ES2337890T3 - Polipeptidos de fusion actriib y usos de los mismos. - Google Patents
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Abstract
Uso de un polipéptido de fusión del receptor de Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo en un mamífero, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse a un factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM.
Description
Polipéptidos de fusión ActRIIB y usos de los
mismos.
Este campo técnico se relaciona con inhibidores
del factor-8 de crecimiento y de diferenciación
(GDF-8), incluyendo formas solubles de los
receptores de activina tipo II, y fragmentos de estos, especialmente
aquellos que inhiben la actividad de GDF-8 in
vivo. El campo además se relaciona con métodos para prevenir, o
tratar trastornos degenerativos de los huesos.
\vskip1.000000\baselineskip
La familia TGF-\beta es un
número de factores de crecimiento relacionados estructuralmente, de
los cuales todos poseen propiedades morfogenéticas y reguladoras
del crecimiento importantes fisiológicamente (Kingsley et
al. (1994) Genes Dev., 8:133-146; Hoodless et
al. (1998) Curr. Topics Microbiol. Immunol.,
228:235-272). Estos factores incluyen proteínas
morfogenéticas del hueso (BMP), activina, inhibina, sustancia
inhibidora de müller, factor neurotrófico derivado de las células
gliales, e incluso un número creciente de factores de
diferenciación y de crecimiento (GDF), tales como
GDF-8. Muchas de estas proteínas son altamente
homólogas. Por ejemplo, BMP-11 humano, también
conocido como GDF-11, es 90% idéntica a
GDF-8 en el nivel de aminoácido (Gamer et
al. (1999) Dev. Biol. 208:222-232;
http://www.ronmyrick.com Nakashima et al. (1999) Mech. Dev.
80:185-189).
La mayoría de los miembros de la familia
TGF-\beta se conocen por transducir sus señales a
través de la formación de complejos heteroméricos de dos diferentes
tipos de receptores quinasa serina/treonina expresados en la
superficie celular, i.e., receptores tipo I de aproximadamente
50-55 kDa y receptores tipo II de más de 70 kDa.
Los receptores tipo I no unen los ligandos directamente; más bien,
participan en la transducción de la señal por asociación con los
receptores tipo II, que unen moléculas ligando. El sistema
TGF-\beta se conserva altamente en todo el reino
animal. (Para una revisión del sistema TGF-\beta,
ver Massague (2000) Nature Rev. Mol. Cell Biol.
1:16-178; and Moustakas et al. (2001) J. Cell
Sci. 114:4359-4369).
El receptor de activina tipo II se ha descrito
previamente en U.S. Patent No. 5,885,794. La activina originalmente
se purificó a partir de fluido folicular de los ovarios como una
proteína que tiene un efecto estimulatorio en la producción de
hormonas que estimulan el folículo en la glándula pituitaria. Cinco
isoformas del receptor de activina tipo II han sido identificadas
en las células sensibles a la activina. Basándose en estudios in
vitro, estos receptores pueden ser compartidos por miembros de
la familia TGF-\beta (Attisano et al.
(1996) Mol. Cell. Biol. 16:1066-1073). La presente
invención se basa, en parte, en el descubrimiento de que el receptor
de activina tipo II, denominado ActRIIB, se puede unir al
factor-8 de crecimiento y de diferenciación
(GDF-8) además a la activina.
GDF-8 está implicado en la
regulación de procesos biológicos críticos en el músculo esquelético
y la osteogénesis. GDF-8 se expresa altamente en el
músculo esquelético en adultos y en el desarrollo. Los ratones
transgénicos carentes de GDF-8 se caracterizan por
una marcada hipertrofia e hiperplasia del músculo esquelético
(McPherron et al. (1997) Nature 387:83-90) y
una estructura del hueso cortical alterada (Hamrick et al.
(2000) Bone 27 (3):343-349). Incrementos similares
en la masa del músculo esquelético son evidentes en mutaciones de
GDF-8 que ocurren naturalmente en ganado (Ashmore
et al. (1974) Growth 38:501-507; Swatland
et al. (1994) J. Anim. Sci. 38:752-757;
McPherron et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
94:12457-12461; and Kambadur et al. (1997)
Genome Res. 7:910-915). Los estudios han indicado
que la atrofia muscular asociada con la infección por HIV se
acompaña por un aumento en la expresión de GDF-8
(Gonzalez-Cadavid et al. (1998) Proc. Natl.
Acad. Sci. U.S.A. 95: 14938-14943).
GDF-8 también ha sido implicado en la producción de
enzimas musculares específicas (por ejemplo, la creatina quinasa) y
la proliferación de células mioblásticas (WO 00/43781). Además de
sus propiedades reguladoras del crecimiento y morfogenéticas,
GDF-8 también puede estar implicado en un número de
otros procesos fisiológicos, incluyendo homeostasis de la glucosa
en el desarrollo de diabetes tipo II, tolerancia a la glucosa
deteriorada, síndromes metabólicos (por ejemplo, síndrome
X), resistencia a la insulina inducida por trauma tales como
quemaduras o desequilibrio de nitrógeno, y trastornos del tejido
adiposo, tales como obesidad (Kim et al. (2001) BBRC
281:902-906).
Un número de trastornos humanos y animales se
asocian con tejido muscular deteriorado funcionalmente, por
ejemplo, distrofia muscular (incluyendo distrofia muscular de
Duchenne), esclerosis lateral amiotrófica (ALS), atrofia muscular,
atrofia orgánica, fragilidad, enfermedad pulmonar obstructiva
congestiva, sarcopenia, caquexia, y síndrome de atrofia muscular
causados por otras enfermedades y condiciones. A la fecha, muy pocas
terapias confiables o efectivas han sido desarrolladas para tratar
estos trastornos.
También hay un número de condiciones asociadas
con una pérdida de hueso, que incluyen osteoporosis y osteoartritis,
especialmente en las mujeres mayores y/o posmenopáusicas. Además,
las enfermedades de hueso metabólicas y trastornos incluyen, masa
ósea baja debido a terapia crónica con glucocorticoides,
insuficiencia gonodal prematura, supresión androgénica, deficiencia
de vitamina D, hiperparatiroidismo secundario, deficiencias
nutricionales, y anorexia nerviosa. En la actualidad las terapias
disponibles para estas condiciones funcionan inhibiendo la
resorción ósea. Una terapia que promueve la formación de hueso
nuevo, sería una alternativa deseable para estas terapias.
Por lo tanto, existe una necesidad de
desarrollar nuevas terapias que contribuyan a un aumento global de
masa muscular y/o densidad ósea, especialmente, en humanos. Es un
objeto de la presente invención proporcionar métodos terapéuticos
seguros y efectivos para trastornos asociados con los huesos. Es
otro objeto de la invención proporcionar métodos para aumentar la
densidad ósea en mamíferos. Incluso otro objeto de la invención es
proporcionar inhibidores de GDF-8 que sean seguros
y efectivos in vivo.
Incluso otro objeto de la invención es
proporcionar formas solubles del receptor de activina tipo II
ActRIIB y/o fragmentos funcionales de estos que son estables in
vivo y se unen a GDF-8 con alta especificidad y
afinidad. WO 02/10214 describe un receptor del factor de
diferenciación de crecimiento (GDF) sustancialmente purificado,
incluyendo un receptor GDF-8 para el tratamiento de
condiciones patológicas relacionadas con tejido muscular o
adiposo.
Los objetos adicionales de la invención serán
establecidos en parte en la descripción que sigue, y en parte será
evidente de la descripción o pueden ser adquiridos por la práctica
de la invención.
Varios objetos, aspectos y ventajas de la
invención serán realizados y logrados por medio de los elementos y
combinaciones particularmente señaladas en las reivindicaciones
anexas.
En consecuencia, la presente invención
proporciona el uso de un polipéptido de fusión del receptor de
Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento
para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo
en un mamífero, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende
(a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los
aminoácidos 23 a 138 de SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse al
factor-8 de crecimiento y de diferenciación
(GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo
IgG, IgA, IgE, o IgM.
La invención también proporciona una proteína de
fusión que comprende la secuencia de aminoácidos de SEQ ID
NO:3.
La invención además proporciona un ácido
nucleico aislado que codifica la proteína de fusión de la invención,
un vector de expresión, que comprende el ácido nucleico de la
invención y una célula huésped que comprende el vector de la
invención.
La invención adicionalmente proporciona un
método para identificar los inhibidores de GDF 8, que comprende:
(a) la preparación de una primera mezcla de
enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB de la
invención y GDF-8;
(b) la medición de la cantidad de enlace entre
el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF-8 en la
primera mezcla;
(c) la preparación de una segunda mezcla de
enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB,
GDF-8 y un compuesto de prueba; y
(d) la medición de la cantidad de enlace entre
el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF-8 en la
segunda mezcla.
Además se proporciona por la invención el uso de
un polipéptido de fusión ActRIIB en la fabricación de un
medicamento para aumentar la densidad ósea trabecular, en donde el
polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de
aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138
de SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse al factor-8 de
crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la
región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM.
Los métodos para tratar trastornos degenerativos
óseos se describen aquí. Los métodos también son útiles para
aumentar la densidad ósea en animales normales.
También se describen los métodos para inhibir la
actividad de GDF-8 asociada con la regulación
negativa de densidad ósea.
Se proporcionan las formas de ActRIIB solubles
estabilizadas y los fragmentos de estas que se unen e inhiben
GDF-8 in vitro e in vivo. En la
actualidad las formas de ActRIIB solubles reveladas poseen
propiedades farmacocinéticas que las hacen apropiadas como agentes
terapéuticos.
Otros aspectos proporcionan composiciones que
contienen los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en la
actualidad y su uso en métodos para inhibir o neutralizar
GDF-8, incluyendo métodos de tratamiento de los
seres humanos o animales. Los polipéptidos de fusión de ActRIIB
revelados pueden ser utilizados para tratar o prevenir condiciones
en las cuales un aumento en la densidad ósea es deseable.
Enfermedades y trastornos ejemplares incluyen enfermedad
degenerativa ósea tales como osteoartritis y osteoporosis. Las
formas de ActRIIB modificadas utilizadas en los métodos de la
invención, por lo tanto, son polipéptidos de fusión de ActRIIB que
comprenden (a) una primera secuencia de aminoácidos derivada del
dominio extracelular de ActRIIB y (b) una segunda secuencia de
aminoácidos derivada de la región constante de un anticuerpo.
La primera secuencia puede comprender toda o una
porción de un dominio extracelular de humano ActRIIB, o puede ser
una mutación de dicha secuencia. La segunda secuencia puede ser
derivada de la porción Fc de un anticuerpo, o puede ser una
mutación de dicha secuencia.
La segunda secuencia se puede unir al
C-terminal o al N-terminal de la
primera secuencia de aminoácidos, con o sin estar unida por una
secuencia ligadora.
Los métodos terapéuticos para tratar trastornos
degenerativos óseos también se describen. Enfermedades y trastornos
ejemplares incluyen enfermedad degenerativa ósea tal como
osteoporosis.
Además, los polipéptidos de fusión de ActRIIB
revelados en la actualidad, pueden ser utilizados como una
herramienta de diagnóstico para detectar cuantitativa o
cualitativamente GDF-8 o fragmentos de este, en una
muestra biológica. La presencia o cantidad de GDF-8
detectada puede ser correlacionada con uno o más de las condiciones
médicas enumeradas anteriormente.
Un ácido nucleico aislado que codifica un
polipéptido de fusión ActRIIB utilizado en los métodos de la
invención también se proporciona. Además se proporcionan vectores
de expresión que comprenden el ácido nucleico; las células huésped
que comprenden los vectores de expresión; y los métodos para
producir el ácido nucleico.
Incluso otro aspecto, proporciona un método para
identificar agentes terapéuticos útiles en el tratamiento de
trastornos musculares y óseos.
Se debe entender que ambas la descripción
general anterior y la siguiente descripción detallada son ejemplares
y explicativas solamente y no son limitantes de la invención, según
se reivindica.
Figura 1 muestra el enlace de
GDF-8 biotinilado y BMP-11 con
ActRIIB-Fc.
Figura 2 muestra los resultados de ensayos de
gen indicador en los cuales ActRIIB-Fc ha sido
probado.
Figura 3 muestra los resultados de un estudio
farmacocinético en el cual ratones C57B6/SCID que utilizan una
única administración intravenosa (IV) o intraperitoneal (IP) de
ActRIIB-Fc.
La siguiente tabla se proporciona como una
referencia para las secuencias referidas en esta aplicación.
El término "ActRIIB" se refiere a cualquier
isoforma del receptor de activina tipo II o un fragmento de este
que es capaz de unirse específicamente a GDF-8. El
término no se limita a cualquier especie particular de origen,
método de producción, y otras características de ActRIIB. El término
incluye ActRIIB producido recombinantemente o sus fragmentos, y
particularmente, el dominio de enlace de GDF-8 de
ActRIIB humano. El término también abarca variantes de empalme y
alélicas de ActRIIB, sus homólogos, y ortólogos y secuencias de
estos que contienen mutaciones introducidas (sustituciones,
adiciones, o deleciones), por ejemplo, aquellos introducidos por
técnicas recombinantes.
El término "trastorno degenerativo de
músculos, huesos, o homeostasis de la glucosa" se refiere a un
número de trastornos y enfermedades asociadas con
GDF-8 y/o otros miembros de la superfamilia
TGF-\beta, por ejemplo, BMP-11.
Ejemplo de tales trastornos incluyen, pero no se limitan a,
trastornos metabólicos tales como diabetes tipo II, tolerancia a la
glucosa deteriorada, síndrome metabólico (por ejemplo, síndrome X),
y resistencia a la insulina inducida por trauma (por ejemplo,
quemaduras o desequilibrio de nitrógeno); trastornos del tejido
adiposo (por ejemplo, obesidad); trastornos musculares y
neuromusculares tales como distrofia muscular (incluyendo distrofia
muscular de Duchenne); esclerosis lateral amiotrófica (ALS); atrofia
muscular; atrofia orgánica; fragilidad; síndrome del canal
carpiano; enfermedad pulmonar obstructiva congestiva; y sarcopenia,
caquexia y otros síndromes de atrofia muscular. Otros ejemplos
incluyen osteoporosis, especialmente en las mujeres mayores y/o
posmenopáusicas; osteoporosis inducida por los glucocorticoides;
osteopenia; osteoartritis; y fracturas relacionadas con la
osteoporosis. Incluso otros ejemplos incluyen masa ósea baja debido
a terapia crónica con glucocorticoides, insuficiencia gonodal
prematura, supresión androgénica, deficiencia de vitamina D,
hiperparatiroidismo secundario, deficiencias nutricionales, y
anorexia nerviosa.
El término "cantidad efectiva" se refiere a
aquella cantidad del compuesto que se traduce en mejoría de los
síntomas en un paciente o un resultado biológico deseado (por
ejemplo, aumento de la masa del músculo esquelético y/o densidad
ósea). Tal cantidad debería ser suficiente para reducir la actividad
de GDF-8 asociada con la regulación negativa de
masa del músculo esquelético y la densidad ósea. La cantidad
efectiva se puede determinar como se describe en las posteriores
secciones.
El término "dominio de enlace de
GDF-8" cuando se utiliza en relación con ActRIIB,
se refiere al dominio extracelular de ActRIIB o una parte de estos
necesaria para unirse a GDF-8, i.e., una porción del
dominio extracelular ActRIIB responsable para el enlace específico
con GDF-8.
El término "superfamilia
TGF-\beta" se refiere a una familia de factores
de crecimiento estructuralmente relacionados. Esta familia de
factores de crecimiento relacionados es bien conocida en el oficio
(Kingsley et al. (1994) Genes Dev.
8:133-146; Hoodless et al. (1998) Curr.
Topics Microbiol. Immunol. 228:235-72). La
superfamilia TGF-\beta incluye proteínas
morfogenéticas del hueso (BMP), activina, inhibina, sustancia
inhibidora de müller, factor neurotrófico derivado de gliales, e
incluso un número creciente de factores de diferenciación y de
crecimiento (GDF), tales como GDF-8 (miostatina).
Muchas de dichas proteínas son estructuralmente y/o funcionalmente
relacionadas con GDF-8. Por ejemplo,
BMP-11 humano, también conocido como
GDF-11, es 90% idéntica a GDF-8 en
el nivel de aminoácido (Gamer et al. (1999) Dev. Biol.
208:222-232; Nakashima et al. (1999) Mech.
Dev. 80:185-189).
El término "GDF-8" se
refiere a un factor-8 específico de crecimiento y de
diferenciación. El término se refiere a la forma de
GDF-8 precursora sin procesar de longitud completa,
así como los polipéptidos maduros y propéptido resultantes de la
división postraduccional. El término también se refiere a cualquiera
de los fragmentos y las variantes de GDF-8 que
retienen una o más actividades biológicas asociadas con
GDF-8 como se discute aquí. La secuencia de
aminoácidos de GDF-8 humano maduro se proporciona en
SEQ ID NO:2. La presente invención se relaciona con
GDF-8 de todas las especies de vertebrados,
incluyendo, pero no limitando a, humano, bovino, pollos, murino,
rata, porcino, ovino, pavo, babuino, y peces (para información de la
secuencia, ver, por ejemplo, McPherron et al. (1997) Proc.
Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:12457-12461).
El término "GDF-8 maduro"
se refiere a la proteína que se divide del dominio
carboxi-terminal de la proteína precursora de
GDF-8. El GDF-8 maduro puede estar
presente como un monómero, homodímero, o en un complejo latente de
GDF-8. Dependiendo de las condiciones,
GDF-8 maduro puede establecer el equilibrio entre
cualquiera o todos de estos polipéptidos diferentes. En su forma
biológicamente activa, el GDF-8 maduro también se
refiere como "GDF-8 activo".
El término "propéptido de
GDF-8" se refiere al polipéptido que se divide
del dominio amino-terminal de la proteína
precursora de GDF-8. El propéptido
GDF-8 es capaz de unirse al dominio de enlace del
propéptido en el GDF-8 maduro.
El término "complejo latente de
GDF-8" se refiere al complejo de proteínas
formado entre el homodímero de GDF-8 maduro y el
propéptido de GDF-8. Se cree que dos propéptidos de
GDF-8 asociados con las dos moléculas de
GDF-8 maduro en el homodímero para formar un
complejo tetramérico inactivo. El complejo latente puede incluir
otros inhibidores de GDF-8 en lugar de o además de
uno o ambos de los propéptidos de GDF-8.
El término "actividad de
GDF-8" se refiere a una o más de actividades
morfogenéticas o del crecimiento fisiológicamente reguladoras,
asociadas con la proteína del GDF-8 activo. Por
ejemplo, GDF-8 activo es un regulador negativo del
músculo esquelético. El GDF-8 activo también puede
modular la producción de enzimas musculares específicas (por
ejemplo, creatina quinasa), estimular la proliferación de
mioblastos, y modular la diferenciación de preadipocitos con los
adipocitos. Los procedimientos para evaluar la actividad de
GDF-8 in vivo e in vitro incluyen,
pero no se limitan a, por ejemplo, ensayos de gen indicador (ver
Ejemplo 6) o pruebas in vivo que involucran mediciones de
parámetros de músculo y/o hueso (ver Ejemplos 8, 9, y 10).
El término "porción Fc" se refiere al
fragmento C-terminal de una inmunoglobulina generada
por la proteólisis con papaina, o un equivalente funcional derivado
de esta. El término "porción Fc" se debería entender que
abarca los fragmentos Fc producidos recombinantemente, incluyendo
aquellos derivados de cualquier isotipo de anticuerpo, por ejemplo,
IgG, IgA, IgE, IgM, y cualquiera de las subclases del isotipo. El
término "región constante de un anticuerpo" se refiere a una
porción C-terminal de una inmunoglobulina, que
comprende la porción Fc y las secuencias adyacentes en la medida
que estas secuencias no incluyan regiones variables del anticuerpo,
tales como regiones determinantes de la complementariedad (CDRs). La
región constante de un anticuerpo es la misma en todos los
anticuerpos de un isotipo particular.
Como se utiliza en este documento, el término
"hibridación bajo condiciones estrictas" tiene la intención de
describir las condiciones para la hibridación y lavados en los que
las secuencias de nucleótidos que son significantemente idénticas u
homólogas entre sí, permanecen unidas complementariamente entre sí.
Las condiciones son tales que las secuencias al menos
aproximadamente 70%, más preferiblemente al menos aproximadamente
80%, aún más preferiblemente al menos aproximadamente
85-90% idénticas sigan unidas entre sí. El
porcentaje de identidad se determina como se describe en Altschul
et al. (1997) Nucleic Acids Res.
25:3389-3402.
Condiciones estrictas se conocen en el oficio y
se pueden encontrar en Current Protocols in Molecular Biology, John
Wiley & Sons, Inc. (eds. Ausubel et al. 1995), sections
2, 4, and 6. Adicionalmente, condiciones estrictas se describen en
Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory
Manual, 2nd ed. Cold Spring Harbor Press, chapters 7, 9, and 11. Un
ejemplo de condiciones de hibridación estrictas es hibridación en 4X
cloruro de sodio/citrato de sodio (SSC) a aproximadamente
65-70ºC o hibridación en 4X SSC más 50% de formamida
a aproximadamente 42-50ºC, seguido por uno o más
lavados en 1X SSC, a aproximadamente 65-70ºC. Cuando
se utiliza membranas de nylon, por ejemplo, un ejemplo adicional
no-limitante de condiciones de hibridación estrictas
es la hibridación en NaH_{2}PO_{4} 0.25-0.5 M,
7% de SDS a aproximadamente 65ºC, seguido por uno o más lavados en
NaH_{2}PO_{4} 0.02 M, 1% de SDS a 65ºC. Ver, por ejemplo,
Church et al. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
81:1991-1995. Será entendido que se pueden
adicionar reactivos adicionales a la hibridación y/o soluciones
reguladoras de lavado, por ejemplo, agentes de bloqueo (BSA o ADN
de esperma de salmón), detergentes (SDS), agentes quelantes (EDTA),
Ficoll, PVP, etc.
El término "inhibidor", cuando se utiliza
en relación con GDF-8 o su actividad, incluye
cualquier agente capaz de inhibir la actividad, expresión,
procedimiento, o secreción de GDF-8. Tales
inhibidores incluyen proteínas, anticuerpos, péptidos,
peptidomiméticos, ribozimas, oligonucleótidos
anti-sentido, ARN bicatenario, y otras moléculas
pequeñas, que inhiben GDF-8. Se dice que tales
inhibidores "inhiben", "neutralizan", o "reducen" la
actividad biológica de la proteína de GDF-8.
Los términos "neutralizar",
"neutralización", "inhibitorio", y sus afines se refieren
a una reducción en la actividad de GDF-8 por un
inhibidor de GDF-8, relativa a la actividad de
GDF-8 en la ausencia del mismo inhibidor. La
reducción en actividad es preferiblemente al menos aproximadamente
10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, o más.
El término "aislado" se refiere a una
molécula que es sustancialmente libre de su ambiente natural. Por
ejemplo, una proteína aislada es sustancialmente libre de material
celular u otras proteínas de la fuente de célula o tejido del cual
se deriva. El término se refiere a preparaciones donde la proteína
aislada es suficientemente pura que se administra como una
composición terapéutica o al menos 70% a 80% (peso/peso) pura, al
menos 80%-90% pura, 90-95% pura; o al menos 95%,
96%, 97%, 98%, 99%, o 100% pura.
El término "mamífero" se refiere a
cualquier animal clasificado como tal, incluyendo humanos, animales
domésticos y de granja, animales de zoológico, deportivos, o
mascotas, tales como perros, caballos, gatos, ovejas, cerdos, vacas,
etc.
El término "interacción específica", o
"unido específicamente", o similares, significa que dos
moléculas forman un complejo que es relativamente estable bajo
condiciones fisiológicas. El término es también aplicable cuando,
por ejemplo, un dominio de enlace-antígeno es
específico por un epitope particular, que se lleva por un número de
antígenos, en cuyo caso el anticuerpo que lleva el dominio de
enlace-antígeno será capaz de unirse a los diversos
antígenos que llevan el epitope. Por lo tanto, un anticuerpo se
puede unir específicamente, por ejemplo, BMP-11 y
GDF-8 siempre que se una al epitope, que se lleva
por ambos.
El enlace específico se caracteriza por una alta
afinidad y una baja a moderada capacidad. El enlace
no-específico usualmente tiene una baja afinidad
con una moderada a alta capacidad. Por lo general, el enlace se
considera específico cuando la afinidad constante K_{a} es
superior de 10^{6} M^{-1}, o preferiblemente más alta de
10^{8} M^{-1}. Si es necesario, el enlace
no-específico se puede reducir sin afectar
sustancialmente el enlace específico variando las condiciones de
enlace. Tales condiciones se conocen en el oficio, y un experto
utilizando técnicas rutinarias puede seleccionar las condiciones
apropiadas. Las condiciones usualmente se definen en términos de
concentración del polipéptido de fusión ActRIIB, fuerza iónica de la
solución, temperatura, tiempo permitido para unir, concentración de
moléculas no-relacionadas (por ejemplo, albúmina de
suero, caseína de leche), etc. Condiciones ejemplares se establecen
en los Ejemplos 5 y 6.
La frase "sustancialmente según se
presenta" significa que una secuencia de aminoácidos pertinente
es al menos 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 97%, 98%, o 99% idéntica
a una secuencia dada. A modo de ejemplo, tales secuencias pueden
ser variantes derivadas de diversas especies, o pueden ser derivadas
de la secuencia dada por truncamiento, deleción, sustitución o
adición de aminoácidos. El porcentaje de identidad entre dos
secuencias de aminoácidos se determina por algoritmos de alineación
estándar tales como, por ejemplo, Basic Local Alignment Tool (BLAST)
descrito en Altschul et al. (1990) J. Mol. Biol.
215:403-410, el algoritmo de Needleman et al.
(1970) J. Mol. Biol 48:444-453, o el algoritmo de
Meyers et al. (1988) Comput. Appl. Biosci.
4:11-17.
El término "tratamiento" se refiere tanto a
un tratamiento terapéutico como un tratamiento
profiláctico/preventivo. Aquellos con necesidad de tratamiento
pueden incluir a individuos que ya tienen un trastorno médico
particular así como aquellos que pueden adquirir en última
instancia el trastorno (i.e., aquellos que necesitan medidas
preventivas, tales como, por ejemplo, mujeres posmenopáusicas con
una historia familiar de osteoporosis, o pacientes obesos con una
historia familiar de diabetes tipo II o algunas lecturas elevadas de
azúcar en sangre).
\vskip1.000000\baselineskip
Se describe aquí un receptor de activina tipo II
ActRIIB modificado que se une a GDF-8 e inhibe su
actividad in vitro y/o in vivo. En particular, los
polipéptidos de fusión ActRIIB, revelados en la actualidad inhiben
la actividad de GDF-8 asociada con la regulación
negativa de masa del músculo esquelético y la densidad ósea. Los
polipéptidos de fusión ActRIIB descritos en este documento son
solubles y poseen propiedades farmacocinéticas, que los hacen
apropiados para uso terapéutico, por ejemplo, vida media
circulatoria extendida y/o protección mejorada a partir de la
degradación proteolítica.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos
en este documento comprenden (a) una primera secuencia de
aminoácidos derivada del dominio extracelular de ActRIIB y (b) una
segunda secuencia de aminoácidos derivada de la región constante de
un anticuerpo. El aminoácido completo y las secuencias de ADN de una
modalidad ilustrativa particular de la proteína de fusión de
ActRIIB se establecen en SEQ ID NO:3 y SEQ ID NO:4,
respectivamente.
La primera secuencia de aminoácidos se deriva de
toda o una porción del dominio extracelular de ActRIIB y es capaz
de unirse a GDF-8 específicamente. Dicha porción del
dominio extracelular de ActRIIB también se puede unir a
BMP-11 y/o activina, u otros factores de
crecimiento. La primera secuencia de aminoácidos puede ser idéntica
a o sustancialmente según se presenta en SEQ ID NO:3 del aminoácido
(aa) 23 al aa 138 o de aa 19 al aa 134 en SEQ ID NO:1. La
diferencia entre SEQ ID NO:1 y SEQ ID NO:3 es que aa 64 de SEQ ID
NO:1 es Ala, mientras que el correspondiente aa 68 en SEQ ID NO:3
es Arg. Adicionalmente, otras variaciones en la secuencia de
ActRIIB son posibles, por ejemplo, aa 16 y aa 17 en SEQ ID NO:1
pueden ser sustituidos con Cys y Ala, respectivamente. La primera
secuencia de aminoácidos puede comprender al menos 20, 30, 40, 50,
60, 70, 80, 90, 100, 110, o 120 aminoácidos continuos de aa 23 y aa
138 de SEQ ID NO:3 o aa 19 y aa 134 de SEQ ID NO:1. Dicha secuencia
se puede truncar en la medida que la secuencia truncada sea capaz de
unirse específicamente a GDF-8. El enlace con
GDF-8 se puede probar utilizando métodos conocido en
el oficio o como se describe en los Ejemplos 5 y 6.
La segunda secuencia de aminoácidos se deriva de
la región constante de un anticuerpo, particularmente la porción
Fc, o es una mutación de dicha secuencia. La segunda secuencia de
aminoácidos puede ser derivada de la porción Fc de una IgG. La
porción Fc puede ser derivada de la IgG que es IgG_{1}, IgG_{4},
u otro isotipo de IgG. En una modalidad particular, la segunda
secuencia de aminoácidos comprende la porción Fc de IgG_{1}
humana según se establece en SEQ ID NO:3 (aminoácidos 148 a 378), en
donde la porción Fc de IgG_{1} humana ha sido modificada para
minimizar la función efectora de la porción Fc. Tales modificaciones
incluyen el cambio de residuos de aminoácidos específicos que
pueden alterar una función efectora tal como enlace receptor Fc
(Lund et al. (1991) J. Immun. 147:2657-2662
and Morgan et al. (1995) Immunology
86:319-324), o el cambio de la especie a partir de
la cual la región constante se deriva. Los anticuerpos pueden tener
mutaciones en la región C_{H}2 de la cadena pesada que reduce la
función efectora, i.e., enlace receptor Fc y activación
complementaria. Por ejemplo, los anticuerpos pueden tener mutaciones
tales como aquellas descritas en U.S. Patent Nos. 5,624,821 y
5,648,260. En la cadena pesada de IgG_{1} o IgG_{2}, por
ejemplo, tales mutaciones se pueden hacer en los residuos de
aminoácidos correspondientes a los aminoácidos 234 y 237 en la
secuencia de longitud completa de IgG_{1} o IgG_{2}. Los
anticuerpos también pueden tener mutaciones que estabilizan el
enlace disulfuro entre las dos cadenas pesadas de una
inmunoglobulina, tales como mutaciones en la región bisagra de
IgG4, como se revela en Angal et al. (1993) Mol. Immunol.
30:105-108.
La segunda secuencia de aminoácidos se puede
unir al C-terminal o al N-terminal
de la primera secuencia de aminoácidos, con o sin estar unida por
una secuencia ligadora. La longitud exacta y la secuencia del
ligador y su orientación relativa a las secuencias ligadas, puede
variar. El ligador puede ser, por ejemplo,
(Gly-Ser)2 (SEQ ID NO:5). El ligador puede
comprender 2, 10, 20, 30, o más aminoácidos y se selecciona
basándose en las propiedades deseadas tales como solubilidad,
longitud y separación estérica, inmunogenecidad, etc. El ligador
puede comprender una secuencia de un sitio de corte proteolítico,
tal como la sitio de corte de la enteroquinasa
Asp-Asp-Asp-Lys (SEQ
ID NO:6), u otras secuencias funcionales útiles, por ejemplo, para
purificación, detección, o modificación de la proteína de
fusión.
Será entendido por alguien de habilidad en el
oficio que ciertos aminoácidos en una secuencia de cualquier
proteína pueden ser sustituidos por otros aminoácidos sin afectar
adversamente la actividad de la proteína. Por lo tanto, se
contempla que diversos cambios se pueden hacer en las secuencias de
aminoácidos de la secuencia de los polipéptidos de fusión ActRIIB
descritos en este documento, o secuencias de ADN que codifican
dichos polipéptidos, sin pérdida apreciable de su actividad
biológica o utilidad. La actividad biológica de ActRIIB se puede
medir como se describe en los Ejemplos 6-10. Tales
cambios pueden incluir, pero no se limitan a, deleciones,
inserciones, truncaciones, y sustituciones.
Las fusiones adicionales de cualquiera de los
polipéptidos de fusión ActRIIB descritos en este documento con las
secuencias de aminoácidos derivadas de otras proteínas se pueden
construir. Las secuencias de fusión deseables pueden ser derivadas
de proteínas que tienen actividad biológica diferente de aquellas de
ActRIIB, por ejemplo, citoquinas, factores de diferenciación y de
crecimiento, enzimas, hormonas, otros componentes receptores, etc.
También, los polipéptidos de fusión de ActRIIB, pueden ser acoplados
químicamente, o conjugados, con otras proteínas y agentes
farmacéuticos. Tal modificación se puede diseñar para alterar la
farmacocinética y/o biodistribución de la composición
resultante.
Los polipéptidos de fusión ActRIIB descritos en
este documento pueden ser glicosilados, pegilados, o unidos a otro
polímero no proteináceo. Por ejemplo, los polipéptidos de fusión de
ActRIIB revelados en la actualidad, se pueden unir a uno de una
variedad de polímeros no-proteináceos, por ejemplo,
polietileno-glicol, polipropileno glicol, o
polioxialquilenos, en la forma establecida en U.S. Patent Nos.
4,640,835; 4,496,689; 4,301,144; 4,670,417; 4,791,192; o 4,179,337.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB se modifican químicamente por
conjugación covalente con un polímero para aumentar su vida media
en circulación, por ejemplo. Polímeros ejemplares, y métodos que
los unen a los péptidos, también se muestran en U.S. Patent Nos.
4,766,106; 4,179,337; 4,495,285; y 4,609,546.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos
en este documento, pueden ser modificados para tener un patrón de
glicosilación alterado (i.e., alterado a partir del patrón de
glicosilación original o nativo). Como se utiliza en este
documento, "alterado" significa que tiene una o más fracciones
carbohidrato suprimidas, y/o que tienen uno o más sitios de
glicosilación adicionados a la secuencia original. La adición de
sitios de glicosilación al ActRIIB modificado revelado en la
actualidad, se puede lograr alterando la secuencia de aminoácidos
que contiene secuencias de consenso del sitio de glicosilación bien
conocidos en el oficio. Otro medio para aumentar el número de
fracciones carbohidrato es por acoplamiento químico o enzimático de
los glucósidos con los residuos de aminoácidos. Estos métodos se
describen en WO 87/05330, y en Aplin et al. (1981) Crit. Rev.
Biochem. 22:259-306. La eliminación de cualquiera
de las fracciones carbohidrato presentes en ActRIIB se puede lograr
química o enzimáticamente como se describe por Hakimuddin et
al. (1987) Arch. Biochem. Biophys. 259:52; Edge et al.
(1981) Anal. Biochem. 118:131 y por Thotakura et al. (1987)
Meth. Enzymol. 138:350.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos
en este documento también se pueden etiquetar con una etiqueta
detectable o funcional. Las etiquetas detectables incluyen
radiomarcadores tales como ^{131}I o ^{99}Tc, que se pueden
unir a los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en este
documento utilizando química convencional conocida en el oficio.
Las etiquetas también incluyen etiquetas de enzimas tales como
peroxidasa de rábano picante o fosfatasa alcalina. Las etiquetas
además incluyen fracciones químicas tales como biotina, que pueden
ser detectadas vía un enlace con una fracción detectable cognada
específica, por ejemplo, avidina marcada.
Alguien de habilidad en el oficio reconocerá que
los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en este documento
pueden ser utilizados para detectar, medir, e inhibir proteínas
diferentes de GDF-8, BMP-11, y
activina. Ejemplos no limitantes de tales proteínas, por ejemplo,
las secuencias de GDF-8 derivadas de diversas
especies (ortólogos), se describen en la presente
especificación.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente divulgación proporciona un ácido
nucleico aislado que codifica un ActRIIB soluble, que puede ser
utilizado en los métodos de la presente invención. El ácido nucleico
comprende una secuencia codificante por al menos un polipéptido de
fusión ActRIIB como se describe en este documento. En una modalidad,
el ácido nucleico comprende la secuencia, establecido en SEQ ID
NO:4. La secuencia de ácido nucleico puede codificar las secuencias
de aminoácidos de aa 23 y aa 138 de SEQ ID NO:3 o de aa 19 y aa 134
de SEQ ID NO:1.
La divulgación también proporciona las
construcciones en la forma de plásmidos, vectores, casetes de
transcripción o expresión que comprenden al menos un ácido nucleico
de la invención como anteriormente.
La divulgación también proporciona una célula
huésped, que comprende una o más construcciones como anteriormente.
Un ácido nucleico que codifica una proteína de fusión que comprende
la secuencia de aminoácidos de SEQ ID No.3 es en sí misma un
aspecto de la presente invención. La producción de los polipéptidos
de fusión codificados de ActRIIB se puede lograr por la expresión
recombinante de células huésped que contienen el ácido nucleico
bajo condiciones de cultivo apropiado. Después de la expresión, un
polipéptido de fusión ActRIIB se aísla y/o purifica utilizando
cualquier técnica apropiada, a continuación se utiliza, según
proceda. Procedimientos ejemplares para la expresión y purificación
se presentan en los Ejemplos 3 y 4.
Los polipéptidos de fusión específicos de
ActRIIB y que codifican moléculas de ácido nucleico y vectores
descritos en este documento se pueden obtener, aislar y/o
purificar, por ejemplo, de su ambiente natural, en forma
sustancialmente pura u homogénea, o en el caso de ácido nucleico,
libre o sustancialmente libre de ácido nucleico o genes de origen
diferente de la secuencia que codifica un polipéptido con la función
requerida. Los ácidos nucleicos, de acuerdo con la presente
invención, pueden comprender ADN o ARN y pueden ser completa o
parcialmente sintéticos. La referencia a una secuencia de
nucleótido según se presenta aquí abarca una molécula de ADN con la
secuencia determinada, y abarca una molécula de ARN con la
secuencia determinada en la cual U es sustituido por T, a menos que
el contexto lo requiera de otra manera.
Se describen aquí las secuencias que tienen al
menos 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, o 1000
nucleótidos de largo e hibridizan bajo condiciones estrictas de
hibridación al ácido nucleico establecido en SEQ ID NO:4.
Los sistemas para la clonación y expresión de un
polipéptido en una variedad de diferentes células huésped son bien
conocidos. Apropiadas células huésped incluyen bacterias, células de
mamífero, y levadura y sistemas de baculovirus. Líneas celulares de
mamíferos disponibles en el oficio para la expresión de un
polipéptido heterólogo incluyen células de ovario de hámster Chino,
células HeLa, células de riñón de hámster recién nacido, células de
melanoma de ratón NSO y muchas otras. Un huésped de bacterias común
es E. coli. Para otras células apropiadas para producir
polipéptidos de fusión de ActRIIB, ver Gene Expression Systems,
Academic Press (Fernandez et al. eds. 1999). Cualquier línea
celular compatible con la presente invención, puede ser utilizada
para producir los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en
este documento.
Apropiados vectores se pueden seleccionar o
construir, que contienen secuencias reguladoras apropiadas,
incluyendo secuencias promotor, secuencias terminador, secuencias
de poliadenilación, secuencias potenciadoras, genes marcadores y
otras secuencias según proceda. Los vectores pueden ser plásmidos o
virus, por ejemplo, fago, o fagómido, según proceda. Para otros
detalles ver, por ejemplo, Sambrook et al. (1989) Molecular
Cloning: A Laboratory Manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor
Laboratory Press. Muchas técnicas y protocolos conocidos para la
manipulación de ácidos nucleicos, por ejemplo, en la preparación de
construcciones de ácido nucleico, mutagénesis, secuenciación,
introducción de ADN en células y expresión génica, y análisis de
proteínas, se describen con detalle en Current Protocols in
Molecular Biology, 2nd ed., John Wiley & Sons (Ausubel et
al eds. 1992).
Por lo tanto, otro aspecto de la presente
invención es una célula huésped que contiene un ácido nucleico que
codifica una proteína de fusión que comprende la secuencia de
aminoácidos de SEQ ID No. 3. Tal ácido nucleico se puede introducir
en una célula huésped. La introducción puede emplear cualquier
técnica apropiada. Para las células eucariotas, técnicas apropiadas
pueden incluir transfección de fosfato de calcio,
DEAE-Dextran, electroporación, transfección mediada
por liposomas y transducción utilizando retrovirus u otros virus,
por ejemplo, vaccinia o, para células de insecto, baculovirus. Para
células bacterianas, técnicas apropiadas pueden incluir
transformación de cloruro de calcio, electroporación y transfección
utilizando bacteriófagos.
La introducción puede ser seguida causando o
permitiendo la expresión a partir del ácido nucleico, por ejemplo,
por el cultivo de células huésped bajo condiciones apropiadas para
la expresión del ácido nucleico.
Incluso otro aspecto de la invención proporciona
un método para identificar los inhibidores de GDF 8. Ensayos de
detección aprobados, por ejemplo, ensayos basados en ELISA,
se conocen en el oficio. En tal ensayo de detección, una primera
mezcla de enlace se forma combinando un polipéptido de fusión
ActRIIB y un ligando, por ejemplo, GDF-8,
BMP-11, activina; y la cantidad de enlace en la
primera mezcla de enlace (M_{0}) se determina. Una segunda mezcla
de enlace también se forma combinando un polipéptido de fusión
ActRIIB, el ligando, y el compuesto o agente que se detecta, y la
cantidad de enlace en la segunda mezcla de enlace (M_{1}) se
determina. Las cantidades de enlace en la primera y segunda mezclas
de enlace luego se comparan, por ejemplo, calculando la
relación M_{1}/M_{0}. El compuesto o agente se considera que es
capaz de inhibir la señalización de la célula mediada por ActRIIB,
sí se observa una disminución en enlace en la segunda mezcla de
enlace en comparación con la primera mezcla de enlace. La
formulación y optimización de mezclas de enlace está dentro del
nivel de habilidad en el oficio, tales mezclas de enlace también
pueden contener las soluciones reguladoras y las sales necesarias
para mejorar u optimizar el enlace, y ensayos control adicionales se
pueden incluir en el ensayo de detección de la invención.
Los compuestos encontrados para reducir el
polipéptido de fusión del enlace ActRIIB-ligando por
al menos aproximadamente 10% (i.e., M_{1}/M_{0}<0.9),
preferiblemente mayor de aproximadamente 30%, además se puede
identificar y luego, si se desea, en segundo lugar detectar la
capacidad para inhibir la actividad de GDF-8 en
otros ensayos, tales co-
mo el ensayo de enlace de ActRIIB, y otros ensayos basados en células e in vivo como se describe en los Ejemplos
mo el ensayo de enlace de ActRIIB, y otros ensayos basados en células e in vivo como se describe en los Ejemplos
\hbox{5-12.}
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB revelados
en la actualidad, son solubles y poseen propiedades farmacocinéticas
que las hacen apropiadas como agentes terapéuticos, i.e., útiles
para prevenir, diagnosticar, o tratar diversos trastornos médicos
en animales, y especialmente, humanos. En ciertas modalidades, la
vida media en circulación del polipéptido de fusión ActRIIB excede
5, 7, 10, o 14 días.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB pueden ser
utilizados para inhibir una o más actividades de
GDF-8 asociados con trastornos musculares y/o de
huesos. La inhibición de la actividad de GDF-8 se
puede medir en ensayos de gen indicador (RGA) de
pGL3(CAGA)12 como se describe en Thies et al.
(Growth Factors (2001) 18:251-259) o como se
ilustra en el Ejemplo 6.
El trastorno médico que se diagnostica, se
trata, o previene por los polipéptidos de fusión de ActRIIB
revelados en la actualidad, es un trastorno muscular o
neuromuscular; un trastorno de tejido adiposo tal como obesidad;
diabetes tipo II; tolerancia a la glucosa deteriorada; síndromes
metabólicos (por ejemplo, síndrome X); resistencia a la insulina
inducida por trauma tales como quemaduras o desequilibrio de
nitrógeno; o enfermedades degenerativas óseas tales como
osteoporosis.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB en la
actualidad revelados, también se pueden utilizar en terapias para
reparar músculos dañados, por ejemplo, miocardio, diafragma, etc.
Enfermedades y trastornos ejemplares además incluyen trastornos
musculares y neuromusculares tales como distrofia muscular
(incluyendo distrofia muscular de Duchenne); esclerosis lateral
amiotrófica (ALS), atrofia muscular; atrofia orgánica; fragilidad;
síndrome del canal carpiano; enfermedad pulmonar obstructiva
congestiva; y sarcopenia, caquexia y otro síndrome de atrofias
musculares.
Otros trastornos médicos que se diagnostican, se
tratan, o previenen por los polipéptidos de fusión de ActRIIB
revelados en la actualidad son trastornos asociados con una pérdida
de hueso, que incluyen osteoporosis, especialmente en las mujeres
mayores y/o posmenopáusicas; osteoporosis inducida por los
glucocorticoides; osteopenia; osteoartritis; y fracturas
relacionadas con la osteoporosis. Otras enfermedades de hueso
metabólicas y trastornos objetivo incluyen baja masa ósea debido a
la terapia crónica con glucocorticoides, insuficiencia gonodal
prematura, supresión androgénica, deficiencia de vitamina D,
hiperparatiroidismo secundario, deficiencias nutricionales, y
anorexia nerviosa. Los polipéptidos de fusión de ActRIIB
preferiblemente se utilizan para prevenir; diagnosticar, o tratar
dichos trastornos médicos en mamíferos, especialmente, en
humanos.
Las composiciones que comprenden los
polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en este documento se
administran en cantidades terapéuticamente efectivas. En general,
una cantidad efectiva terapéuticamente puede variar con la edad,
condición, y sexo del sujeto, así como la severidad de la condición
médica en el sujeto. La dosificación se puede determinar por un
médico y ajustar, según sea necesario, para adaptarse a los efectos
observados del tratamiento. Por lo general, las composiciones se
administran de manera que los polipéptidos se administran a una
dosis de 1 \mug/kg a 20 mg/kg, 1 \mug/kg a 10 mg/kg, 1 \mug/kg
a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 100 \mug/kg,
100 \mug a 1 mg/kg, y 500 \mug/kg a 1 mg/kg, o como se describe
en los Ejemplos 10 y 11. Las composiciones se pueden administrar
como una dosis en bolo, para maximizar los niveles en circulación
por el mayor periodo de tiempo después de la dosis. La infusión
continua también se puede utilizar después la dosis en bolo.
La especificación para la unidad de dosificación
de los polipéptidos descritos en este documento se estipulan por y
dependen directamente de las características únicas del compuesto
activo y el efecto terapéutico particular que se logra, y las
limitaciones inherentes en el oficio de la composición como un
compuesto activo para el tratamiento de individuos.
La toxicidad y eficacia terapéutica se puede
determinar mediante procedimientos farmacéuticos estándar en
cultivos celulares o animales experimentales por ejemplo,
para determinar la LD_{50} (la dosis letal para el 50% de la
población) y la ED_{50} (la dosis terapéuticamente efectiva en el
50% de la población). La relación de dosis entre efectos tóxicos o
terapéuticos es el índice terapéutico y se puede expresar como la
relación LD_{50}/ED_{50}. Las composiciones que muestran grandes
índices terapéuticos, se prefieren.
Los datos obtenidos de los ensayos de cultivo
celular y estudios en animales pueden ser utilizados en la
formulación de un rango de dosificación para uso en humanos. La
dosificación de tales compuestos se encuentra preferiblemente
dentro de un rango de concentraciones en circulación que incluyen la
ED50 con poca o ninguna toxicidad. La dosificación puede variar
dentro de este rango dependiendo de la forma de dosificación
empleada y la ruta de administración utilizada.
La dosis efectiva terapéuticamente, se puede
estimar inicialmente a partir de ensayos de cultivo celular. Una
dosis se puede formular en modelos de animales para lograr un rango
de concentración de plasma en circulación que incluye la IC_{50}
(i.e., la concentración del terapéutico que logra una inhibición
media máxima de síntomas) según se determina en cultivo celular.
Los niveles en plasma se pueden medir, por ejemplo, por
cromatografía líquida de alta resolución. Los efectos de cualquier
dosificación particular se pueden monitorear por un bioensayo
apropiado. Ejemplos de bioensayos apropiados incluyen ensayos de
replicación de ADN, ensayos basados en la transcripción, ensayos de
enlace de GDF-8, ensayos de creatina quinasa,
ensayos basándose en la diferenciación de
pre-adipocitos, ensayos basados en la absorción de
glucosa en adipocitos, y ensayos inmunológicos.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos
en este documento pueden ser utilizados para detectar la presencia
de proteínas que pertenecen a la superfamilia
TGF-\beta, tales como BMP-11 y
GDF-8, in vivo o in vitro.
Correlacionando la presencia o nivel de estas proteínas con una
condición médica, alguien de habilidad en el oficio puede
diagnosticar la condición médica asociada. Las condiciones médicas
que se pueden diagnosticar por los polipéptidos de fusión de
ActRIIB revelados en la actualidad, se establecen anteriormente.
Tales métodos de detección son bien conocidas en
el oficio e incluyen ELISA, radioinmunoensayo, inmunotransferencia,
Western blot, inmunofluorescencia, immunoprecipitación, y otras
técnicas comparables. Los polipéptidos además se pueden
proporcionar en un kit de diagnóstico que incorpora una o más de
estas técnicas para detectar una proteína (por ejemplo,
GDF-8). El citado kit puede contener otros
componentes, embalaje, instrucciones, u otro material de ayuda para
la detección de la proteína y uso del kit.
Cuando los polipéptidos de fusión de ActRIIB
están destinados para propósitos de diagnóstico, puede ser deseable
modificarlos, por ejemplo, con un grupo ligando (tal como biotina) o
un grupo marcador detectable (tal como un grupo fluorescente, un
radioisotopo o una enzima). Si se desea, los polipéptidos de fusión
de ActRIIB se pueden marcar utilizando técnicas convencionales.
Apropiadas etiquetas incluyen fluoróforos, cromóforos, átomos
radioactivos, reactivos electrón-denso, enzimas, y
ligandos que tienen socios de enlace específicos. Las enzimas
usualmente se detectan por su actividad. Por ejemplo, la peroxidasa
de rábano picante se puede detectar por su capacidad para convertir
la tetrametilbenzidina (TMB) en un pigmento azul, cuantificable con
un espectrofotómetro. Otros socios de enlace apropiados incluyen
biotina y avidina o estreptavidina, IgG y proteína A, y las
numerosas parejas receptor-ligando conocidas en el
oficio.
\vskip1.000000\baselineskip
Se describen aquí las composiciones apropiadas
para la administración a pacientes. Las composiciones usualmente
comprenden uno o más polipéptidos de fusión de ActRIIB descritos en
este documento y un excipiente farmacéuticamente aceptable. Como se
utiliza en este documento, la frase "excipiente farmacéuticamente
aceptable" se refiere a cualquiera y todos los solventes, medios
de dispersión, cubiertas, agentes antibacterianos y antifúngicos,
agentes retardantes de la absorción e isotónicos, y similares, que
son compatibles con la administración farmacéutica. El uso de tales
medios y agentes de las sustancias farmacéuticamente activas, es
bien conocido en el oficio. Las composiciones también pueden
contener otros compuestos activos que proporcionan funciones
suplementarias, terapéuticas adicionales, o mejoradas. Las
composiciones farmacéuticas también se pueden incluir en un
recipiente, envase, o dispensador junto con las instrucciones para
su administración.
Se formula una composición farmacéutica de la
invención, que es compatible con su ruta prevista de administración.
Los métodos que logran la administración se conocen por aquellos de
ordinaria habilidad en el oficio. La administración puede ser, por
ejemplo, intravenosa, intraperitoneal, intramuscular, intracavidad,
subcuatánea o transdérmica. También puede ser posible obtener
composiciones que se pueden administrar vía oral o tópica.
Las soluciones o suspensiones utilizadas para la
aplicación intradérmica o subcuatánea usualmente incluyen uno o más
de los siguientes componentes: un diluente estéril tal como agua
para inyección, solución salina, aceites fijos y grasas,
polietileno-glicoles, glicerina, propileno glicol u
otros solventes sintéticos; agentes antibacterianos tales como
alcohol bencílico o metil parabenos; antioxidantes tales como ácido
ascórbico o bisulfito de sodio; agentes quelantes tales como ácido
etilenodiaminatetraacético; soluciones reguladoras tales como
acetatos, citratos o fosfatos; y agentes para el ajuste de la
tonicidad tales como cloruro de sodio o dextrosa. El pH se puede
ajustar con ácidos o bases, tales como ácido clorhídrico o hidróxido
de sodio. Tales preparaciones se pueden incluir en ampollas,
jeringas desechables o viales de dosis múltiples hechos de vidrio o
plástico.
Las composiciones farmacéuticas apropiadas para
la inyección incluyen soluciones o dispersiones acuosas estériles y
polvos estériles para la preparación extemporánea de dispersiones o
soluciones inyectables estériles. Para la administración
intravenosa, apropiados portadores incluyen solución salina
fisiológica, agua bacteriostática, Cremophor^{TM} EL (BASF,
Parsippany, NJ) o solución salina reguladora de fosfato (PBS). En
todos los casos, la composición debe ser estéril y debería ser
fluida en la medida que exista fácilmente jeringabilidad. Debe ser
estable bajo las condiciones de fabricación y almacenamiento y debe
preservarse contra la acción contaminante de microorganismos tales
como bacterias y hongos. El portador puede ser un solvente o medio
de dispersión que contiene, por ejemplo, agua, etanol, poliol (por
ejemplo, glicerol, propileno glicol, y polietileno glicol líquido,
y similares), y mezclas apropiadas de estos. La apropiada fluidez se
puede mantener, por ejemplo, por el uso de una cubierta tal como
lecitina, por el mantenimiento del tamaño de partícula necesario en
el caso de dispersiones y por el uso de agentes tensoactivos. La
prevención de la acción de microorganismos se puede lograr por
diversos agentes antibacterianos y antifúngicos, por ejemplo,
parabenos, clorobutanol, fenol, ácido ascórbico, timerosal, y
similares. En muchos casos, será preferible incluir agentes
isotónicos, por ejemplo, azúcares, polialcoholes tales como
manitol, sorbitol, y cloruro de sodio en la composición. La
absorción prolongada de las composiciones inyectables puede
lograrse más o menos incluyendo en la composición un agente que
retrasa la absorción, por ejemplo, monoestearato de aluminio y
gelatina.
Las composiciones orales generalmente incluyen
un diluente inerte o un portador comestible. Se pueden incluir en
cápsulas de gelatina o comprimidos en forma de tabletas. Para el
propósito de administración terapéutica oral, los polipéptidos de
fusión de ActRIIB se pueden incorporar con excipientes y utilizar en
la forma de tabletas, comprimidos medicinales, o cápsulas. Los
agentes de enlace farmacéuticamente compatibles, y/o materiales
adyuvantes se pueden incluir como parte de la composición. Las
tabletas, píldoras, cápsulas, comprimidos medicinales, y similares
pueden contener cualquiera de los siguientes ingredientes, o
compuestos de una naturaleza similar; un aglutinante tal como
celulosa microcristalina, goma tragacanto o gelatina; un excipiente
tal como almidón o lactosa, un agente desintegrante tal como ácido
algínico, Primogel^{TM}, o almidón de maíz; un lubricante tal
como estearato de magnesio o Sterotes^{TM}; un deslizante tal como
dióxido de silicio coloidal; un agente edulcorante tal como
sacarosa o sacarina; o un agente saborizante tal como menta,
salicilato de metilo, o sabor naranja.
Para la administración por inhalación, los
polipéptidos de fusión de ActRIIB se entregan en la forma de un
atomizador de aerosol de un recipiente o dispensador presurizado que
contiene un propulsor apropiado, por ejemplo, un gas tal como
dióxido de carbono, o un nebulizador.
La administración sistémica también puede ser
por medio transdérmico o transmucosa. Por ejemplo, en el caso de
ActRIIB-Fc, las composiciones pueden ser capaces de
transmisión a través de las membranas mucosas (por ejemplo,
intestino, boca, o pulmones) vía la ruta mediada del receptor FcRn
(U.S. Patent No. 6,030,613). La administración transmucosa se puede
lograr, por ejemplo, a través del uso de pastillas para chupar,
atomizadores nasales, inhaladores, o supositorios. Para la
administración transdérmica, los compuestos activos se formulan en
ungüentos, pomadas, geles, o cremas como generalmente se conoce en
el oficio. Para la administración transmucosal o transdérmica,
penetrantes apropiados a la barrera que se penetra se utilizan en la
formulación. Tales penetrantes generalmente se conocen en el
oficio, e incluyen, por ejemplo, detergentes, sales biliares, y
derivados de ácido fusídico.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB revelados
en la actualidad se pueden preparar con portadores que protegerán
el compuesto contra la eliminación rápida del cuerpo, tales como una
formulación de liberación controlada, incluyendo implantes y
sistemas de entrega microencapsulados. Los polímeros biodegradables,
biocompatibles se pueden utilizar, tales como etileno vinil
acetato, polianhídridos, ácido poliglicólico, colágeno,
poliortoésteres, y ácido poliláctico. Los métodos para la
preparación de tales formulaciones serán aparentes para aquellos de
habilidad en el oficio. Las suspensiones liposomales que contienen
los polipéptidos de fusión de ActRIIB revelados en la actualidad,
también se pueden utilizar como portadores farmacéuticamente
aceptables. Estas se pueden preparar de acuerdo con métodos
conocidos por aquellos de habilidad en el oficio, por ejemplo, como
se describe en U.S. Patent No. 4,522,811.
Puede ser ventajoso formar composiciones orales
o parenterales en forma de unidad de dosificación para facilitar la
administración y la uniformidad de dosificación. La forma de unidad
de dosificación como se utiliza aquí, se refiere a unidades
discretas, físicamente apropiadas como dosificaciones unitarias para
el sujeto que se trata; conteniendo cada unidad una cantidad
predeterminada del compuesto activo, calculada para producir el
deseado efecto terapéutico en asociación con el portador
farmacéutico requerido.
Los ácidos nucleicos que codifican los
polipéptidos de fusión de ActRIIB, tales como los ácidos nucleicos
descritos anteriormente, se pueden introducir a una célula dentro
del tejido, un órgano, o un organismo de manera que los
polipéptidos codificados luego se pueden expresar. Esta metodología
puede ser útil, por ejemplo, en la evaluación de los efectos de
polipéptidos de fusión de ActRIIB sobre tejidos y órganos
individuales. El ácido nucleico que codifica un polipéptido de
fusión ActRIIB se puede unir a una secuencia de control de
expresión tejido-específico, por ejemplo, secuencia
promotor músculo-específico tales como el promotor
de miosina o el promotor de la desmina, los elementos potenciadores
de músculo específico tales como el potenciador de la creatina
quinasa del músculo. Aquellos de habilidad en el oficio reconocerán
que las secuencias de polinucleótidos específicas se pueden
insertar en los vectores virales o de plásmidos, que se pueden
inyectar a un mamífero sistemática, o localmente. Las células
huésped también se pueden cosechar, y un ácido nucleico que codifica
un polipéptido de fusión ActRIIB se puede transfectar en dichas
células ex vivo para la posterior reimplantación utilizando
métodos conocidos en el oficio. Los ácidos nucleicos también se
pueden transfectar en un embrión de célula única para crear un
animal transgénico como se describe en Gene Expression Systems,
Academic Press (Fernandez et al. eds. 1999).
Los siguientes ejemplos ilustran algunas
modalidades y aspectos de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Los medios acondicionados a partir de una línea
celular seleccionada que expresa la proteína recombinante humana de
GDF-8 (GDF-8 maduro y propéptido de
GDF-8) se acidificó a pH 6.5 y se aplico a una
columna de intercambio aniónico de 80 x 50 mm POROS^{TM} HQ en
tándem a una columna de intercambio catiónico de 80 x 50 mm
POROS^{TM} SP (PerSeptive Biosystems, Foster City, CA). El flujo
a través se ajustó a pH 5.0 y se aplico a una columna de
intercambio catiónico de 75 x 20 mm POROS^{TM} SP (PerSeptive
Biosystems) y se eluyó con un gradiente TFA/acetonitrilo. Las
fracciones que contienen el complejo latente de
GDF-8, según se confirmó por
SDS-PAGE, se mezclaron, acidificaron con ácido
trifluoroacético (TFA) a pH 2-3, luego se lleva
hasta 200 ml con 0.1% de TFA para bajar la viscosidad. A
continuación la mezcla se aplicó a una columna C5 de 250 x 21.2 mm
(Phenomenex, Torrance, CA) precedida por un guarda columna de 60 x
21.2 mm (Phenomenex) y se eluyó con un gradiente TFA/acetonitrilo,
para separar el GDF-8 maduro del propéptido de
GDF-8. Las fracciones mezcladas que contienen
GDF-8 maduro se concentraron por liofilización para
eliminar el acetonitrilo y se adicionaron 20 ml de TFA al 0.1%. A
continuación la muestra se aplicó a una columna C5 de 250 x 10 mm
(Phenomenex) se calentó a 60ºC para ayudar en la separación. Esto
se repitió hasta que no se puede lograr más otra separación. Las
fracciones que contienen GDF-8 maduro luego se
mezclaron y se llevan hasta 40% de acetonitrilo y se aplico a una
columna de exclusión de tamaño 600 x 21.2 BioSep^{TM}
S-3000 (Phenomenex) precedida por un guarda columna
de 60 x 21.2. Las fracciones que contienen el GDF-8
maduro purificado y el propéptido de GDF-8 se
mezclaron por separado y se concentraron para utilizar en
posteriores experimentos.
En SDS-PAGE, el
GDF-8 maduro purificado migró como una banda amplia
a 25 kDa bajo condiciones no-reductoras y 13 kDa
bajo condiciones reductoras. Bajo condiciones
no-reductoras y reductoras, propéptido de
BMP-11 migró alrededor de 35 kDa. Un perfil similar
de SDS-PAGE ha sido reportado para murino
GDF-8 por McPherron et al. (Proc. Natl.
Acad. Sci. U.S.A. (1997) 94:12457-12461) y refleja
la naturaleza dimérica de la proteína madura. El propéptido de
GDF-8 migró a aproximadamente 35 kDa en
SDS-PAGE reductor. El dímero BMP-11
maduro activo se purificó a partir de medio acondicionado de una
línea celular que expresa BMP-11 humano recombinante
de la misma manera. El medio acondicionado se cargó dentro de una
columna TALON^{TM} de10 ml (Clonetech, Palo Alto, CA). La
proteína unida se eluyó con Tris 50 mM pH 8.0/NaCl 1 M/imidazol 500
mM. Las fracciones que contienen el complejo de
BMP-11 se mezclaron y acidificaron con 10% de ácido
trifluoroacético a un pH de 3. La mezcla del complejo
BMP-11 se aplicó a una columna C4 Jupiter de 250 x
4.6 mm (Phenomenex), la cual se calentó a 60ºC para una mejor
separación del BMP-11 maduro y el propéptido de
BMP-11. BMP-11 se eluyó con un
gradiente TFA/acetonitrilo. Las fracciones que contienen
BMP-11 se concentraron por liofilización para
eliminar el acetonitrilo.
50 \mug de cada GDF-8 maduro
purificado y propéptido de GDF-8 purificado se
mezclaron y dializaron en fosfato de sodio 50 mM, pH 7.0, y se
sometieron a cromatografía en una columna de exclusión de tamaño
BioSep^{TM} S-3000 de 300 x 7.8 mm (Phenomenex).
El peso molecular del complejo GDF-8
maduro/propéptido se determinó del tiempo de elución, utilizando
estándares de peso molecular (Bio-Rad Laboratories,
Hercules, CA) que se sometieron a cromatografía en la misma
columna.
Cuando el propéptido de GDF-8
purificado se incubó con GDF-8 maduro purificado a
pH neutro, las dos proteínas surgieron al complejo, como se indica
por el perfil de exclusión de tamaño. El pico de proteína primaria
que eluyó a 12.7 minutos tuvo un peso molecular estimado de 78 kDa
a partir de estándares de peso molecular (Bio-Rad
Laboratories) que se sometieron a cromatografía en la misma columna.
El tamaño del complejo fue más consistente con un dímero del
GDF-8 maduro asociado con dos monómeros de
propéptido.
Para confirmar esta observación, una preparación
que contiene ambos GDF-8 maduro y el propéptido de
GDF-8 se incubó con o sin 1-Etil
3-(3-dimetilaminopropil)carbodiamida
clorhidrato 100 mM (EDC, Pierce Chemical, Rockford, IL) por 1 hora
a temperatura ambiente, se acidificaron con HCl a pH
2-3, y se concentraron con un concentrador Amicon
Micron-10 (Millipore, Bedford, MA) por
SDS-PAGE, utilizando un gel de acrilamida al 10%
estandarizado con tricina. Las proteínas se visualizaron por tinción
de azul Coomassie^{TM} de SDS-PAGE.
Un cADN de ActRIIB humano de longitud completa
se utilizó para clonar-PCR el dominio extracelular
(excluyendo la secuencia que codifica el péptido señal). Los
cebadores utilizados se flanquearon por los sitios SpeI (5') y NotI
(3'). Después de la amplificación PCR, este fragmento PCR se clonó
en los sitios SpeI/NotI del plásmido de expresión
pHTop-HBML/EKFc. El marco de lectura abierto
codifica: líder de la melitina de abejas de la miel (aminoácidos 1
a-21 de SEQ ID NO:3); dominio extracelular ActRIIB
humano (aminoácidos 23 a 138 de SEQ ID NO:3); sitio de corte de la
enteroquinasa (DDDK, SEQ ID NO:6); y fragmento Fc de IgG1 humana
(aminoácidos 148 a 378 de SEQ ID NO:3). Como un resultado de la
inserción del sitio SpeI, hubo una adición de Thr-22
en la secuencia.
Una línea celular estable CHO transfectada
establemente para expresar el ActRIIB-Fc anterior se
obtuvo por transfección de la lipofectina del vector
pHTop-HBML que contiene la construcción
ActRIIB-Fc en las células CHO/A2. Las células
transfectadas se seleccionaron en metotrexato 0.1 \muM. El
análisis Western blot del medio acondicionado se utilizó para
identificar los clones de expresión más altos.
El vector pHTop se derivó de pED (Kaufman et
al. (1991) Nucleic Acids Res. 19:4485-4490)
eliminando la mayoría del promotor principal tardío del adeno y la
inserción de seis repeticiones del operador tet como se describe en
Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
89:5547-5551.
La línea celular CHO/A2 se derivó de las células
CHO DUKX B11 (Urlaub et al. (1980) Proc. Natl. Acad. Sci.
U.S.A. 77:4216-4220) por integración establemente de
un activador transcripcional, una proteína de fusión entre el
represor tet fusionado al dominio transcripcional VP 16 del virus
herpes (Gossen et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.
89:5547-5551).
El material crudo concentrado a partir del medio
acondicionado se purificó por rProtein A Sephadex Fast Flow^{TM}
(XK26/4.5 cm, 23.8 ml; Pharmacia, Piscataway, NJ) a una pureza del
99%, según se determina por cromatografía de tamaño de exclusión de
la siguiente manera. El medio acondicionado congelado se descongeló
en un baño de agua a 37ºC y se filtró a través de filtros de 0.22
\mum. Cuatro partes de la solución filtrada se mezcló con una
parte de la solución reguladora de carga de la Proteína A
(Na_{2}SO_{4} 0.65 M, citrato de sodio 20 mM, ácido bórico 20
mM, Na_{2}HPO_{4} 20 mM, pH 9.0) y se corre sobre la columna de
proteína A a temperatura ambiente. ActRIIB-Fc se
eluyó completamente de la columna utilizando solución reguladora de
elución de la proteína A (NaCl 0.15 M, ácido cítrico 20 mM, pH 2.5)
con gradiente o elevando a un pH cercano de 4-5, y
el pico se recolectó y neutralizó a pH 7.0, adicionando solución
reguladora de neutralización al 25% (Na_{2}HPO_{4} 0.05 M, NaCl
0.15 M, pH 7.2). Las fracciones se evaluaron por cromatografía de
tamaño de exclusión y SDS-PAGE, y luego se
mezclaron y almacenaron a 4ºC. La proteína purificada se formuló en
PBS por columna Sephadex^{TM} G-25 desalinizada
(XK50/13.4 cm, 236 ml, Pharmacia), y luego se filtró a través de un
filtro de 0.22 \mum y se almacenó a 4ºC.
El complejo latente de GDF-8 fue
biotinilado en una relación de 20 moles de
EZ-link^{TM}
Sulfo-NHS-Biotin (Pierce Chemical,
Cat. No. 21217) por 1 mol del complejo GDF-8 por 2
horas en hielo, inactivado con 0.5% de TFA, y sometido a
cromatografía en una columna C4 Jupiter de 250 x 4.6 mm (Phenomenex)
para separar el GDF-8 maduro a partir del
propéptido de GDF-8. Las fracciones de
GDF-8 biotinilado eluidas con un gradiente
TFA/acetonitrilo se mezclaron, se concentraron y cuantificaron
mediante MicroBCA^{TM} protein Assay Reagent Kit (Pierce Chemical,
Cat. No. 23235).
BMP-11 maduro biotinilado se
preparó a partir del complejo BMP-11 latente de la
misma manera como se describe anteriormente.
ActRIIB-Fc recombinante, se preparó como se describe
en los Ejemplos 3 y 4, se recubrió en placas de ensayo de fondo
plano de 96-pozos (Costar, NY, Cat. No. 3590) a 1
\mug/ml en solución reguladora de carbonato de sodio 0.2 M (pH
10) durante la noche a 4ºC. Las placas luego se bloquearon con 1
mg/ml de albúmina de suero de bovino y se lavaron siguiendo el
protocolo estándar de ELISA. 100 \mul de alícuotas de
GDF-8 o BMP-11 biotinilado a
diversas concentraciones se adicionaron a la placa de ELISA
bloqueada, incubada por 1 hr y se lavaron. La cantidad de
GDF-8 o BMP-11 unida se detectó por
peroxidasa de rábano picante-Estreptavidina
(SA-HRP, BD PharMingen, San Diego, CA, Cat.
No.13047E) seguido por la adición de TMB (KPL, Gaithersburg, MD,
Cat. No. 50-76-04). Se hicieron
mediciones colorimétricas a 450 nM en un lector de microplaca
Molecular Devices.
Como se muestra en la Figura 1,
GDF-8 y BMP-11 biotinilado unido a
ActRIIB-Fc, con una ED_{50} de 15 ng/ml y 40
ng/ml, respectivamente.
\vskip1.000000\baselineskip
Para demostrar la actividad de
ActRIIB-Fc, un ensayo de gen indicador (RGA) se
desarrolló utilizando una secuencia PGL3(CAGA)_{12}
del vector indicador acoplado a la luciferasa. Se reportó
previamente que la secuencia CAGA era una secuencia sensible a
TGF-\beta dentro del promotor del gen
PAI-1 inducido por TGF-\beta
(Denner et al. (1998) EMBO J.
17:3091-3100).
Un vector indicador que contiene 12 cajas CAGA,
se hizo utilizando el plásmido indicador básico PGL3 (Promega,
Madison, WI). La caja TATA y el sitio de iniciación de transcripción
del promotor posterior principal del adenovirus (-35/+10) se
insertó entre los sitios Bglll y Hindlll. Los oligonucleótidos que
contienen 12 repeticiones de las cajas CAGA, AGCCAGACA, se
hibridaron y clonaron en el sitio Xhol. La línea celular
rabdomiosarcoma humano A204 (ATCC HTB-82) fue
transfectada temporalmente con pGL3(CAGA)_{12}
utilizando el reactivo de transfección FuGENE^{TM} 6 (Boehringer
Manheim, Germany). Después de la transfección, las células se
cultivaron sobre placas de 48 pozos en medio de McCoy 5A
suplementado con glutamina 2 mM, estreptomicina 100 U/ml, 1000
\mug/ml de penicilina y 10% suero de fetal bovino por 16 hrs. Las
células luego se trataron con o sin 10 ng/ml de
GDF-8 y diversas concentraciones de
ActRIIB-Fc en medio de McCoy 5A con glutamina,
estreptomicina, penicilina, y 1 mg/ml de albúmina de suero de
bovino por 6 hrs a 37ºC. La luciferasa se cuantificó en las células
tratadas utilizando el Sistema de Ensayo de Luciferasa
(Promega).
Dos lotes de ActRIIB purificados
independientemente mostraron una IC_{50} de 0.07 a 0.1 nM en el
anterior ensayo de gen indicador (Figura 2).
\vskip1.000000\baselineskip
La farmacocinética (PK) de
ActRIIB-Fc se evaluó en ratones C57B6/SCID (The
Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME) a una dosis de 1 mg/kg como una
administración intravenosa única (IV) o intraperitoneal (IP).
ActRIIB-Fc, producido y purificado como se describe
en los Ejemplos 3 y 4, fue radiomarcado utilizando el método iodogen
(Protein Pharmacokinetics and Metabolism, Plenum Press, New York,
NY (Ferraiolo et al. eds. 1992)). Los animales recibieron
una mezcla de ActRIIB-Fc sin marcar y ^{125}I
marcado en las dosis enumeradas anteriormente y las concentraciones
en suero se determinaron basándose en la radioactividad ^{125}I en
el suero y la actividad específica de la dosis inyectada. La Figura
3 muestra la concentración en suero basándose en conteos
precipitados de TCA versus el tiempo para
ActRIIB-Fc administrado ya sea IV o IP. La absorción
de la inyección IP se completó, y la biodisponibilidad fue cercana
al 100% dentro de las primeras 180 hr después de la inyección; la
distribución del volumen inicial correspondió al volumen en plasma
de ratón (50 ml/kg); la concentración pico en suero fue 11
\mug/ml (IP, a 6 hr después de la inyección) y 19.4 \mug/ml
(IV); la vida media durante la fase de eliminación terminal fue
aproximadamente 5 días.
Con el fin de determinar si el ActRIIB aumenta
la masa muscular en ratones adultos, un estudio in vivo se
realizó con hembras C57B6/SCID de siete-semanas de
edad (The Jackson Laboratory). Los ratones se pesaron y se
distribuyeron con igualdad en relación con el peso corporal en
grupos de ocho. Durante un estudio de cuatro semanas, cada grupo
recibió una inyección intraperitoneal semanal de los siguientes:
ActRIIB-Fc (60 mg/kg, 3 mg/kg, o 60 \mug/kg),
anticuerpo anti-GDF-8 monoclonal de
ratón JA16 (60 mg/kg), o solución reguladora de PBS (vehículo
control). JA16 fue elegido debido a que este anticuerpo es
específico para GDF-8, y se mostró que inhibe la
actividad de regulación reductora del músculo de
GDF-8 in vivo, en un estudio separado (U.S.
Patent App. Pub. No. 20030138422). Los animales se evaluaron por
ganancia en masa corporal magra, sometiéndolos a un análisis de
dexa-scan antes y después del periodo de
tratamiento. La masa muscular se evalúo mediante la disección y el
peso de los gemelos y cuadriceps. La almohadilla grasa
peri-uterina también se retiró y se pesó. Los pesos
del bazo y el timo también se
midieron.
midieron.
Los resultados de este estudio indicaron que
ActRIIB-Fc inhibió significantemente la actividad de
GDF-8 in vivo lo que da lugar al aumento de
la masa muscular. Como se preveía, los ratones administrados con
JA16 mostraron pesos del músculo esquelético y corporales
ligeramente más altos y tuvieron un aumento estadísticamente
significante (p=0.05) en pesos de los cuadríceps (Tabla 4). Los
tratamientos con 60 y 3 mg/kg de ActRIIB-Fc fueron
sorprendentemente mucho más efectivos en comparación con el
anticuerpo JA16. Los grupos administrados con 60 mg/kg de
ActRIIB-Fc y 3 mg/kg de ActRIIB-Fc
tuvieron aproximadamente 3 y 2 veces de aumentos de pesos corporales
respectivamente en comparación con los controles (Tabla 1). Estos
aumentos primero se observaron después de una dosis. Los pesos del
músculo de cuadriceps, como pesos absolutos, se incrementaron en los
ratones administrados con 60 y 3 mg/kg de
ActRIIB-Fc - (Tabla 3). Los músculos de gemelos,
como pesos absolutos, se incrementaron en ratones administrados con
60 mg/kg de JA16 y 60 o 3 mg/kg de ActRIIB-Fc (Tabla
3). Como un porcentaje de peso corporal, pesos del músculo de
cuadriceps se incrementaron en los mismos tres grupos de tratamiento
en comparación con los controles (Tabla 4). También, como un
porcentaje de peso corporal, los pesos de músculos de gemelos se
incrementaron en los ratones tratados con 60 mg/kg de
ActRIIB-Fc (Tabla 4).
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Además para investigar el efecto de
ActRIIB-Fc en la masa muscular en ratones adultos,
un estudio se realizó con hembras C57B6/SCID de
siete-semanas de edad (The Jackson Laboratory). Los
ratones se pesaron y con igualdad se distribuyeron en relación con
el peso corporal en cuatro grupos de seis (6 SCID, 6 ratones C57, y
dos grupos control de 6 ratones cada uno). Cada grupo recibió una
inyección intraperitoneal semanal de 60 mg/kg de
ActRIIB-Fc o solución reguladora de PBS (vehículo
control) por una a cuatro semanas. En el día 29 del estudio, los
animales se evaluaron para masa muscular por disección y el peso de
los músculos gemelos y cuadriceps. Los resultados de este estudio
indicaron que ActRIIB-Fc inhibió significantemente
la actividad de GDF-8 in vivo lo que da
lugar a un aumento de masa muscular incluso después una única
administración de ActRIIB en comparación con el vehículo control.
Los pesos del músculo de cuadríceps, como pesos absolutos, se
incrementaron en ambos ratones C57 y SCID por 21% a 60% (Tabla 5).
Así mismo, la masa muscular de los músculos gemelos, como pesos
absolutos, se aumentó por 31 a 51% (Tabla 5).
La inhibición de GDF-8 aumenta
la masa muscular. Incrementa la carga mecánica, ya sea debido al
aumento de la actividad muscular o aumento del peso corporal, se
asocia con aumento de la masa del hueso y la densidad ósea. Por
consiguiente, los ratones transgénicos (KO) GDF-8,
se evaluaron para la alteración de la masa del hueso y la
microarquitectura: Una evaluación inicial de ratones adultos mostró
que la densidad ósea en la espina dorsal de los ratones KO fue casi
dos-veces más alta que la de sus compañeros de
camada de tipo salvaje. Este aumento superó con creces lo que
podría haberse esperado que fuera solamente debido al aumento de
masa muscular en los ratones KO GDF-8.
Imágenes microtomográficas de alta resolución
(\muCT40, Scanco Medical, Switzerland) se utilizaron para evaluar
la fracción y microarquitectura del volumen del hueso trabecular en
la 5^{a} vertebral lumbar y distal femoral y geometría del
hueso cortical en la diáfisis femoral media de ratones adultos KO y
de tipo salvaje (WT) GDF-8. Las muestras se tomaron
de KO GDF-8 de 9-10 meses de edad y
controles de la misma camada (cuatro ratones de cada genotipo y
sexo). El cuerpo vertebral total y fémur se escanearon utilizando
tomografía microcomputarizada a una resolución de 12 \mum. Las
regiones de interés que abarcan el hueso trabecular del cuerpo
vertebral o el hueso trabecular de la metáfisis distal femoral
(i.e., espongiosa secundaria) se identificaron utilizando un
algoritmo de contorno, semi-automatizado. Los
siguientes parámetros se calcularon utilizando evaluaciones de 3D
directas: fracción de volumen del hueso (%), espesor trabecular
(\mum), separación (\mum) y número (1/mm). Además, la densidad
de conectividad, un indicador de que tan bien la red trabecular se
conecta, se evalúo, así como los parámetros del hueso cortical en la
región diafisaria media en el fémur, incluyendo zona total, zona
del hueso, y espesor cortical.
Ambos ratones KO machos y hembras han aumentado
dramáticamente la densidad ósea trabecular en el cuerpo vertebral
en comparación con los compañeros de camada WT (n=4, +93% y +70%,
respectivamente, p<0.0001). Este aumento de densidad ósea
trabecular se acompañó por un aumento del 14% en el espesor
trabecular (p=0.03), un aumento del 38% en número trabecular
(p=0.0002), y una disminución del 10% en separación trabecular
(p=0.009). El efecto combinado de estos cambios en arquitectura y
densidad dio lugar a un aumento de 3.4- y 1.7-veces
en conectividad en machos y hembras KO, respectivamente, en
comparación con los de sus compañeros de camada WT (p<0.0001).
Además, una medida desigual del nivel de mineralización del hueso
trabecular indicó que el contenido mineral promedio de las
trabeculas fue el 8% superior en los ratones KO relativos a los
controles (p<0.0001). Existe un indicio de que el efecto es
mayor en ratones machos que en ratones hembras, pero el tamaño de
muestra es muy pequeño para hacer conclusiones definitivas. Las
características del hueso trabecular vertebral evaluadas mediante
la tomografía microcomputarizada de alta-resolución
se muestran en la Tabla 6.
En contraste con las observaciones en la espina
dorsal, los ratones KO machos y hembras tuvieron densidad ósea
trabecular más pequeña en el fémur distal que los compañeros de
camada WT (n=4, p=0:05 para el efecto del fenotipo completo) (Tabla
7). Este decremento en densidad ósea fue más pronunciado en los
ratones hembras KO, que en los ratones machos KO. Los ratones
GDF-8 KO tuvieron un espesor trabecular similar como
sus compañeros de camada WT, pero tuvieron más pocas trabeculas y
aumento de la separación trabecular en comparación con los
controles de la misma camada. Sin embargo, aunque el espesor
cortical en la columna media femoral fue similar en machos
GDF-8 KO y sus controles de la misma camada, fue
aproximadamente 10% mayor en los ratones hembras
GDF-8 KO que en sus compañeros de camada WT (n=4,
p=0.04) (ver Tabla 8). No hubo diferencias en la zona cortical del
hueso o fracción de la zona del hueso entre los dos genotipos.
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Los inhibidores de GDF-8 tales
como, por ejemplo, polipéptidos de fusión de ActRIIB son útiles para
los tratamientos dirigidos al aumento de masa muscular, y también
para la prevención y el tratamiento de osteoporosis. Además, la
inhibición de GDF-8 puede ser útil en otros casos
donde un efecto anabólico en el hueso se desea, tales como el
aumento de curación del hueso (i.e., reparación de fracturas, fusión
de la espina dorsal, etc.). Los polipéptidos de fusión de ActRIIB
descritos en este documento se utilizan para tratar un sujeto en el
inicio de la enfermedad o que tienen una enfermedad degenerativa
ósea o muscular establecida.
La eficacia de ActRIIB-Fc para
el tratamiento de trastornos óseos, por ejemplo, osteoporosis, se
confirma utilizando modelos bien establecidos de osteoporosis. Por
ejemplo, han sido utilizados ratones ovariectomizados para probar
la eficacia de nuevo tratamiento con fármacos para la osteoporosis
(Alexander et al. (2001) J. Bone Miri. Res.
16:1665-1673; and Anderson et al. (2001) J.
Endocrinol. 170:529-537). Similares a los humanos,
estos roedores muestran una rápida pérdida de hueso de la cavidad de
la ovariectomía, especialmente en hueso esponjoso. Las evaluaciones
finales se basan en la densidad mineral del hueso, marcadores
bioquímicos de volumen del hueso en suero y orina, fuerza del
hueso, e histología/histomorfometría.
En un estudio, ratones hembras normales y/o
inmunes comprometidos se someten a ovariectomía a las
12-16 semanas de edad y permitido que pierdan hueso
por cuatro a seis semanas. Después de este periodo de pérdida de
hueso, el tratamiento con ActRIIB-Fc (inyección IP)
o vehículo se lleva a cabo por uno a seis meses. El protocolo del
tratamiento puede variar, con las pruebas de diferentes dosis y
regímenes de tratamiento (por ejemplo, inyecciones diarias,
semanales, o bi-semanales). Se prevé que los ratones
ovariectomizados (o ratas) sin tratar, deberían perder
aproximadamente 10-30% de densidad ósea relativa a
los intactos (i.e., no-ovariectomizados), ratones
correspondientes en edad. Se prevé que los ratones tratados con
ActRIIB-Fc tendrían 10 a 50% más de masa del hueso
y densidad ósea que aquellos ratones que reciben el tratamiento con
vehículo, y adicionalmente que este aumento en densidad ósea sería
asociado con el aumento de fuerza del hueso, particularmente en
regiones con una proporción mayor de hueso esponjoso en comparación
con el hueso cortical.
El objetivo de otro estudio es demostrar que
ActRIIB-Fc es efectivo en la prevención de la
disminución de la masa del hueso, microarquitectura y fuerza
asociada con la deficiencia del estrógeno. Por lo tanto, el estudio
tiene un diseño similar a los descritos anteriormente, excepto que
el tratamiento con anticuerpos de ActRIIB-Fc se
inició inmediatamente después de la ovariectomía, en lugar de
después del periodo de pérdida de hueso. Se prevé que los ratones
tratados con ActRIIB-Fc deberían perder
significantemente menos masa del hueso después de la ovariectomía
que los ratones tratados con el vehículo.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB también se
utilizan para prevenir y/o para reducir la severidad y/o los
síntomas de la enfermedad. Se prevé que los polipéptidos de fusión
de ActRIIB serían administrados como una inyección subcutánea con
tanta frecuencia como una vez por día y con tan poca frecuencia como
una vez al mes. La duración del tratamiento podría oscilar entre un
mes y varios años.
Para probar la eficacia clínica de
ActRIIB-Fc en humanos, mujeres postmenopaúsicas con
baja masa ósea se identificaron mediante la prueba de densidad ósea
y se asignaron al azar en un grupo de tratamiento. Los grupos de
tratamiento incluyen un grupo de placebo y uno a tres grupos que
recibieron el anticuerpo (diferentes dosis). Los individuos se
siguieron prospectivamente por uno a tres años para evaluar cambios
en los marcadores bioquímicos de volumen óseo, cambios en la
densidad mineral del hueso, y la ocurrencia de fracturas por
fragilidad. Se prevé que los individuos que reciben tratamiento
deberían mostrar un aumento en la densidad mineral del hueso en el
fémur proximal y la espina dorsal lumbar de 2-30%
respecto al valor basal, y habría una menor incidencia de fracturas
por fragilidad. Se prevé que los marcadores bioquímicos de formación
de hueso aumentarían.
Los polipéptidos se administran como el
compuesto activo solo o en combinación con otro compuesto o
composición. Cuando se administra como el compuesto activo solo o
en combinación con otro compuesto o composición, la dosificación es
preferiblemente de aproximadamente 1 \mug/kg y 20 mg/kg,
dependiendo de la severidad de los síntomas y la progresión de la
enfermedad. La dosis efectiva apropiada se selecciona por el médico
tratante a partir de los siguientes rangos: 1 \mug/kg a 20 mg/kg,
1 \mug/kg a 10 mg/kg, 1 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 1
mg/kg, 10 \mug/kg a 100 \mug/kg, 100 \mug a 1 mg/kg, y 500
\mug/kg a 1 mg/kg. Los regímenes de tratamiento ejemplares y los
resultados se resumen en la Tabla 9. Los regímenes alternativos
incluyen: (1) 1 x IC_{50}, o 40 \mug/kg dosis inicial y 0.5 x
IC_{50}, o 20 \mug/kg, 2 semanas más tarde; (2) 10 x IC_{50}
dosis inicial y 5 x IC_{50} 2 semanas más tarde, o 100 x
IC_{50} y 50 x IC_{50} 2 semanas después.
Los inhibidores de GDF-8, tales
como, por ejemplo, polipéptidos de fusión de ActRIIB, son útiles
para el tratamiento de trastornos metabólicos tales como diabetes
tipo II, tolerancia a la glucosa deteriorada, síndrome metabólico
(por ejemplo, síndrome X), resistencia a la insulina inducida por
trauma (por ejemplo, quemaduras o desequilibrio de nitrógeno), y
trastornos del tejido adiposo (por ejemplo, obesidad). Los
anticuerpos de los polipéptidos de fusión de ActRIIB se pueden
utilizar para tratar un sujeto en el inicio de la enfermedad o que
tiene una enfermedad metabólica establecida.
La eficacia de los polipéptidos de fusión de
ActRIIB para el tratamiento de trastornos metabólicos, por ejemplo,
diabetes tipo II y/o obesidad, se confirma utilizando modelos murino
de obesidad bien establecidos, resistencia a la insulina y diabetes
tipo II, incluyendo ob/ob, db/db, y cepas que llevan la mutación de
color amarillo letal. La resistencia a la insulina también puede
ser inducida por alimentación de grasa alta o calórica alta de
ciertas cepas de ratones, incluyendo C57BL/6J. De manera similar a
los humanos, estos roedores desarrollan resistencia a la insulina,
hiperinsulinemia, dislipidemia, y deterioro de la homeostasis de
glucosa lo que da lugar a la hiperglicemia. Las evaluaciones de los
resultados se basan en mediciones en suero de glucosa, insulina y
lípidos. Las mediciones de sensibilidad a la insulina mejorada se
pueden determinar por pruebas de tolerancia a la insulina y pruebas
de tolerancia a la glucosa. Técnicas más sensibles incluirían el uso
de pinzamiento euglucémico-hiperinsulinémico para
evaluar las mejoras es el control glicémico y la sensibilidad a la
glicemia. Además, las técnicas de pinzamiento permitirían una
evaluación cuantitativa del papel principal de los tejidos que
disponen de la glucosa (músculo, tejido adiposo, y el hígado) en
control glicémico mejorado.
En un estudio, el tratamiento con un polipéptido
de fusión ActRIIB tal como se presenta en la SEQ ID NO:3 (inyección
IP) o vehículo se lleva a cabo por una semana a seis meses. El
protocolo de tratamiento podría variar, con la prueba de diferentes
dosis y regímenes de tratamiento (por ejemplo, inyecciones diarias,
semanales, o bi-semanales). Se prevé que los
ratones tratados con el polipéptido de fusión tendrían mayor
absorción de glucosa, aumento de la glucólisis y síntesis del
glucógeno, ácidos grasos libres inferiores y triglicéridos en el
suero en comparación con ratones que reciben tratamiento con
placebo.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB también se
utilizan para prevenir y/o para reducir la severidad y/o los
síntomas de la enfermedad. Se prevé que los polipéptidos de fusión
de ActRIIB serían administrados como una inyección subcutánea tan
frecuentemente como una vez por día y tan poco frecuente como una
vez por mes. La duración del tratamiento podría oscilar entre un
mes y varios años.
Para probar la eficacia clínica de los
polipéptidos de fusión de ActRIIB en humanos, sujetos que padecen de
o en riesgo de diabetes tipo II se identificaron y se asignaron al
azar a un grupo de tratamiento. Los grupos de tratamiento incluyen
un grupo de placebo y uno a tres grupos que reciben los polipéptidos
de fusión de ActRIIB (dosis diferentes). Los individuos se
siguieron prospectivamente por un mes a tres años para evaluar los
cambios en el metabolismo de la glucosa. Se prevé que los individuos
que reciben tratamiento deberían mostrar una mejora.
Los polipéptidos de fusión de ActRIIB se
administran como el compuesto activo solo o en combinación con otro
compuesto o composición. Cuando se administra como el compuesto
activo solo o en combinación con otro compuesto o composición, la
dosificación puede ser de aproximadamente 1 \mug/kg a 20 mg/kg,
dependiendo de la severidad de los síntomas y la progresión de la
enfermedad. La dosis efectiva apropiada se selecciona por el médico
tratante a partir de los siguientes rangos: 1 \mug/kg a 20 mg/kg,
1 \mug/kg a 10 mg/kg, 1 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 1
mg/kg, 10 \mug/kg a 100 \mug/kg, 100 \mug a 1 mg/kg, y 500
\mug/kg a 1 mg/kg. Los regímenes de tratamiento ejemplares y
resultados se resumen en la Tabla 7.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
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\bullet WO 0043781 A [0005]
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\bullet US 5648260 A [0056]
\bullet US 4640835 A [0060]
\bullet US 4496689 A [0060]
\bullet US 4301144 A [0060]
\bullet US 4670417 A [0060]
\bullet US 4791192 A [0060]
\bullet US 4179337 A [0060]
\bullet US 4766106 A [0060]
\bullet US 4495285 A [0060]
\bullet US 4609546 A [0060]
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<210> 2
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<400> 2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 3
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 378
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Quimera
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 3
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\newpage
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 4
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<211> 1134
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Quimera
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\vskip0.400000\baselineskip
<400> 4
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<210> 5
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<211> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\hskip1cm25
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
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<211> 4
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Artificial
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<400> 6
\hskip1cm26
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<110> Wyeth
\hskip1cm Wolfman, Neil
\hskip1cm Bouxsein, Mary
\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
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\vskip0.400000\baselineskip
<210> 1
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 512
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Humano
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 2
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<211> 375
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Humano
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 2
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\vskip1.000000\baselineskip
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<210> 3
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<211> 378
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<212> PRT
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<213> Quimera
\vskip1.000000\baselineskip
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<400> 3
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<210> 4
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<211> 1134
\vskip0.400000\baselineskip
<212> ADN
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Quimera
\vskip1.000000\baselineskip
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<400> 4
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<210> 5
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<211> 4
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<212> PRT
\vskip0.400000\baselineskip
<213> Artificial
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 5
\hskip1cm37
\vskip0.400000\baselineskip
<210> 6
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<211> 4
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<212> PRT
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<213> Artificial
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 6
\hskip1cm38
Claims (23)
1. Uso de un polipéptido de fusión del receptor
de Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento
para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo
en un mamífero, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende
(a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los
aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse a un
factor-8 de crecimiento y de diferenciación
(GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo
IgG, IgA, IgE, o IgM.
2. El uso de la reivindicación 1, en donde el
mamífero es humano.
3. El uso de la reivindicación 1, en donde el
medicamento es para ser administrado a un mamífero con necesidad
del tratamiento o prevención de un trastorno seleccionado de al
menos uno de osteoartritis y osteoporosis.
4. El uso de la reivindicación 1, en donde dicho
polipéptido de fusión ActRIIB es para ser administrado en la
cantidad efectiva seleccionada de 1 \mug/kg a 20 mg/kg, 1
\mug/kg a 10 mg/kg, 1 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 1
mg/kg, 10 \mug/kg a 100 \mug/kg, 100 \mug a 1 mg/kg, y 500
\mug/kg a 1 mg/kg.
5. El uso de la reivindicación 1, en donde la
primera secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión
ActRIIB comprende los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3.
6. El uso de la reivindicación 1, en donde la
primera secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión
ActRIIB comprende los aminoácidos 19 a 134 de la SEQ ID NO:1.
7. El uso de la reivindicación 1, en donde la
segunda secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión
ActRIIB comprende una secuencia seleccionada de (a) el fragmento Fc
de IgG, (b) el fragmento Fc de IgG1, (c) el fragmento Fc de IgG4, y
(d) los aminoácidos 148 a 378 de la SEQ ID NO:3.
8. El uso de la reivindicación 1, en donde la
secuencia del polipéptido de fusión ActRIIB se define en SEQ ID
NO:3.
9. El uso de la reivindicación 1, en donde la
vida media en circulación del polipéptido de fusión ActRIIB excede
5 días.
10. El uso de la reivindicación 1, en donde la
proteína de fusión se codifica por un ácido nucleico que hibridiza
a la secuencia de SEQ ID NO:4 bajo condiciones estrictas de
hibridación, y en donde el ácido nucleico codifica una proteína de
fusión que es capaz de unirse a GDF-8.
11. Una proteína de fusión que comprende la
secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO:3.
12. Un ácido nucleico aislado que codifica la
proteína de fusión de la reivindicación 11.
13. El ácido nucleico de la reivindicación 12,
en donde dicho ácido nucleico se define en SEQ ID NO:4.
14. Un vector de expresión, que comprende el
ácido nucleico de la reivindicación 12.
15. Una célula huésped que comprende el vector
de la reivindicación 14.
16. Un método para identificar los inhibidores
de GDF 8, que comprende:
(a) la preparación de una primera mezcla de
enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB de la
reivindicación 11 y GDF 8;
(b) la medición de la cantidad de enlace entre
el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF 8 en la primera mezcla;
(c) la preparación de una segunda mezcla de
enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB, GDF 8 y un
compuesto de prueba;
y
(d) la medición de la cantidad de enlace entre
el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF 8 en la segunda mezcla.
\vskip1.000000\baselineskip
17. Uso de un polipéptido de fusión ActRIIB en
la fabricación de un medicamento para aumentar la densidad ósea
trabecular, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a)
una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los
aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse al
factor-8 de crecimiento y de diferenciación
(GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo
IgG, IgA, IgE, o IgM.
18. El uso de la reivindicación 17, en donde el
polipéptido de fusión ActRIIB es para ser administrado al mamífero
en una dosis efectiva de 1 \mug/kg a 20 mg/kg, 1 \mug/kg a 10
mg/kg, 1 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg a 1 mg/kg, 10 \mug/kg
a 100 \mug/kg, 100 \mug a 1 mg/kg, o 500 \mug/kg a 1
mg/kg.
19. El uso de la reivindicación 17, en donde la
primera secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB
comprende los aminoácidos 23 a 138 de SEQ ID NO:3.
20. El uso de la reivindicación 17, en donde la
primera secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB
comprende los aminoácidos 19 a 134 de SEQ ID NO:1.
21. El uso de la reivindicación 17, en donde la
segunda secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB
comprende (a) el fragmento Fc de IgG, (b) el fragmento Fc de IgG1,
(c) el fragmento Fc de IgG4, o (d) aminoácidos 148 a 378 de SEQ ID
NO:3.
22. El uso de la reivindicación 17, en donde la
secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB (a) se
presenta en la SEQ ID NO:3 o (b) se codifica por un ácido nucleico
que hibridiza a la secuencia de SEQ ID NO:4 bajo condiciones
estrictas de hibridación, en donde el ácido nucleico codifica una
proteína de fusión que es capaz de unirse a
GDF-8.
23. El uso de la reivindicación 17, en donde la
vida media en circulación del polipéptido de fusión ActRIIB excede 5
días.
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