crecimiento y la eficacia de su conversión de pienso en tejido
corporal. Los péptidos pueden administrarse in vivo a adultos
y niños para estimular la acción de IGF o insulina.
Los péptidos de esta invención pueden
administrarse al mamífero por cualquier técnica adecuada, incluyendo
vías de administración oral, parenteral (por ejemplo, inyección o
infusión intramuscular, intraperitoneal, intravenosa o subcutánea o
implante), nasal, pulmonar, vaginal, rectal, sublingual o tópica y
pueden formularse en formas de dosificación apropiadas para cada
vía de administración. La vía específica de administración
dependerá, por ejemplo, de la historia médica del paciente,
incluyendo cualquier efecto secundario percibido o previsto usando
el péptido, el tipo de péptido que se administra y el trastorno
particular a corregir. Más preferiblemente, la administración es
por infusión continua (usando, por ejemplo, dispositivos de
liberación lenta o minibombas tales como bombas osmóticas o parches
dérmicos) o mediante inyección (usando, por ejemplo, medios
intravenosos o subcutáneos).
El péptido a usar en terapia se formulará y
dosificarán de una forma que concuerde con la buena práctica médica,
teniendo en cuenta el estado clínico del paciente individual
(especialmente los efectos secundarios de tratamiento con el
péptido), el sitio de suministro, el método de administración, la
programación de administración, y otros factores conocidos por los
especialistas. Las "cantidades eficaces" del péptido para los
fines de este documento se determinan, por lo tanto, mediante
dichas consideraciones y deben ser cantidades que den como
resultado la biodisponibilidad de los fármacos para el mamífero y el
efecto deseado.
Una administración preferida es una
administración crónica de aproximadamente dos veces al día durante
4-8 semanas para reproducir los efectos de
IGF-I o insulina. Aunque se prefiere inyección,
también puede emplearse infusión crónica usando un dispositivo de
infusión para infusiones subcutáneas (SC) continuas. También puede
emplearse una solución de bolsa intravenosa. El factor clave en la
selección de una dosis apropiada para la diabetes es el resultado
obtenido, que se mide por disminuciones en la glucosa en sangre para
aproximarse al intervalo normal, o mediante otros criterios para
medir el tratamiento de la diabetes según se consideran apropiados
por el especialista médico.
Como una propuesta general, la cantidad total
farmacéuticamente eficaz del péptido administrado por vía parenteral
por dosis estará en un intervalo que pueda medirse mediante una
curva de respuesta a la dosis. Por ejemplo, pueden medirse los IGF
unidos a IGFBP o en la sangre en fluidos corporales del mamífero a
tratar para determinar la dosificación. Como alternativa, se pueden
administrar cantidades crecientes del péptido al paciente y
comprobar los niveles séricos del paciente para
IGF-I e IGF-II. La cantidad de
péptido a emplear puede calcularse en una base molar basándose en
estos niveles séricos de IGF-I e
IGF-II. Véase el Ejemplo a continuación sobre el
desplazamiento de indicador de IGF-I de IGFBP
presentes en suero humano. En concreto, un método para determinar
una dosificación apropiada del péptido implica medir niveles de IGF
en un fluido biológico tal como un fluido corporal o sanguíneo. La
medición de dichos niveles puede realizarse por cualquier medio,
incluyendo RIA y ELISA. Después de medir los niveles de IGF, el
fluido se pone en contacto con el péptido, usando dosis individuales
o múltiples. Después de esta etapa de contacto, los niveles de IGF
se vuelven a medir en el fluido. Si los niveles de IGF en el fluido
han disminuido en una cantidad suficiente para producir la eficacia
deseada para la que se va a administrar la molécula, entonces la
dosis de la molécula puede ajustarse para producir una eficacia
máxima. Este método puede realizarse in vitro o in
vivo. Preferiblemente, este método se realiza in vivo,
es decir, después de que se extraiga el fluido de un mamífero y se
midan los niveles de IGF, el péptido de este documento se
administra al mamífero usando dosis individuales o múltiples (es
decir, la etapa de contacto se consigue por administración a un
mamífero), y después los niveles de IGF se vuelven a medir a partir
del fluido extraído del mamífero.
Otro método para determinar la dosificación es
usar anticuerpos contra el péptido u otro método de detección para
el péptido en el formato de LIFA. Esto permitiría la detección de
IGF endógenos o exógenos unidos a IGFBP y la cantidad de péptido
unido a la IGFBP.
Otro método para determinar la dosificación
sería medir el nivel de IGF "libre" o activo en sangre. Para
algunos usos el nivel de IGF "libre" sería un marcador
adecuado de dosis o dosificación eficaces y efectivas.
Por ejemplo, se describe un método para detectar
IGF o insulina endógena o exógena unida a una proteína de unión a
IGF o la cantidad del péptido de este documento, o detectar el nivel
de IGF no unido o insulina no unida en un fluido biológico. Este
método comprende:
(a) poner en contacto el fluido con 1) un medio
para detectar el péptido que sea específico para el péptido (tal
como un primer anticuerpo específico para los epítopos del péptido)
unido a un vehículo en fase sólida, de modo que en presencia del
péptido los sitios de unión a IGF permanecen disponibles sobre el
péptido para la unión a la proteína de unión a IGF, formando de
este modo un complejo entre el medio y la proteína de unión a IGF;
2) el péptido durante una periodo de tiempo suficiente para saturar
todos los sitios de unión a IGF disponibles sobre la proteína de
unión a IGF, formando de este modo un complejo saturado;
(b) poner en contacto el complejo saturado con
un segundo medio marcado de forma detectable que es específico para
la proteína de unión a IGF (tal como un segundo anticuerpo
específico para los epítopos de la IGFBP) que esté disponibles para
la unión cuando el péptido se una a la proteína de unión a IGF;
y
(c) analizar cuantitativamente la cantidad de
los medios marcados unidos como medida de la IGFBP en el fluido
biológico y, por lo tanto, medida de la cantidad de péptido unido y
proteína de unión a IGF, IGF unido o insulina unida y proteína de
unión a IGF, o IGF activo o insulina activa presente en el
fluido.
Dados los métodos anteriores para determinar
dosificaciones, en general, puede estimarse la cantidad de péptido
que puede emplearse, es decir, podría usarse de aproximadamente 10
\mug/kg/día a 200 \mug/kg/día, basándose en kg de peso corporal
de paciente aunque, como se ha indicado anteriormente, esto se
someterá en gran medida a discreción terapéutica.
Se describe un método adicional para estimar la
distribución de IGF sobre IGFBP específicas, por ejemplo, sobre
IGFBP-1 o IGFBP-3 usando el formato
de LIFA.
El péptido se administra convenientemente
mediante un sistema de liberación sostenida. Los ejemplos adecuados
de composiciones de liberación sostenida incluyen matrices
poliméricas, semipermeables en forma de artículos conformados, por
ejemplo, películas o microcápsulas. Las matrices de liberación
sostenida incluyen poliláctidos (Patente de Estados Unidos Nº
3.773.919, documento EP 58.481), copolímeros de ácido
L-glutámico y
gamma-etil-L-glutamato
(Sidman et al., Biopolymers, 22, 547-556
(1983), poli(2-hidroxietilmetacrilato)
(Langer et al., J. Biomed. Mater. Res. 15:
167-277 (1981), y Langer, Chem. Tech., 12:
98-105 (1982), acetato de etilenvinilo (Langer
et al., anteriormente) o ácido
poli-D-(-)-3-hidroxibutírico
(documento EP 133.988). Las composiciones de liberación sostenida
también incluyen un péptido inmovilizado liposomalmente. Se preparan
liposomas que contienen el péptido por métodos conocidos por sí
mismos: documento DE 3.218.121; Epstein et al. Proc. Natl.
Acad. Sci. U.S.A., 82: 3688-3692 (1985); Hwang et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 77:
4030-4034 (1980); documentos EP 52.322; EP 36.676;
EP 88.046; EP 143.949; EP 142.641; Solicitud de Patente Japonesa
83-118008; Patentes de Estados Unidos Nº 4.485.045
y 4.544.545; y documento EP 102.324. Generalmente, los liposomas son
del tipo unilaminar pequeño (de aproximadamente 200 a 800
Angstroms), en los que el contenido lipídico es superior a
aproximadamente el 30 por ciento en moles de colesterol, ajustándose
la proporción seleccionada para la terapia más eficaz.
También pueden emplearse péptidos PEGilados que
tengan una vida más prolongada basándose en, por ejemplo, la
tecnología de conjugado descrita en el documento WO 95/32003
publicado el 30 de noviembre de 1995.
Para administración parenteral, en una
realización, el péptido se formula generalmente por mezcla de cada
uno en el grado deseado de pureza en una forma de dosificación
unitaria inyectable (solución, suspensión o emulsión) con un
vehículo farmacéuticamente o parenteralmente aceptable, es decir,
uno que no sea tóxico para los destinatarios a las dosificaciones y
concentraciones empleadas y que sea compatible con otros
ingredientes de la formulación. Por ejemplo, preferiblemente la
formulación no incluye agentes oxidantes ni otros péptidos que se
sabe que son perjudiciales para polipéptidos.
Generalmente, las formulaciones se preparan por
contacto del péptido uniformemente e íntimamente con vehículos
líquidos o vehículos sólidos finamente divididos o ambos. Después,
si es necesario, el producto se conforma en la formulación deseada.
Preferiblemente, el vehículo es un vehículo parenteral, más
preferiblemente una solución que es isotónica con la sangre del
destinatario. Los ejemplos de dichos vehículos excipientes incluyen
agua, solución salina, solución de Ringer, una solución tamponada y
solución de dextrosa. También son útiles en este documento
vehículos no acuosos tales como aceites fijos y oleato de etilo.
El vehículo contiene convenientemente cantidades
minoritarias de aditivos tales como sustancias que aumenten la
isotonicidad y la estabilidad química. Dichos materiales no son
tóxicos para los destinatarios a las dosificaciones y
concentraciones empleadas e incluyen tampones tales como fosfato,
citrato, succinato, ácido acético y otros ácidos orgánicos o sus
sales; antioxidantes tales como ácido ascórbico; polipéptidos de
bajo peso molecular (de menos de aproximadamente diez restos), por
ejemplo, poliarginina o tripéptidos; proteínas tales como albúmina
sérica, gelatina o inmunoglobulinas; polímeros hidrófilos tales como
polivinilpirrolidona; glicina, aminoácidos tales como ácido
glutámico, ácido aspártico, histidina o arginina; monosacáridos,
disacáridos y otros hidratos de carbono incluyendo celulosa o sus
derivados, glucosa, manosa, trehalosa o dextrinas; agentes quelantes
tales como EDTA; alcoholes de azúcares tales como manitol o
sorbitol; contraiones tales como sodio; tensioactivos no iónicos
tales como polisorbatos, poloxámeros o polietilenglicol (PEG); y/o
sales neutras, por ejemplo, NaCl, KCl, MgCl_{2}, CaCl_{2},
etc.
Típicamente, el péptido se formula en dichos
vehículos a un pH de o de aproximadamente 4,5 a 8. Se entenderá que
el uso de ciertos de los excipientes, vehículos o estabilizantes
anteriores dará como resultado la formación de sales del péptido.
La preparación final puede ser un líquido estable o un sólido
liofilizado.
Se analizan a continuación formulaciones típicas
de los péptidos como composiciones farmacéuticas. Se preparan un
compuesto de aproximadamente 0,5 a 500 mg del péptido o mezcla de
péptidos, como la forma de ácido o base libre o como una sal
farmacéuticamente aceptable, con un vehículo, soporte, excipiente,
aglutinante, conservante, estabilizante, saporífero, etc.,
fisiológicamente aceptable según exija la práctica farmacéutica
aceptada. La cantidad de ingrediente activo en estas composiciones
es tal que se obtiene una dosificación adecuada en el
intervalo
indicado.
indicado.
El péptido a usar para la administración
terapéutica debe ser estéril. La esterilidad se consigue fácilmente
por filtración a través de membranas de filtración estériles (por
ejemplo, membranas de 0,2 micrómetros). Las composiciones
terapéuticas se colocan generalmente en un recipiente que tiene un
orificio de acceso estéril, por ejemplo, una bolsa de solución o
intravenosa o vial que tenga un tampón perforable mediante una aguja
de inyección hipodér-
mica.
mica.
Generalmente, el péptido se almacenará en
recipientes individuales o multidosis, por ejemplo, ampollas o
viales sellados, como una solución acuosa o como una formulación
liofilizada para reconstitución. Como ejemplo de una formulación
liofilizada, se cargan viales de 10 ml con 5 ml de solución acuosa
de péptido al 1% (p/v) esterilizada por filtración y la mezcla
resultante se liofiliza. La solución de infusión se prepara por
reconstitución del péptido liofilizado usando agua para inyección
bacteriostática.
También es parte de esta invención la terapia de
combinación con el péptido de este documento y otros uno o más
reactivos apropiados que aumenten el IGF o insulina total en la
sangre o aumenten el efecto del péptido. Estos reactivos permiten
generalmente que el péptido de este documento libere el IGF o la
insulina generados e incluyen agentes promotores del
crecimiento.
Los agentes promotores del crecimiento para este
fin incluyen, pero sin limitación, secretagogos de GH que promueven
la liberación de GH endógena en mamíferos para aumentar las
concentraciones del IGF en la sangre. Los ejemplos incluyen TRH,
dietilestilbestrol, teofilina, enquefalinas, prostaglandinas de la
serie E, péptidos de la familia de
VIP-secretina-glucagón-GRF
y otros secretagogos de GH tales como GHRP-6,
GHRP-1 como se describe en la Patente de Estados
Unidos Nº 4.411.890 y lactamos benzo-condensados
tales como los descritos en la Patente de Estados Unidos Nº
5.206.235. Véase también, por ejemplo, el documento WO 96/15148
publicado el 23 de mayo de 1996. Otros agentes promotores del
crecimiento incluyen GHRP, GHRF, GH y sus análogos. Por ejemplo, se
describen GHRP en los documentos WO 95/17422 y WO 95/17423,
publicados ambos el 29 de junio de 1995; Bowers. J. Pediatr.
Endocrinol., 6: 21-31 (1993); y Schoen et
al., Annual Reports in Medicinal Chemistry, 28:
177-186 (1993). Se describen GHRF y sus análogos,
por ejemplo, en el documento WO 96/37514 publicado el 28 de
noviembre de 1996.
Además, puede emplearse GHRH, cualquiera de las
IGFBP, GH de acción prolongada, GH más GHBP, insulina o un agente
hipoglucemiante junto con el péptido de este documento con este fin.
Además, también puede emplearse IGF-I o
IGF-II o un IGF con una IGFBP tal como
IGF-I formando un complejo con
IGFBP-3 con el péptido de este documento. Por
ejemplo, pueden usarse composiciones farmacéuticas que contienen
IGF-I e IGFBP en un vehículo como se describe en el
documento WO 94/16723 publicado el 4 de agosto de 1994, junto con el
péptido. Las entidades pueden administrarse de forma secuencial o
simultánea con el péptido. Además, también se considera que son
tratamientos de combinación como parte de esta invención otros
medios de manipulación del estado de IGF, tales como regímenes de
dieta o ejercicio.
Si también se administra insulina, puede ser
cualquier formulación o tipo de insulina que se ha indicado
anteriormente. La dosis exacta de dicha insulina a usar está sujeta
en gran medida a discreción terapéutica y depende de, por ejemplo,
el tipo de trastorno, el perfil clínico del paciente, el tipo y la
cantidad de variante de IGF o insulina similar a IGF empleada, el
tipo de insulina, etc., pero generalmente es de aproximadamente 0,5
a 500 unidades/día de insulina. Como ejemplo, para el tratamiento de
diabetes en seres humanos, la dosis de insulina NPH es
preferiblemente de aproximadamente 5 a 50 unidades/inyección (es
decir, de aproximadamente 0,2 a 2 mg) dos veces al día por vía
subcutánea.
Además, la formulación se administra
convenientemente junto con una cantidad eficaz de un agente
hipoglucemiante tal como una sulfonilurea. El agente
hipoglucemiante se administra al mamífero por cualquier técnica
adecuada incluyendo por vía parenteral, vía intranasal, vía oral o
por cualquier otra vía eficaz. Más preferiblemente, la
administración es por la vía oral. Por ejemplo, son adecuadas para
la administración oral comprimidos MICRONASE^{TM} (gliburida)
comercializados por Upjohn en concentraciones de comprimidos de
1,25, 2,5 y 5 mg. La dosis de mantenimiento habitual para
diabéticos de Tipo II, sometidos a esta terapia, está generalmente
en el intervalo de aproximadamente 1,25 a 20 mg por día, que pueden
administrarse como una dosis individual o dividida por todo el día
según se considere apropiado. Physician's Desk Reference,
2563-2565 (1995). Otros ejemplos de comprimidos
basados en gliburida disponibles para prescripción incluyen fármaco
de marca GLYNASE^{TM} (Upjonh) y fármaco de marca DIABETA^{TM}
(Hoeschst-Roussel). El GLUCOTROL^{TM} (Pratt) es
la marca comercial para un comprimido de glipizida
(1-ciclohexil-3-(p-(2-(5-metilpirazincarboxamida)etil)fenil)sulfonil)urea)
disponible en potencias de 5 y 10 mg, y también se prescribe para
diabéticos Tipo II que requieren terapia hipoglucemiante después de
control dietético o en pacientes que han dejado de responder a otras
sulfonilureas. Physician's Desk Reference,
1902-1903 (1995). Pueden emplearse también otros
agentes hipoglucemiantes distintos de las sulfonilureas tales como
las biguanidas (por ejemplo, metformina y fenformina) o
tiazolidinodionas (por ejemplo, troglitozona), u otros fármacos que
afectan a la acción de insulina. Si se emplea una tiazolidinodiona
con el péptido, se usa al mismo nivel que se usa actualmente o a
niveles algo inferiores, que pueden ajustarse por los efectos
observados con el péptido en solitario o junto con la diona. La
dosis típica de troglitazona (BEZULIN^{TM}) empleada por sí misma
es de aproximadamente 100-1000 mg por día, más
preferiblemente de 200-800 mg/día y este intervalo
es aplicable en este documento. Véase, por ejemplo, Ghazzi et
al., Diabetes, 46: 433-439 (1997). Otras
tiazolidinodionas que son agentes sensibilizantes a la insulina más
potentes que la troglitazona se emplearían a dosis menores.
Además, la invención contempla el uso de terapia
génica para tratar a un mamífero, usando un ácido nucleico que
codifica el péptido, si es un péptido. Generalmente, se usa terapia
génica para aumentar (o sobreexpresar) niveles de IGF o insulina en
el mamífero. Pueden usarse ácidos nucleicos que codifican el péptido
para este fin. Una vez que se conoce la secuencia de aminoácidos,
se pueden generar varias moléculas de ácido nucleico usando la
degeneración del código genético y seleccionar cuáles usar para
terapia génica.
Existen dos estrategias principales para
introducir el ácido nucleico (opcionalmente contenido en un vector)
en las células del paciente para los fines de terapia génica: in
vivo y ex vivo. Para el suministro in vivo, el
ácido nucleico se inyecta directamente en el paciente, habitualmente
en el sitio en el que es necesario el péptido. Para el tratamiento
ex vivo, se extraen las células del paciente, se introduce
el ácido nucleico en estas células aisladas y las células
modificadas se administran al paciente directamente o, por ejemplo,
encapsuladas en membranas porosas que se implantan en el paciente.
Véanse, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Nº 4.892.538 y
5.283.187.
Existen una diversidad de técnicas disponibles
para introducir ácidos nucleicos en células viables. Las técnicas
varían dependiendo de si el ácido nucleico se transfiere a células
cultivadas in vitro, o in vivo a las células del
hospedador deseado. Las técnicas adecuadas para la transferencia de
ácido nucleico a células de mamífero in vitro, incluyen el
uso de liposomas, electroporación, microinyección, fusión celular,
DEAE-dextrano, método de precipitación con fosfato
de calcio, etc.. Un vector comúnmente usado para el suministro ex
vivo del gen es un retrovirus.
Las técnicas de transferencia de ácido nucleico
in vivo actualmente preferidas incluyen transfección con
vectores virales (tales como adenovirus, virus Herpes simple I o
virus adenoasociados) y sistemas basados en lípidos (son lípidos
útiles para la transferencia del gen mediada por lípidos DOTMA, DOPE
y DC-Chol, por ejemplo). En algunas situaciones es
deseable proporcionar la fuente de ácido nucleico con un agente que
se dirija a las células diana, tal como un anticuerpo específico
para una proteína de membrana de superficie celular o la célula
diana, un ligando para un receptor en la célula diana, etc. Cuando
se emplean liposomas, pueden usarse proteínas que se unen a una
proteína de membrana de superficie celular asociada con endocitosis
para dirigir y/o facilitar la captación, por ejemplo, proteínas de
la cápsida o fragmentos de las mismas trópicos por un tipo celular
particular, anticuerpos para proteínas que experimentan
internalización en el ciclado y proteínas que se dirigen a una
localización intracelular y aumentan la semivida intracelular. La
técnica de endocitosis mediada por receptor se describe, por
ejemplo, por Wu et al., J. Biol. Chem., 262:
4429-4432 (1987); y Wagner et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 87: 3410-3414 (1990). Para una
revisión de los protocolos de marcado génico y terapia génica
actualmente conocidos, véase Anderson et al., Science, 256:
808-813 (1992). Véase también el documento WO
93/25673 y las referencias citadas en el mismo.
También se contemplan kits para esta invención.
Un kit típico comprendería un recipiente, preferiblemente un vial,
para la formulación de péptido que comprende el péptido en un tampón
farmacéuticamente aceptable e instrucciones, tal como un prospecto
o etiqueta de producto, que indique al usuario cómo utilizar la
formulación farmacéutica. El kit incluye opcionalmente un
recipiente, preferiblemente un vial, para una GH, una GHRP, una
GHRH, un secretagogo de GH, un IGF, un IGF formando un complejo con
una IGFBP, una IGFBP, una GH formando un complejo con una GHBP;
insulina o un agente hipoglucemiante.
En otra realización de este documento, se
describe un método para dirigir IGF o insulina endógena lejos de o
hacia un sitio particular en un mamífero, que comprende administrar
al mamífero una cantidad eficaz del péptido de este documento que
es específica para una IGFBP que sea prevalente en o está ausente
del sitio. Los "sitios" para este fin incluyen tejidos u
órganos específicos tales como el corazón, o tal como el cerebro
mediante IGFBP específicas de cerebro. La prevalencia en el sitio
indica que la IGFBP en cuestión se localiza en el sitio y
constituye una porción sustancial o biológicamente importante de la
IGFBP en el sitio. Esta indicación viene de la especificidad por
IGFBP-1 frente a IGFBP-3 de los
péptidos demostrada en este documento.
La invención se entenderá más completamente por
referencia a los siguientes ejemplos. No obstante, no deberían
interpretarse como limitantes del alcance de la invención. Todas las
citas bibliográficas y de patentes mencionadas en este documento se
incorporan expresamente como referencia.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
I
Se usó una estrategia de mutagénesis mediante
alanina (Cunningham y Wells, anteriormente) para eliminar esa
porción de cada cadena lateral de IGF-I más allá del
carbono beta. La contribución de estos átomos a la energía libre de
unión del péptido a IGFBP-1 o a
IGFBP-3 se evaluó después mediante ELISA de fagos
competitivo. En este ensayo, se usó IGFBP-1 o
IGFBP-3 para inhibir la unión de los mutantes de
fagos de IGF a una placa inmunoabsorbente recubierta con
IGFBP-1 o IGFBP-3. Puede calcularse
la unión (CI_{50}) a partir de una serie de titulación de
proteína de unión. También se evaluaron algunos mutantes para unión
directa en ensayos de BIAcore^{TM}.
En los dos conjuntos de ejemplos siguientes,
pueden describirse \alpha-aminoácidos comunes
mediante el código de aminoácidos convencional de una letra o de
tres letras cuando se hace referencia a productos intermedios y
finales. Por \alpha-aminoácidos comunes se
entienden los aminoácidos incorporados en proteínas bajo la
dirección del ARNm. Se enumeran abreviaturas convencionales en el
Índice Merck, 10ª Edición, págs.
Misc-2-Misc-3. A
menos que se designe otra cosa, los
\alpha-aminoácidos comunes tienen la configuración
natural o "L" en el átomo de carbono alfa. Si el código está
precedido por una "D" esta se refiere al enantiómero opuesto
del \alpha-aminoácido común. Los
\alpha-aminoácidos modificados o pocos habituales
tales como norleucina (Nle) y ornitina (Om) se designan como se
describe en la U.S. Patent and Trademark Office Official Gazette
1114 TMOG, 15 de mayo de 1990.
Basándose en los resultados de experimentos que
usan el mutante de IGF descrito a continuación, se predice que las
moléculas del tipo que se reivindica en este documento deberían
aumentar los niveles de IGF activo en un sujeto que se trate.
\vskip1.000000\baselineskip
Se amplificó el gen que codifica el
IGF-I humano maduro a partir de pBKIGF2B (Patente de
Estados Unidos Nº 5.342.763) usando los cebadores de PCR
5'-AGC TGC TTT GAT ATG CAT CTC CCG AAA CTC TGT GCG
GT-3' (SEC ID Nº: 4) y 5'-GAG CGA
TCT GGG TCT AGA CAG ATT TAG CGG GTT TCA G-3' (SEC ID
Nº: 5). El fragmento resultante se cortó con Nsil y
XbaI y se ligó en pH0753 previamente digerido con NsiI
y XbaI. El pH0753 es un derivado de
phGHam-g3 (Lowman et al., Biochemistry, 30:
10832-10838 (1991)) en el que se ha delecionado el
sitio adicional XbaI en la región promotora de la fosfatasa
alcalina (PhoA) usando el oligonucleótido 5'-AAA
AGG GTA TGT AGA GGT TGA GGT-3' (SEC ID Nº: 6). El
vector ligado pH0753 que contiene la fase de lectura abierta de
IGF-I se denominó plGF-g3. Codifica
IGF-I que lleva la doble mutación
G1S-A70V fusionada con un fragmento de la proteína
del gen III (restos 249-406) del bacteriófago de
E. coli M 13. Se descubrió que la unión de esta variante de
IGF-I a IGFBP-I y -3 era
indistinguible del IGF-I de tipo silvestre. Se
realizó mutagénesis mediante alanina usando plásmido de cadena
sencilla plGF-g3 como molde (Kunkel et al.,
Methods Enzymol., 204: 125-139 (1991)). Todos los
restos del IGF-I excepto las cisteínas y alaninas se
sustituyeron individualmente por alanina. Las construcciones
resultantes se verificaron mediante secuenciación de ADN.
\vskip1.000000\baselineskip
Se recubrieron placas inmunoabsorbentes (Nunc,
MAXISORP^{TM}, 96 pocillos) con 100 \mul/pocillo de
IGFBP-1 o IGFBP-3 1 \mug/ml en
tampón PBS a pH 7,2 a 4ºC durante una noche. Después, las placas se
bloquearon con TWEEN 20^{TM} al 0,5%/PBS (también usado como
tampón de unión) durante 2 horas a temperatura ambiente (se
evitaron agentes bloqueantes proteicos como albúmina sérica bovina
para evitar una contaminación potencial con IGF o IGFBP). Se
cultivaron durante una noche células E. coli
(XL1-Blue, Stratagene) recién transformadas con
vector fagémido en 5 ml de medio 2YT (Sambrook et al.,
anteriormente) en presencia de fago auxiliar
M13-VCS (Stratagene). Se recogieron partículas de
fago y se resuspendieron en tampón PBS como se describe en Lowman,
H. B., "Phage Display of Peptide Libraries on Protein
Scaffolds", en Cabilly, S. (ed.), Combinatorial Peptide Library
Protocols (Humana Press Inc.: Totowa, NJ, 1998), págs.
249-264. Después, se normalizaron las
concentraciones de fago para dar una señal de ELISA máxima de
0,2-0,4 para cada mutante (Lowman, en Cailly, S.
(ed.), anteriormente). Se prepararon diluciones seriadas de tres
veces de competidor soluble sobre placas de microtitulación no
absorbentes (Nunc, F, 96 pocillos) con tampón de unión (TWEEN^{TM}
20 al 0,5%/PBS) que contenía fago a las concentraciones
determinadas previamente. El intervalo de dilución de proteína
competidora abarcaba seis órdenes de magnitud, partiendo de 5
\muM para IGFBP-1 y 500 nM para
IGFBP-3. Después del bloqueo, las placas que
contenían diana inmovilizada se lavaron con tampón TWEEN^{TM} al
0,05%/PBS y se incubaron posteriormente con 80 \mul/pocillo de
las soluciones de fago-competidor premezcladas
durante una hora a temperatura ambiente. Después del lavado, se
detectó el fago unido con 80 \mul/pocillo de una solución que
contenía un anticuerpo policlonal primario de conejo
anti-fago y un anticuerpo monoclonal secundario de
cabra anti-conejo conjugado con peróxidasa de
rábano picante en TWEEN 20^{TM} al 0,5%/PBS. Se usó
o-fenilendiamina (Sigma) y tetrametilbencidina
(Kirkegaard y Perry) como sustratos cromogénicos, dando como
resultado la detección de producto a 492 y 450 nm, respectivamente.
Se determinaron los valores de CI_{50} por ajuste de los datos de
unión a una curva de saturación genérica (Lowman, en Cabilly, S.
(ed.), anteriormente). Se ensayaron al menos dos clones
individuales de cada mutante de IGF-I. Los números
de la Tabla I representan media \pm desviación típica de valores
de CI_{50} calculados individualmente.
\vskip1.000000\baselineskip
Se expresó IGFBP-1 humana en
células CHO y se purificó a partir del medio acondicionado como se
describe por Mortensen et al., Endocrinology, 138:
2073-2080 (1997). También se ha clonado
IGFBP-3 humana recombinante y se ha expresado en
células de mamífero (Wood et al., Mol. Endocrinology, 2:
1176-1185 (1988)). La purificación a partir de
medio acondicionado seguía esencialmente el procedimiento descrito
para IGFBP-1, con el uso de una columna de afinidad
de IGF (Martin y Baxter, J. Biol. Chem., 261:
8754-8760 (1986)).
\vskip1.000000\baselineskip
El plásmido pBKIGF2B (Patente de Estados Unidos
Nº 5.342.763) expresa IGF-I de tipo silvestre humano
fusionado al péptido líder de lamB bajo el control del
promotor P_{pho}A. Para facilitar la mutagénesis dirigida
se introdujo el origen de replicación de fago f1 (fl ori) en el
plásmido pBKIGF2B. Para este fin se escindió un fragmento de BamHI
de 466 pb que contenía el f1 ori de pH0753 (Lowman et al.,
anteriormente, 1991), mientras que el plásmido pBKIGF2B se
lianealizó con EcoRI. Tanto el vector como el fragmento se
trataron con enzima Klenow para rellenar salientes de sitios de
restricción antes de la ligación de extremos romos. Se
seleccionaron construcciones correctas por la capacidad para
producir ADN de fagémido monocatenario en presencia de fago
auxiliar M13VCS. El vector fagémido resultante se denominó
pBKIGF2B-fl-ori y se usó como molde
para construir los mutantes de alanina de IGF-I de
interés (véase la Tabla II) usando el procedimiento de Kunkel et
al., Methods Enzymol., 204: 125-139 (1991)).
Cada etapa de mutagénesis se confirmó mediante secuenciación de
ADN.
La expresión de mutantes de
IGF-I era como se ha descrito para el tipo silvestre
de IGF-I (Joly et al., Proc. Natl. Acad.
Sci. USA, 95: 2773-2777 (1998)), pero sin la
sobreexpresión transitoria de oxidorreductasas. El procedimiento de
purificación se basaba en un protocolo previo (Chang y Swartz,
"Single-Step Solubilization and Folding of
IGF-I Aggregates from Escherichia coli" en
Cleland, J. L (ed.), Protein Folding In Vivo and In Vitro (American
Chemical Society, Washington, DC, 1993), págs.
178-188), con adaptaciones minoritarias.
Típicamente, se resuspendieron 6 g de un concentrado celular húmedo
(equivalente a 2 litros de medio bajo en fosfato cultivado durante
24 h) en 150 ml de Tris-HCI 25 mM, pH 7,5 que
contenía EDTA 5 mM. Las células se lisaron en un microfluidificador
(Microfluidics Corp., Newton, MA) y se recogieron partículas
refractarias que contenían agregados de IGF-I
acumulados por centrifugación a 12.000 x g. Las partículas
refractarias se lavaron dos veces con tampón de lisis, dos veces
con tampón de lisis que contenía
N-lauroil-sarcosina al 1% (Sigma)
para extraer proteínas de membrana y dos veces con tampón de lisis
de nuevo. Los cuerpos refractarios lavados se resuspendieron a
aproximadamente 2 mg/ml en tampón CAPS (ácido
3-(ciclohexilamino)-1-propanosulfónico;
Sigma) 50 mM a pH 10,4, que contenía urea 2 M, NaCI 100 mM, MeOH al
20% y DTT 2 mM. Este procedimiento combina la solubilización de
cuerpos refractarios y posterior replegamiento oxidativo de mutantes
de IGF-I (Chang y Swartz, anteriormente). Después
de 3 h a temperatura ambiente las soluciones de replegamiento se
filtraron a través de membranas microconcentradoras (Centricon,
Amicon) con un límite de peso molecular de 50 kDa. La mayoría del
IGF-I monomérico se recuperó en el eluído, mientras
que los contaminantes de mayor peso molecular se concentraron en el
material retenido. En este punto, las fracciones de
IGF-I tenían una pureza >95%, a juzgar por el
análisis de SDS-PAGE. Para separar correctamente el
IGF-I unido por disulfuros del
IGF-cambio (que contiene dos disulfuros no nativos;
Hober et al., Biochemistry, 31: 1749-1756
(1992); Miller et al., Biochemistry, 32:
5203-5213 (1993)), las soluciones de replegamiento
se acidificaron con ácido acético al 5% y se cargaron en una
columna de HPLC semipreparativa C18 Dynamax^{TM} (Varian: DI 10,0
mm) a 4 ml/min. Los tampones eran H_{2}O/TFA al 0,1% (A) y
acetonitrilo/TFA al 0,1% (B). La separación de los isómeros
disulfuro se consiguió por aplicación del siguiente gradiente:
0-30% B en 20 min, 30-45% B en 60
min. La proporción de IGF-I nativo respecto a
IGF-cambio era habitualmente de aproximadamente 2:1
para cada mutante, eluyéndose el IGF-cambio antes
en el gradiente que el IGF-I nativo. La masa
molecular de cada mutante se verificó mediante espectrometría de
masas. Después de la purificación por HPLC, las muestras se
liofilizaron y se reconstituyeron a aproximadamente 1 mg/ml en
tampón HEPES 100 mM, a pH 7,4.
\vskip1.000000\baselineskip
Las afinidades de unión de las variantes de IGF
para IGFBP-1 e IGFBP-3 se
determinaron usando un sistema de análisis de interacción cinética
a tiempo real BIAcore^{TM}-2000 (Biacore, Inc.,
Piscataway, NJ) para medir las velocidades de asociación
(k_{a}) y disociación (k_{d}). Se activaron
microplacas biodetectoras de dextrano carboximetilado (CM5, BIAcore
Inc.) con EDC (clorhidrato de
N-etil-N'-(3-dimetilaminopropil)-carbodiimida)
y NHS (N-hidroxisuccinimida) de acuerdo con las
instrucciones del proveedor. Para la inmovilización, se inyectaron
mutantes de IGF en acetato de sodio 20 mM, pH 4,8, sobre la
microplaca biodetectora a una concentración de 50 \mug/ml para
dar aproximadamente 450-600 RU (unidades de
respuesta de resonancia) de proteína acoplada covalentemente. Se
bloquearon los grupos sin reaccionar con una inyección de
etanolamina 1 M. Se realizaron mediciones cinéticas por inyección
de diluciones seriadas de dos veces (partiendo de 1 \muM) de
IGFBP-1 o IGFBP-3 en tampón de
procesamiento (PBS, Tween 20 al 0,05%, ovoalbúmina al 0,1%, azida
sódica al 0,1%) a 25ºC usando un caudal de 20 \mul/min. Se
calcularon las velocidades de asociación (k_{a}) y
velocidades de disociación (k_{d}) por separado usando un
modelo de asociación de Langmuir^{TM} 1:1 en el programa
informático de evaluación BIAcore^{TM} v. 3.0. La constante de
disociación en equilibrio (K_{D}) se calculó como
k_{d}/k_{a}.
\vskip1.000000\baselineskip
Para un barrido con alanina rápido y exhaustivo
de los 70 restos aminoacídicos del IGF-I, se
determinó primero si la proteína podía presentarse monovalentemente
en la superficie del fago M13 (Bass et al., Proteins,
8: 309-314 (1990)). La tecnología de presentación en
fagos combina la ventaja de la mutagénesis rápida de ADN
monocatenario con la facilidad de purificación de la proteína
mutante resultante, simplemente por aislamiento de las partículas
de fago correspondientes (por ejemplo, Cunningham et al.,
1994, anteriormente). Se construyó un vector en el que se fusionó
IGF-I humana madura con el dominio
carboxi-terminal del producto del gen III de M 13.
Esta construcción incluye la secuencia señal stII que dirige
la proteína de fusión hacia el espacio periplásmico de E.
coli y permite la presentación monovalente de la proteína (Bass
et al., anteriormente; Lowman et al., anteriormente,
1991). Para fines de clonación se cambiaron el primer y el último
aminoácido del IGF-1; el mutante resultante
G1S-A70V se usó como construcción de molde para la
posterior mutagénesis mediante alanina.
Cuando se aislaron partículas de fago que
presentaban IGF-I G1S-A70V y se
evaluaron en un ELISA de fagos de competición por la unión para
determinar su afinidad hacia IGFBP, la CI_{50} determinada en ese
experimento era de 8,5 nM para IGFBP-1 y de 0,5 nM
para IGFBP-3 (Figura 1). Estos valores concuerdan
mucho con las constantes de disociación determinadas mediante
experimentos de BIAcore^{TM} usando IGF-I de tipo
silvestre (Heding et al., anteriormente). Las afinidades de
IGF-I de tipo silvestre determinadas mediante
inmunoensayos radiactivos (RIA) son de \sim2,8 nM para
IGFBP-1 y -0,8 nM para IGFBP-3,
confirmando adicionalmente los valores de CI_{50} obtenidos a
partir del ELISA de fagos. Además, las partículas de fagos que
presentaban IGF-I o G1S-A70V se
capturaban eficazmente por 11 anticuerpos monoclonales de ratón
anti-IGF-1 independientes
inmovilizados sobre placas de microtitulación. Estos resultados
sugerían en su conjunto que la variante de IGF presentada estaba
correctamente plegada y accesible en la superficie de las partículas
de fago.
\vskip1.000000\baselineskip
Todos los restos del IGF-I
G1S-A70V excepto las cuatro alaninas y las seis
cisteínas nativas se sustituyeron individualmente por alanina
usando el vector G1S-A70V IGF-I gIII
descrito como molde. Además, se construyeron los mutantes
individuales S1G y V70A y la doble mutación que restituye el
IGF-I de tipo silvestre. Cada una de estas
construcciones se expresaba en E. coli y se presentaba en
fagos. Se determinaron los valores de CI_{50} para la unión a
IGFBP-1 e IGFBP-3 por ELISA de fagos
competitivo como se muestra en la Figura 1. Se ensayaron al menos
dos clones diferentes de cada mutante. Los valores de CI_{50}
resultantes se enumeran en la Tabla I y la pérdida o ganancia en
CI_{50} para cada mutante con respecto a G1S-A70V
se representa gráficamente en la Figura 2.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
La mayoría de los mutantes de alanina producían
sólo cambios minoritarios en los valores de CI_{50} en el ELISA
de fagos. De forma importante, el IGF-I de tipo
silvestre mostraba las mismas afinidades por IGFBP-1
e IGFBP-3 que G1S-A70V, en cuyo
fondo se realizaron las sustituciones con alanina (Tabla I, Figura
2). Sólo unos pocos restos causaban pérdidas considerables (>
10-veces) en la afinidad cuando se cambiaban a
alanina: E3, G7, L10, V11, F25, R36, P39, F49 y P63 por la unión a
IGFBP-1; V11, R36, P39 y P63 por la unión a
IGFBP-3. Se ha señalado que las sustituciones con
alanina de glicinas y prolinas pueden conducir a alteraciones
estructurales de la estructura proteica (Di Cera, Chem. Rev., 98:
1563-1591 (1998)).
Se descubrieron sólo unas pocas mejoras modestas
en la afinidad de unión mediante sustituciones con alanina. S1A,
D12A y D45A mostraban un aumento de aproximadamente 2 veces en la
unión a IGFBP-1, mientras que S35A y T41A mostraban
un efecto similar para IGFBP-3. Sin embargo, cambios
de 2 veces en valores de CI_{50} están en el límite de exactitud
de estos experimentos.
E3A, G7A, L10A, F25A y F49 mostraban un efecto
diferencial en la unión a IGFBP-1 frente a
IGFBP-3. Para estos cinco mutantes de alanina
individuales de IGF-I, la CI_{50} relativa para
IGFBP-1 difería en más de 4 veces de la de para
IGFBP-3 (Figura 2; Tabla I, especificidad relativa).
E3A y F49A mostraban los mayores factores de especificidad relativa
en este grupo. La sustitución con alanina de E3 no tenía
prácticamente ningún efecto sobre la afinidad por
IGFBP-3 (1,4 veces) mientras que la unión a
IGFBP-1 se debilitaba 34 veces. Aún más drástica,
la afinidad de F49A se reduce más de 100 veces para
IGFBP-1 pero sólo 3,6 veces para
BP-3. Este resultado se ilustró en comparación
directa mediante ELISA de fagos. Se añadieron partículas de fagos
que presentaban IGF-I F49A a pocillos recubiertos
con IGFBP-3 en presencia de IGFBP-1
(Figura 3A) o IGFBP-3 (Figura 3B) soluble. En
comparación con fago de control que presentaba IGF-I
G1S-A70V, la curva de unión de F49A cambiaba más de
dos órdenes de magnitud en la competición con
IGFBP-1 (Figura 3A). Por el contrario, las curvas de
unión eran similares en la competición con IGFBP-3
y los valores de CI_{50} diferían en menos de un factor de 4
(Figura 3B). Por lo tanto E3 y F49 son dos determinantes de
especificidad principales para la unión a IGFBP-1
en la molécula de IGF-I.
Los restos G7, L10 y F25 parecían ser
importantes para la unión de ambas IGFBP, aunque mostraban una
pérdida de afinidad menos pronunciada por IGFBP-1
que por IGFBP-3 cuando se sustituían por alaninas.
No se identificó ningún determinante de especificidad significativo
para IGFBP-3, tal como un mutante que se une mucho
más estrechamente a IGFBP-1 que a
IGFBP-3. Sin embargo, las mutaciones E9A, D12A,
F23A, Y24A, T29A, S34A y D45A tenían efectos ligeramente mayores
(de aproximadamente 2 veces) sobre IGFBP-3 que sobre
la unión a IGFBP-1.
Para validar los resultados obtenidos mediante
el ELISA de fagos, se expresaron mutantes de alanina específicos y
se purificaron para análisis cinético usando un instrumento
BIAcore^{TM}. Se determinó que la constante de disociación
(K_{D}) de IGF-I de tipo silvestre era de
13 nM para IGFBP-1 y de 1,5 nM para
IGFBP-3 (Figuras 5A y 5B; Tabla II). La diferencia
de afinidad por las IGFBP se debe a una velocidad de asociación 10
veces más rápida (k_{a}) de IGF-I a
IGFBP-3 (3,2 x 10^{5} frente a 3,2 x 10^{4}
M^{-1}s^{-1}). Estos resultados se corresponden bien con los
valores absolutos de CI_{50} determinados mediante el ELISA de
fagos (Figuras 1A y 1B; Tabla I). Como se esperaba, el doble mutante
G1S-A70V mostraba parámetros cinéticos
esencialmente indistinguibles del tipo silvestre (Tabla II).
Se ensayaron V11A, R36A y P39A porque estas
variantes no se habían presentado correctamente en fagos basándose
en los experimentos de reconocimiento de anticuerpos (véase
anteriormente). R36A y P39A mostraban cinéticas de tipo silvestre
para ambas proteínas de unión, mientras que V11A mostraba una
reducción de 5 veces en la afinidad tanto por
IGFBP-1 como por IGFBP-3.
Además, se decidió examinar la variante de IGF
soluble T4A. Este resto se ha implicado en la unión a IGFBP en
publicaciones anteriores (Bayne et al., anteriormente, J.
Biol. Chem., 263; Clemmons et al., anteriormente, 1990),
pero ha demostrado efectos modestos en los ensayos de fagos de este
documento. El aumento en los valores de K_{D} de T4A
respecto al IGF-I de tipo silvestre era de
aproximadamente 2-3 veces mayor que las proporciones
de CI_{50} determinadas mediante el ELISA de fagos (Tabla II). Se
observó una mayor discrepancia entre los resultados obtenidos por
el análisis de fagos y el biodetector para F16A. En este caso, los
dos métodos diferían en un factor de 4.
Se ha demostrado que mutaciones en la primera
región \alpha-helicoidal tienen un efecto
desestabilizante sobre la estructura proteica del IGF (Jansson
et al., anteriormente, 1997). Sin limitarse a teoría alguna,
se piensa que la proteína de fusión g3 en la superficie del fago
podría ser más estable que la proteína soluble replegada
purificada. Esto se confirma por los resultados de BIAcore^{TM}
obtenidos para F25A y F49A, dos restos localizados fuera de la
hélice N-terminal estructuralmente sensible. Los
cambios respectivos en valores de K_{D} y CI_{50}
concuerdan de forma excelente para estos dos mutantes (Tabla II). El
efecto diferencial de F49A sobre la unión a las IGFBP se confirmó
mediante el análisis de BIAcore^{TM}. Se midió una disminución de
70 veces en la afinidad por la unión a IGFBP-1
(Figura 5C; Tabla II), mientras que la unión a
IGFBP-3 se redujo sólo 4 veces (Figura 5D; Tabla
II).
Sorprendentemente, la interacción con
IGFBP-3 se veía generalmente menos afectada por las
sustituciones con alanina que la interacción con
IGFBP-1, a pesar del hecho de que
IGFBP-3 se une a IGF-I con una
afinidad aproximadamente 10 veces mayor. Aparte de P63A, ningún
mutante de alanina presentaba una reducción >6 veces en la
afinidad por IGFBP-3 (Figura 2 y Tabla I).
Se había demostrado previamente en experimentos
de biodetector que el
des(1-3)-IGF-I
se une a IGFBP-3 con una afinidad 25 veces reducida
(Heding et al, anteriormente). Esta forma de origen natural
de IGF-I carece de los primeros tres restos
N-terminales y muestra una potencia mitógena
aumentada, presumiblemente debido a su reducción en la unión a
IGFBP (Bagley et al., anteriormente). Puesto que ninguna de
las tres primeras cadenas laterales de aminoácidos parecen
contribuir con energía alguna a la unión de IGFBP-3
(Tabla I), pero no obstante el
des(1-3)-IGF-I
está comprometido en la unión a IGFBP-3, sin
limitarse a teoría alguna, se formula la hipótesis de que podrían
estar implicadas interacciones de cadena principal.
La hipótesis se ensayó presentando en fagos un
mutante triple de alanina
(Ala(1-3)-IGF-I),
sustituyendo los primeros tres aminoácidos
N-terminales. Si la estructura en esa región
contribuye la interacción con IGFBP-3 este mutante
debería ser capaz de unirse. La unión a IGFBP-1, sin
embargo, debería reducirse debido a la ausencia de la cadena
lateral E3 (Tabla I). Como control, se generó el mutante
des(1-2)-IGF-I,
ensayando para cualquiera interacción de cadena principal potencial
con IGFBP-1 en las posiciones 1 y 2. Como se
esperaba, el
Ala(1-3)-IGF-I
mostraba una afinidad por IGFBP-1 disminuida
similar a E3A pero ningún cambio en la afinidad por
IGFBP-3 (Tabla 1; Figura 2). Para
des(1-2)-IGF-1,
no se observaron diferencias en la afinidad por ambas proteínas de
unión. Combinados con las observaciones sobre
des(1-3)-IGF-I
(Heding et al, anteriormente), estos resultados sugieren,
sin limitación a teoría alguna, que la cadena principal peptídica
entre el resto 3 y 4 de IGF-I media interacciones
importantes con IGFBP-3.
\vskip1.000000\baselineskip
Los epítopos de unión funcionales a
IGFBP-1 e IGFBP-3 sobre la
superficie de IGF-I se han sondado por mutagénesis
mediante alanina. Ambos epítopos de unión se ilustran en la Figura
6. Las interacciones de cadena lateral de IGF-I
individuales desempeñan un papel mucho más importante para la unión
a IGFBP-1 que a IGFBP-3. Se
descubrieron dos territorios de unión principales para
IGFBP-1 (Figura 6A). Uno se sitúa en la superficie
superior de la hélice N-terminal (compuesta por G7,
L10, V11, L14, F25.143 y V44) y uno en la superficie inferior
(compuesta por E3, T4, L5, F16, V17 y L54). Estos dos territorios
de unión están unidos por F49 y R50. Para IGFBP-3,
el epítopo de unión es más difuso y ha cambiado para incluir G22,
F23 e Y24 (Figura 6B). La unión de IGFBP-3
generalmente es mucho menos sensible a las sustituciones con
alanina. De hecho, la mayor reducción en afinidad (aparte de P63A,
véase a continuación), es una disminución de 6 veces observada para
G7A. Este resultado es intrigante puesto que
IGFBP-3 se une con una afinidad 10 veces mayor a
IGF-I que IGFBP-1. Muy
probablemente, sin limitación a teoría alguna, las interacciones
que se originan a partir de la estructura de cadena principal de
IGF-I están contribuyendo a la unión de
IGFBP-3. Esta hipótesis se confirma adicionalmente
mediante los experimentos con el mutante de
Ala(1-3)-IGF. Mientras que
las sustituciones con alanina individuales y triples no tienen
efecto sobre la unión a IGFBP-3, la deleción de los
3 primeros aminoácidos daba como resultado una disminución de la
afinidad de 25 veces (Bagley et al., anteriormente; Clemmons
et al., anteriormente, 1992; Heding et al.,
anteriormente). En resumen, el IGF-I usa diferentes
modos de unión para asociarse con IGFBP-1 e
IGFBP-3: unas cuantas interacciones de cadena
lateral de aminoácidos son importantes para la unión a
IGFBP-1, mientras que las interacciones de cadena
principal parecen desempeñar un papel energético principal para la
unión a IGFBP-3.
Una publicación reciente ha investigado el
epítopo de unión sobre IGF-I para
IGFBP-1 mediante espectroscopía de RMN
heteronuclear (Jansson et al., anteriormente, 1998). Los
autores descubrieron que los restos de IGF-I 29,
30, 36, 37, 40, 41, 63, 65 y 66 entre otros, experimentaban
alteraciones por desplazamiento químico tras la formación de
complejo con IGFBP-1 a 30ºC. Además, Jansson y
colaboradores identificaron que R36, R37 y R50 eran parte del
epítopo de unión funcional y ensayaron esos mutantes de alanina en
experimentos de BIAcore^{TM}. El mayor cambio en la afinidad
observado por estos autores era una disminución de 3 veces para
R50A. Sin embargo, debido a la flexibilidad estructural de
IGF-I ya observada en el primer estudio de RMN de la
hormona (Cooke et al., anteriormente), Jansson et al.
fuero incapaces de asignar completamente muchos restos en el
espectro de RMN, incluyendo F49.
En estudios similares de superficies de contacto
proteína-proteína se descubrió que sólo unos pocos
restos de cadena lateral contribuían a la masa de energía libre de
unión (Clackson y Wells, Science, 267: 383-386
(1995); Kelley et al., Biochemistry, 34:
10383-10392 (1995)). Esto mismo es cierto para la
interacción de IGF-IGFBP-1. Sin
embargo, en este documento, como se observó para la unión de factor
tisular a factor VIIa, la magnitud de los valores de energía libre
de unión (\Delta\DeltaG) procedentes de cadenas laterales
importantes es menor que en el caso de la hormona de crecimiento
(Kelley et al., anteriormente). Los restos con
contribuciones de \Delta\DeltaG predominantes no se agrupaban en
la superficie de IGF-I como en la superficie de
contacto de hormona de crecimiento-receptor
(Clackson y Wells, anteriormente), pero aun así formaban un epítopo
de unión a IGFBP-1 continuo (Figura 6A). Por el
contrario, el epítopo de unión a IGFBP-3 en
IGF-I era discontinuo y las cadenas laterales
contribuían con energías de unión individuales muy modestas.
La sustitución de P63 por alanina en
IGF-I da como resultado una afinidad disminuida por
ambas proteínas de unión que no puede medirse en el intervalo de
concentración usado en el ELISA de fagos de competición. Sin
embargo, el resto P63 se localiza en el lado opuesto de la molécula
de IGF-I con respecto al epítopo de unión
principal. Además, se ha observado que las sustituciones con alanina
de glicinas y prolinas pueden conducir a cambios estructurales (Di
Cera, anteriormente). Además, Jansson et al., 1998,
anteriormente, concluyeron que la parte C-terminal
de IGF-I no está implicada en los contactos directos
con IGFBP-1 sino que experimenta cambios
conformacionales indirectos tras la formación de complejo. Se ha
realizado una caracterización exhaustiva de sitios de unión a
anticuerpo en IGF-I por Manes et al.,
Endocrinology, 138: 905-915 (1997). Mostraron la
unión simultánea de IGFBP-1 ó -3 a
IGF-I en complejo con anticuerpos que reconocen el
dominio D C-terminal. Estos resultados confirman
adicionalmente observaciones anteriores de que el dominio D, que
comienza con el resto P63, no está implicado en la unión de
IGFBP-1 ó -3 (Bayne et al., anteriormente,
1988).
La discrepancia principal entre una proporción
de CI_{50} obtenida mediante ELISA de fagos y un resultado de
BIAcore^{TM} se observó con el resto F16. Como ya se ha mencionado
la sustitución de este resto por alanina inducía cambios
estructurales en la molécula de IGF-I (Jansson et
al., anteriormente, 1997). Se observó el mismo efecto con la
K_{D} en los resultados de BIAcore^{TM} pero la
disminución de afinidad era menos pronunciada en los experimentos
de ELISA de fagos (véase la Tabla II). Ambas mediciones de
BIAcore^{TM} usaban IGF-F16A que se había vuelto
a plegar durante el procedimiento de purificación (Jansson et
al., anteriormente, 1997). En la presentación en fagos, sin
embargo, la proteína de interés se transloca de forma natural por
la maquinaria de secreción de E. coli. La reducida abundancia
de proteína en la presentación monovalente en fagos (<1 molécula
de partícula de fago) puede desfavorecer la agregación y el
plegamiento erróneo. Además, la fusión de IGF-I con
la proteína de fago g3 truncada podría ejercer un efecto
estabilizante sobre la estructura nativa del péptido.
La mayoría del IGF-1 en la
circulación se encuentra en complejo con IGFBP-3 y
una tercera proteína denominada subunidad
ácido-lábil (ALS) (Bach y Rechler, anteriormente:
Clemmons, Cytokine Growth Factor Rev., 8: 45-62
(1997); Jones y Clemmons, anteriormente). Este complejo ternario de
peso molecular de 150 kD es incapaz de atravesar las paredes
vasculares y actúa como un depósito circulante para IGF. Mediante
este mecanismo la semivida del IGF-I se aumenta
drásticamente (Simpson et al., Growth Horm IGF Res, 8:
83-95 (1998)). Los niveles de
IGFBP-3 se regulan positivamente por
IGF-I. El papel de IGFBP-1, por el
contrario, está menos claro. Esta clase de proteínas de unión
generalmente es menos abundante que IGFBP-3 y sus
niveles están regulados negativamente por la insulina (Bach y
Rechler, anteriormente; Clemmons, anteriormente, 1997; Jones y
Clemmons, anteriormente). Basándose en los resultados de este
documento, se obtienen variantes de IGF-I
específicas de IGFBP. La combinación de varias mutaciones de alanina
genera una variante que se une a IGFBP-1 muy
débilmente al tiempo que conserva alta afinidad de unión de
IGFBP-3. El diseño de variantes específicas para
IGFBP-1 que ya no se unan a IGFBP-3
puede implicar la presentación en fagos de IGF-I y
la aleatorización de aminoácidos en posiciones específicas
(Cunningham et al., 1994, anteriormente; Lowman y Wells, J.
Mol. Biol., 243: 564-578(1993)).
\vskip1.000000\baselineskip
Se han identificado restos en
IGF-I importantes para la unión a
IGFBP-1 e IGFBP-3. Se descubrió que
varios restos determinan la especificad de unión por una IGFBP
particular. Publicaciones recientes (Loddick et al.,
anteriormente; Lowman et al., anteriormente 1998)) han
descrito estudios animales en los que se generaron combinaciones
aumentadas de IGF-I "libre" biodisponible por
desplazamiento del IGF-I endógeno de las proteínas
de unión. Pueden usarse variantes de IGF-I
específicas de IGFBP de forma diagnóstica y terapéutica como se ha
descrito anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
2
Se ha descrito que la insulina tiene una débil
afinidad de 251 +/- 91 nM por IGFBP-3, según se mide
mediante experimentos de BIAcore^{TM} (Heding et al.,
anteriormente). Por lo tanto, en comparación con el complejo de
alta afinidad con IGF-I (0,23 nM), la insulina se
une 1000 veces más débilmente. Por lo tanto, la insulina presenta
probablemente el armazón estructural correcto necesario para unirse
a IGFBP y si se introducen algunos restos correctos, se mejorará la
unión.
Cascieri et al., Endocrinology,
anteriormente, describen una reducción de la afinidad de
aproximadamente 1000 veces para proteína de unión con sustitución
de la región N-terminal de insulina sobre
IGF-I, al contrario que los datos de barrido con
alanina de este documento (la afinidad de tipo silvestre de
Ala(1-3)IGF-I por
IGFBP-3 (Tabla 1)), que sugiere que otras
sustituciones próximas al extremo N-terminal de
IGF-I deberían permitir la unión a
IGFBP-3. Esto se debe probablemente a un resto
adicional, Phe^{-1}, presente en el extremo
N-terminal del híbrido IGF/insulina,
(Phe^{-1},Val^{1},Asn^{2},Gln^{3},His^{4},Ser^{8},His^{9},Glu^{12},Tyr^{15},Leu^{16})IGF-I
(la numeración es la de Cascieri et al., Endocrinology,
anteriormente, para IGF-I). Se espera que la
deleción de Phe^{1} en la proinsulina o insulina mejore la unión
a IGFBP-3. Basándose en los resultados del barrido
con alanina, se obtuvo una mejora adicional en la unión a
IGFBP-3 realizando mutaciones (numeración de
proinsulina) F25Y, Y26F y T73F, ya que las sustituciones de estas
cadenas laterales en IGF-I afectan a la unión a
IGFBP-3 (Tabla I) y la proinsulina (así como la
insulina) difiere del IGF-I en estos sitios (Figura
4). Se espera que la unión de insulina o proinsulina a
IGFBP-1 mejore mediante las mutaciones Q4E, L17F,
Y26F y T49F, ya que las sustituciones de estas cadenas laterales en
IGF-I afectan a la unión a IGFBP-1
(Tabla I) y la proinsulina (así como la insulina) difiere del
IGF-I en estos sitios (Figura 4).
Slieker et al., anteriormente,
propusieron que podían producirse análogos de acción prolongada de
insulina por modificación por ingeniería genética de insulina para
que se una a factores endógenos. Dichos complejos, por analogía con
los complejos de IGF:IGFBP (véase por ejemplo, Cascieri et
al., Endocrinology, anteriormente) podrían aclararse más
lentamente de la circulación que la hormona libre. Sin embargo, las
variantes de insulina que describieron tenían sólo una escasa
afinidad de unión por IGFBP y una afinidad reducida por el receptor
de insulina (Slieker et al., anteriormente). Por definición
de los determinantes de unión para IGFBP-1 e
IGFBP-3 a mayor resolución que los estudios
anteriores, se obtuvieron por ingeniería genética variantes de
proinsulina e insulina diferentes que conservan la unión a receptor
pero que consiguen una afinidad significativa por IGFBP.
También se ha presentado en fagos la proinsulina
humana. Por lo tanto, pueden medirse fácilmente las afinidades de
unión de mutantes de un solo sitio y de múltiples sitios mediante
las técnicas descritas anteriormente.
La conversión de proinsulina en insulina se
produce por escisión de la región de R31 a R65 (incluyendo los
restos mencionados). El péptido amino-terminal
resultante de la insulina madura se denomina cadena B y el péptido
carboxi-terminal cadena A. Las cadenas se mantienen
unidas por dos disulfuros intercatenarios. El sistema de numeración
anterior se refiere a la proinsulina humana de secuencia nativa,
cuya secuencia se muestra en la Figura 4 en comparación con la
secuencia nativa del IGF-I humano. Si los mutantes
de proinsulina presentados en fagos se unen con éxito a las IGFBP,
estas mutaciones se introducen en la insulina soluble madura.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
3
Este ejemplo muestra el principio de cómo un
péptido administrado exógenamente que se une a una o más de las
IGFBP actúa desplazando el IGF endógeno y cómo dosificar un péptido
de este documento para su uso en seres humanos.
En este estudio, se administró a diabéticos Tipo
II humanos IGF-I humano recombinante o placebo
mediante inyección dos veces al día a cuatro dosis (10, 20, 40 u 80
\mug/kg) durante 12 semanas. Se extrajeron muestras de sangre,
antes, cada dos semanas durante y después (EP) de las 12 semanas de
tratamiento. Se midieron las concentraciones de
IGF-I, IG F-lI e
IGFBP-3 en todas las muestras excepto por que no se
midió el IGF-II en las muestras tomadas de los
pacientes tratados con 10 \mug/día de IGF-I.
La Figura 43 del documento WO 98/45427 muestra
las concentraciones de IGF-I en la sangre de los
pacientes. El descubrimiento inesperado era el efecto de
"meseta" de administrar 40 y 80 \mug de
IGF-I; se alcanzó la misma concentración sanguínea
total de IGF-I con estas dos dosis.
La Figura 44 del documento WO 98/45427 muestra
las concentraciones de IGF-II en la sangre de los
pacientes. Al contrario que los niveles en aumento de
IGF-I, los niveles de IGF-II
disminuyeron casi en un patrón de reflejo exacto respecto al
aumento en las concentraciones de IGF-I. Como con el
estancamiento de las concentraciones crecientes de
IGF-I, las concentraciones decrecientes de
IGF-II también alcanzaron una meseta.
La Figura 45 del documento WO 98/45427 muestra
las concentraciones de IGFBP-3 en la sangre de los
pacientes. Al contrario que los cambios claros en los patrones de
IGF-I e IGF-II en la sangre, las
concentraciones de IGFBP-3 no mostraban un patrón
claro o estadísticamente significativo de cambio.
La inspección de las Figuras 43 y 44 del
documento WO 98/45427 puso de manifiesto que las concentraciones
totales de IGF (IGF-I más IGF-II)
mostraban escaso cambio con tratamiento. Esto se debía a que el
aumento en las concentraciones de IGF-I coincidía
estrechamente con la caída de las concentraciones de
IGF-II. La inspección de las tres Figuras muestra
que los cambios relacionados con la dosis en las concentraciones de
IGF-I e IGF-II en la sangre de los
pacientes no se acompañaban de una capacidad de la proteína de unión
IGFBP-3 reducida (IGFBP-3 es la
proteína de unión principal en la sangre).
La explicación obvia para la caída de la
concentración de IGF-II y el estancamiento de las
concentraciones de IGF-I e IGF-II
es que existe una cantidad finita de capacidad de proteína de unión
a IGF y en este experimento las dosis de IGF-I
usadas causaban un desplazamiento relacionado con la dosis de
IGF-II de las proteínas de unión.
Una ampliación lógica de las observaciones de
este ejemplo es esperar que cualquier molécula con la capacidad de
aumentar los niveles de IGF activo mostraría actividades similares a
las mostradas por IGF-I en este Ejemplo. Además, a
partir de las dosis de IGF-I usadas y las
concentraciones de IGFBP e IGF-I e
IGF-II demostradas, es sencillo calcular cuánto
péptido debería administrarse para aumentar los niveles de IGF
endógeno activo. El tamaño molar relativo a IGF-I,
la afinidad del péptido por la IGFBP y su biodisponibilidad serían
otras variables tenidas en cuenta para llegar a dosis que
aumentasen el IGF activo en un ser humano.
La presente invención se ha analizado por
necesidad en este documento con referencia a ciertos métodos y
materiales específicos. Debe entenderse que la discusión de estos
métodos y materiales específicos no constituye de ningún modo
ninguna limitación del alcance de la presente invención, que se
extiende a cualquiera y todos los materiales y métodos alternativos
adecuados para conseguir los objetivos de la presente invención.
<110> Genentech, Inc.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<120> VARIANTES DE PROTEÍNAS
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<130> P1712R1PCT
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<141>
05-01-2005
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<160> 6
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 70
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 86
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 51
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Homo sapiens
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 38
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> Artificial
\vskip0.400000\baselineskip
<222> 1-38
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Cebador sintetizado
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 4
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipagctgctttg atatgcatct cccgaaactc tgtgcggt
\hfill38
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 5
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 37
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> Artificial
\vskip0.400000\baselineskip
<222> 1-37
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Cebador sintetizado
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipgagcgatctg ggtctagaca gatttagcgg gtttcag
\hfill37
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 24
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
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<213> Artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<220>
\vskip0.400000\baselineskip
<221> Artificial
\vskip0.400000\baselineskip
<222> 1-24
\vskip0.400000\baselineskip
<223> Oligonucleótido sintetizado
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipaaaagggtat gtagaggttg aggt
\hfill24
Claims (17)
1. Una variante de IGF-1 que
comprende una alanina en posición 3.
2. La variante de IGF-I de la
reivindicación 1 que comprende además una sustitución de aminoácido
en cualquiera de las posiciones 12 ó 16, o ambas, donde el
aminoácido sustituido se selecciona del grupo que consiste en un
resto de alanina, glicina y serina.
3. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 ó 2, en la que además el aminoácido en
posición 4 se sustituye con serina.
4. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en la que además el aminoácido en
posición 5 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
5. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, en la que además el aminoácido en
posición 7 se sustituye con cualquier aminoácido.
6. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, en la que además el aminoácido en
posición 10 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
7. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 6, en la que además el aminoácido en
posición 14 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
8. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, en la que además el aminoácido en
posición 17 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
9. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, en la que además el aminoácido en
posición 23 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
10. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 9, en la que además el aminoácido en
posición 24 se sustituye con un resto de alanina, glicina o serina o
una leucina.
11. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 10, en la que además el aminoácido en
posición 25 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
12. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 11, en la que además el aminoácido en
posición 43 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
13. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 12, en la que además el aminoácido en
posición 49 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
14. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 13, en la que además el aminoácido en
posición 63 se sustituye con un resto de alanina, glicina o
serina.
15. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 14, en la que se sustituyen los
aminoácidos en las posiciones 16 y 49.
16. La variante de acuerdo con una cualquiera de
las reivindicaciones 2 a 15, en la que el IGF-I es
IGF-I humano, cuya secuencia se muestra en la SEC
ID Nº: 1.
17. Una composición que comprende la variante de
acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16 en un
vehículo.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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