ES2338238T3 - Uso de la toxina botulinica en el tratamiento de dolor neuralgico. - Google Patents

Abstract

Una toxina botulínica para su uso en un procedimiento para aliviar el dolor neurálgico en un paciente humano, en el que la toxina botulínica se administra periféricamente y en el que el dolor neurálgico no está asociado a un dolor de cabeza.

Description

Uso de la toxina botulínica en el tratamiento de dolor neurálgico.

Antecedentes

La presente invención se refiere a una toxina botulínica para su uso en procedimientos para tratar el dolor. En concreto, la presente invención se refiere a una toxina botulínica para su uso en procedimientos para tratar el dolor mediante la administración periférica de la toxina botulínica.

Muchas, si no la mayoría, de las enfermedades del cuerpo causan dolor. Generalmente, el dolor se experimenta cuando las terminaciones nerviosas libres, que constituyen los receptores del dolor de la piel, así como de ciertos tejidos internos, son sometidas a estímulos mecánicos, térmicos, químicos u otros estímulos nocivos. Los receptores del dolor pueden transmitir señales por las neuronas aferentes al sistema nervioso central y, de ahí, al cerebro.

Las causas del dolor pueden incluir inflamación, herida, enfermedad, espasmo muscular y la aparición de un evento o síndrome neuropático. El dolor tratado ineficazmente puede ser devastador para la persona que lo experimenta limitando la función, reduciendo la movilidad, complicando el sueño e interfiriendo espectacularmente en la calidad de vida.

El espasmo muscular puede conducir a la estimulación de los receptores mecanosensibles del dolor, causando así una sensación de dolor. De este modo, el dolor puede surgir de o estar debido a un espasmo muscular. Adicionalmente, el espasmo puede estimular indirectamente los receptores del dolor mediante la compresión de los vasos sanguíneos, causando isquemia en el tejido, lo que a su vez libera sustancias inductoras del dolor que estimulan los receptores del dolor para que causen sensaciones dolorosas. Además, el espasmo muscular puede causar una reducción localizada del pH que puede ser percibida como o que puede engendrar señales de dolor. De ahí que el dolor puede ser un efecto secundario de un espasmo muscular o una hipertonicidad muscular.

El dolor inflamatorio puede aparecer cuando se daña un tejido, así como resultar de una cirugía o deberse a un evento físico, químico o térmico adverso o a la infección por un agente biológico. Cuando se daña un tejido, se puede liberar del tejido dañado un huésped de sustancias endógenas inductoras del dolor, por ejemplo, bradiquinina e histamina. Las sustancias inductoras del dolor pueden unirse a receptores en los terminales nerviosos sensoriales e iniciar así señales aferentes de dolor.

Adicionalmente, las sustancias inductoras del dolor pueden ser liberadas desde terminales aferentes nociceptivos, y los neuropéptidos liberados de los terminales sensoriales pueden acentuar una respuesta inflamatoria. De este modo, durante una inflamación, puede haber un brote de fibras periféricas peptidérgicas y un aumento del contenido de péptido, mostrando muchas fibras una coexistencia de sustancia P (SP) y el péptido relacionado con el gen de la calcitonina (PRGC). La sustancia P puede inducir a la contracción de células endoteliales, lo que a su vez causa una extravasación de plasma para permitir que otras sustancias (bradiquinina, ATP, histamina) logren acceder a la zona de la herida y a los terminales nerviosos aferentes. La sustancia P liberada por el terminal nervioso sensorial también puede desgranular mastocitos. Este proceso ha sido considerado como un factor importante en la inflamación neurogénica debida a la liberación de mediadores inflamatorios tales como la histamina y la serotonina, y a la liberación de enzimas proteolíticas que catalizan la producción de bradiquinina. El PRGC aparentemente no produce extravasación de plasma, pero es un potente vasodilatador y también puede actuar sinérgicamente con la SP y otros mediadores inflamatorios para aumentar la extravasación de plasma. Todos los mediadores inflamatorios anteriormente enumerados pueden bien sintetizar nociceptores o producir dolor.

Tras la activación de las neuronas aferentes sensoriales primarias, la siguiente etapa en la transducción de señales sensoriales puede ser la activación de neuronas de proyección que transportan la señal, por el tracto espinotalámico, a las partes superiores del sistema nervioso central tales como los núcleos talámicos. Los cuerpos celulares de estas neuronas (distintos de aquéllos relacionados con los nervios craneales) se localizan en el cuerno dorsal de la médula espinal. Aquí también se puede encontrar la sinapsis entre los aferentes primarios y las neuronas de proyección. El cuerno dorsal está organizado en una serie de láminas que se encuentran apiladas, siendo la lámina I la más dorsal seguida por la lámina II, etc. Las diferentes clases de aferentes primarios hacen sinapsis en diferentes láminas. Para los aferentes primarios cutáneos, las fibras C hacen sinapsis en las láminas I y II, las fibras A delta, en las láminas I, II y V, y las fibras A beta, en las láminas III, IV y V. Se cree que las láminas más profundas (V-VII, X) participan en las rutas sensoriales que llegan de tejidos más profundos tales como músculos y vísceras.

Los neurotransmisores predominantes en la sinapsis entre las neuronas aferentes primarias y las neuronas de proyección son la sustancia P, el glutamato, el PRGC y el neuropéptido Y. La eficacia de transmisión de estas sinapsis puede ser alterada por rutas descendentes y por interneuronas locales de la médula espinal. Estas neuronas moduladoras pueden liberar un número de mediadores que son bien inhibidores (p. ej., péptidos opioides, glicina) o excitadores (p. ej., óxido nítrico, colecistoquinina) para un mecanismo destinado a aumentar o reducir la conciencia de sensaciones.

Aunque el dolor inflamatorio es generalmente reversible y disminuye cuando el tejido dañado ha sido reparado o los estímulos inductores del dolor han sido retirados, los procedimientos actuales para tratar el dolor inflamatorio tienen muchas desventajas y deficiencias. De este modo, la típica administración oral, parenteral o tópica de un fármaco analgésico para tratar los síntomas del dolor o de, por ejemplo, un antibiótico para tratar los factores causantes del dolor inflamatorio puede resultar en la distribución sistémica generalizada del fármaco y en efectos secundarios no deseables. Adicionalmente, la terapia actual para el dolor inflamatorio adolece de duraciones breves de la eficacia del fármaco, siendo necesaria una readministración frecuente del fármaco que puede resultar en una resistencia al mismo, en el desarrollo de anticuerpos y/o en una dependencia y adicción del fármaco, siendo todo ello insatisfactorio. Además, la administración frecuente de fármacos aumenta el gasto de la pauta de dosificación para el paciente y puede requerir que el paciente tenga que acordarse de cumplir con un esquema posológico.

Los ejemplos de tratamientos para la inflamación y el dolor muscular incluyen fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINES), incluyendo la aspirina y el ibuprofeno; y opioides, tales como la morfina.

Los AINES alivian el dolor inhibiendo la producción de prostaglandinas liberadas por los tejidos dañados. Se ha observado que las prostaglandinas son mediadores periféricos del dolor y la inflamación, como en enfermedades artríticas, y una reducción en su concentración proporciona alivio a los pacientes. Se ha sugerido que las prostaglandinas participan en la mediación del dolor de la médula espinal y el cerebro, lo que puede explicar los efectos analgésicos de los AINES en algunos estados de dolor que no suponen la inflamación o el daño de tejidos periféricos. Sin embargo, las prostaglandinas sólo son uno de los diversos mediadores del dolor. Como tales, los AINES tienen un límite de actividad por encima del cual las dosis mayores no proporcionan más alivio del dolor. Además, tienen efectos secundarios que limitan su utilidad. Por ejemplo, los AINES pueden causar irritación del tracto gastrointestinal, y su uso prolongado puede conducir al desarrollo de una importante ulceración del intestino. Esto es particularmente cierto en pacientes de edad avanzada que con frecuencia usan AINES para sus afecciones de artritis.

Las acciones terapéuticas de los opioides se producen en la médula espinal. Los opioides inhiben la eficacia de la neurotransmisión entre los aferentes sensoriales primarios (principalmente, las fibras C) y las neuronas de proyección. Lo consiguen causando una hiperpolarización prolongada de ambos elementos de estas sinapsis. El uso de opioides es eficaz en el alivio de la mayoría de los tipos de dolor agudo y dolor maligno crónico. Hay, sin embargo, una serie de enfermedades de dolor maligno crónico que son parcial o completamente refractarias a la analgesia con opioides, particularmente aquéllas que suponen una compresión nerviosa, por ejemplo, por formación tumoral. Desafortunadamente, los opioides también tienen efectos secundarios no deseados, que incluyen: (1) depresión del sistema respiratorio, (2) estreñimiento y (3) efectos psicoactivos que incluyen la sedación y la euforia. Estos efectos secundarios se producen a dosis similares a aquéllas que producen analgesia, y, por tanto, limitan las dosis que pueden ser administradas a los pacientes. Adicionalmente, los opioides tales como la morfina y la heroína son conocidas drogas que conducen a una dependencia física, lo que también supone el desarrollo de una tolerancia. Con el desarrollo de la tolerancia, la dosis de un fármaco necesaria para producir los mismos efectos analgésicos aumenta con el tiempo. Esto puede conducir a una condición en la que las dosis necesarias para calmar el dolor suponen una amenaza para la vida debido a los efectos secundarios anteriormente mencionados.

Aunque el dolor que surge de la inflamación y el espasmo muscular puede ser iniciado por una estimulación mecánica o química del terminal libre de neuronas sensoriales primarias, el dolor neuropático no necesita un estímulo inicial en el terminal nervioso libre periférico. El dolor neuropático es un síndrome de dolor persistente o crónico que puede resultar de un daño en el sistema nervioso, los nervios periféricos, el ganglio de la raíz dorsal, la raíz dorsal o el sistema nervioso central.

Los síndromes del dolor neuropático incluyen alodinia, diversas neuralgias tales como la neuralgia postherpética y la neuralgia trigeminal, el dolor fantasma, y síndromes de dolor regional complejo, tales como la algodistrofia simpática y la causalgia. La causalgia a menudo se caracteriza por un dolor ardiente espontáneo combinado con hiperalgesia y alodinia.

Trágicamente, no existe un procedimiento para tratar adecuada, predecible y específicamente el dolor neuropático establecido (Woolf C. et al., "Neuropathic Pain: Aetiology, Symptoms, Mechanisms, and Management", Lancet 1999; 353: 1959-64), pues los procedimientos de tratamiento actuales para el dolor neuropático consisten simplemente en intentar ayudar a que el paciente pueda sobrellevar una terapia psicológica u ocupacional, más que en reducir o eliminar el dolor experimentado.

Por ejemplo, los procedimientos actuales para tratar el dolor neuropático incluyen la administración de bloques anestésicos locales dirigidos a puntos desencadenantes, nervios periféricos, plexas, raíces dorsales y al sistema nervioso simpático. Sin embargo, estos tratamientos sólo tienen efectos antinociceptivos de corta duración. Adicionalmente, los procedimientos de tratamiento analgésico de mayor duración, tales como los bloques por inyección de fenoles o la crioterapia, suponen un riesgo considerable de deficiencia funcional irreversible. Además, la administración epidural o intratecal crónica (conjuntamente "intraespinal") de fármacos tales como la clonidina, los esteroides, los opioides o el midazolam tienen significativos efectos secundarios y una eficacia cuestionable.

Toxina botulínica

La bacteria Gram positiva anaeróbica Clostridium botulinum produce una potente neurotoxina polipeptídica, la toxina botulínica, que causa una enfermedad neuroparalítica en seres humanos y animales denominada botulismo. Las esporas de Clostridium botulinum se encuentran en el suelo y pueden crecer en latas de conserva de alimentos inadecuadamente esterilizadas y cerradas, que son la causa de muchos casos de botulismo. Los efectos del botulismo aparecen comúnmente de las 18 a las 36 horas de haberse ingerido los productos alimenticios infectados con un cultivo o esporas de Clostridium botulinum. La toxina botulínica puede pasar aparentemente desatenuada a través de las paredes del intestino y atacar a las neuronas motoras periféricas. Los síntomas de la intoxicación por la toxina botulínica pueden progresar desde una dificultad para caminar, tragar y hablar hasta la parálisis de los músculos respiratorios y la muerte.

La toxina botulínica de tipo A es el agente biológico natural más letal conocido por el hombre. Aproximadamente 50 picogramos de una toxina botulínica de tipo A disponible comercialmente (complejo de neurotoxina purificada)^{1}
es una DL_{50} en ratones (i.e., 1 unidad). Una unidad de BOTOX® contiene aproximadamente 50 picogramos de complejo de toxina botulínica de tipo A. Lo interesante es que, en una base molar, la toxina botulínica de tipo A es aproximadamente 1,8 mil millones de veces más letal que la difteria, aproximadamente 600 millones de veces más letal que el cianuro de sodio, aproximadamente 30 millones de veces más letal que la toxina de la cobra y aproximadamente 12 millones de veces más letal que el cólera. Singh, "Critical Aspects of Bacterial Protein Toxins", páginas 63-84 (capítulo 4) de "Natural Toxins II", editado por B. R. Singh et al., Plenum Press, Nueva York (1976) (en donde la DL_{50} establecida de toxina botulínica de tipo A de 0,3 ng igual a 1 U está corregida por el hecho de que aproximadamente 0,05 ng de BOTOX® es igual a 1 unidad). Una unidad (U) de toxina botulínica se define como la DL_{50} tras una inyección intraperitoneal en ratones Webster suizos hembra con un peso de 18 a 20 gramos cada uno.

Se han caracterizado siete neurotoxinas botulínicas inmunológicamente distintas, siendo éstas respectivamente la neurotoxina botulínica de serotipo A, B, C_{1}, D, E, F y G, cada una de las cuales se distingue por la neutralización con anticuerpos específicos del tipo. Los diferentes serotipos de toxina botulínica varían en las especies animales a las que afectan, y en la gravedad y la duración de la parálisis que provocan. Por ejemplo, se ha determinado que la toxina botulínica de tipo A es 500 veces más potente, medida según la velocidad de parálisis producida en la rata, que la toxina botulínica de tipo B. Adicionalmente, se ha determinado que la toxina botulínica de tipo B no es tóxica en primates a una dosis de 480 U/kg, lo que es aproximadamente 12 veces la DL_{50} en primates para la toxina botulínica de tipo A. La toxina botulínica aparentemente se une con una alta afinidad a las neuronas motoras colinérgicas, es translocalizada a las neuronas y bloquea la liberación de acetilcolina.

Independientemente del serotipo, el mecanismo molecular de la intoxicación por toxinas parece ser similar y suponer al menos tres etapas o fases. En la primera etapa del proceso, la toxina se une a la membrana presináptica de la neurona diana a través de una interacción específica entre la cadena pesada, la cadena P, y un receptor de la superficie celular; se cree que el receptor es diferente para cada tipo de toxina botulínica y para la toxina tetánica. El seg-
mento terminal carboxilo de la cadena P, P_{C}, parece ser importante en la dirección de la toxina a la superficie celular.

En la segunda etapa, la toxina cruza la membrana plasmática de la célula envenenada. La toxina es primero engullida por la célula mediante una endocitosis mediada por el receptor, formándose un endosoma que contiene a la toxina. Entonces, la toxina escapa del endosoma hacia el citoplasma de la célula. Se cree que esta etapa está mediada por en segmento terminal amino de la cadena P, P_{N}, que desencadena un cambio conformacional de la toxina como respuesta a un pH de aproximadamente 5,5 o inferior. Se sabe que los endosomas poseen una bomba de protones que disminuye el pH intraendosómico. El cambio conformacional expone a los residuos hidrófobos de la toxina, lo que permite que la toxina se incruste en la membrana endosómica. La toxina (o como mínimo la cadena ligera) se translocaliza entonces a través de la membrana endosómica al citoplasma.

La última etapa del mecanismo de la actividad de la toxina botulínica parece suponer la reducción del enlace tipo disulfuro que une la cadena pesada, cadena P, y la cadena ligera, cadena L. Toda la actividad tóxica de las toxinas botulínica y tetánica está contenida en la cadena L de la holotoxina; la cadena L es una endopeptidasa de cinc (Zn^{++}) que escinde selectivamente proteínas esenciales para el reconocimiento y el acoplamiento de vesículas que contienen neurotransmisores con la superficie citoplasmática de la membrana plasmática, y la fusión de las vesículas con la membrana plasmática. La neurotoxina tetánica, la toxina botulínica B, D, F y G provocan la degradación de la sinaptobrevina (también denominada proteína de membrana asociada a vesículas (VAMP)), una proteína de la membrana sinaptosómica. La mayoría de las VAMP presentes en la superficie citoplasmática de la vesícula sináptica es eliminada como resultado de uno cualquiera de estos hechos de escisión. Los serotipos A y E escinden SNAP-25. Originariamente, se creía que el serotipo C escindía la sintaxina, pero se descubrió que escinde la sintaxina y la SNAP-25. Cada
toxina escinde específicamente un enlace distinto (excepto la tetánica y la del tipo B, que escinden el mismo enlace).

Las toxinas botulínicas han sido usadas en cuadros clínicos para el tratamiento de trastornos neuromusculares caracterizados por músculos esqueléticos hiperactivos. La toxina botulínica de tipo A ha sido aprobada por el Organismo estadounidense para el Control de Alimentos y Medicamentos para el tratamiento del blefaroespasmo, el estrabismo y el espasmo hemifacial. Los serotipos de toxina botulínica que no son de tipo A tienen aparentemente una menor potencia y/o una duración más corta de su actividad en comparación con la toxina botulínica de tipo A. Los efectos clínicos de la toxina botulínica de tipo A intramuscular periférica son habitualmente observados a la semana de la inyección. La duración típica del alivio sintomático a partir de una única inyección intramuscular de toxina botulínica de tipo A es de una media de aproximadamente tres meses.

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Aunque todos los serotipos de toxina botulínica inhiben aparentemente la liberación del neurotransmisor acetilcolina en la unión neuromuscular, lo hacen afectando a diferentes proteínas neurosecretoras y/o escindiendo estas proteínas en diferentes sitios. Por ejemplo, ambas toxinas botulínicas de tipo A y E escinden la proteína asociada al sinaptosoma de 25 kilodalton (kD) (SNAP-25), pero se dirigen a diferentes secuencias de aminoácidos de esta proteína. Las toxinas botulínicas de tipo B, D, F y G actúan sobre la proteína asociada a vesículas (VAMP, también denominada sinaptobrevina), escindiendo cada serotipo la proteína en un sitio distinto. Finalmente, se ha observado que la toxina botulínica de tipo C_{1} escinde tanto la sintaxina como la SNAP-25. Estas diferencias en los mecanismos de acción pueden afectar a la potencia relativa y/o a la duración de la acción de los diversos serotipos de toxina botulínica. Se sabe que el citosol de las células B del islote pancreático contiene al menos SNAP-25 (Biochem J 1; 339 (pt 1): 159-65 (abril 1999)) y sinaptobrevina (Mov Disord 1995 mayo; 10(3): 376), lo cual es significativo.

El peso molecular de la molécula de la proteína de toxina botulínica, para la totalidad de los siete serotipos de toxina botulínica conocidos, es de aproximadamente 150 kD. Curiosamente, las toxinas botulínicas son liberadas por la bacteria clostridial como complejos que comprenden la molécula de la proteína de toxina botulínica de 150 kD junto con las proteínas asociadas que no son toxinas. De este modo, el complejo de toxina botulínica de tipo A puede ser producido por la bacteria clostridial como formas de 900 kD, 500 kD y 300 kD. Las toxinas botulínicas de tipo B y C_{1} son producidas aparentemente sólo como un complejo de 500 kD. La toxina botulínica de tipo D es producida como ambos complejos de 300 kD y 500 kD. Finalmente, las toxinas botulínicas de tipo E y F son sólo producidas como complejos de aproximadamente 300 kD. Se cree que los complejos (i.e., peso molecular mayor de aproximadamente 150 kD) contienen una proteína hemaglutínica que no es toxina y una proteína no hemaglutínica no tóxica y que no es toxina. Estas dos proteínas no toxinas (que junto con la molécula de toxina botulínica comprenden el complejo de neurotoxina relevante) pueden actuar para proporcionar estabilidad frente a la desnaturalización a la molécula de toxina botulínica, y protección frente a los ácidos digestivos cuando la toxina es ingerida. Adicionalmente, es posible que los complejos de toxina botulínica más grandes (de un peso molecular mayor de aproximadamente 150 kD) pueden resultar en una velocidad de difusión más lenta de la toxina botulínica desde un sitio de inyección intramuscular de un complejo de toxina botulínica.

Los estudios in vitro han indicado que la toxina botulínica inhibe la liberación inducida por cationes de potasio de tanto la acetilcolina como la norepinefrina desde cultivos celulares primarios de tejido del tallo encefálico. Adicionalmente, se ha informado que la toxina botulínica inhibe la liberación provocada de tanto la glicina como del glutamato en cultivos primarios de neuronas de la médula espinal y que, en preparaciones de sinaptosoma cerebral, la toxina botulínica inhibe la liberación de cada uno de los neurotransmisores acetilcolina, dopamina, norepinefrina, PRGC y glutamato.

La toxina botulínica de tipo A puede ser obtenida mediante el establecimiento y el desarrollo de cultivos de Clostridium botulinum en un fermentador, y luego, la cosecha y la purificación de la mezcla fermentada conforme a procedimientos conocidos. Todos los serotipos de toxina botulínica son inicialmente sintetizados como proteínas monocatenarias inactivas que deben ser escindidas o melladas por proteasas para convertirse en neuroactivas. Las cepas bacterianas que forman los serotipos A y G de toxina botulínica poseen proteasas endógenas, y los serotipos A y G pueden, por tanto, ser recuperados de cultivos bacterianos predominantemente en su forma activa. Por el contrario, los serotipos C_{1}, D y E de toxina botulínica son sintetizados por cepas no proteolíticas y, por tanto, están comúnmente inactivos cuando son recuperados del cultivo. Los serotipos B y F son producidos por cepas tanto proteolíticas como no proteolíticas y pueden ser, por tanto, recuperados bien en su forma activa o inactiva. Sin embargo, incluso las cepas proteolíticas que producen, por ejemplo, el serotipo B de la toxina botulínica sólo escinden una parte de la toxina producida. La proporción exacta entre las moléculas melladas y no melladas depende de la duración de la incubación y de la temperatura del cultivo. Por lo tanto, un cierto porcentaje de cualquier preparación de, por ejemplo, la toxina botulínica de tipo B es probable que sea inactivo, debiéndose probablemente a la conocida significativamente baja potencia de la toxina botulínica de tipo B en comparación con la toxina botulínica de tipo A. La presencia de moléculas inactivas de toxina botulínica en una preparación clínica contribuirá a la carga de proteína global de la preparación, lo que ha sido relacionado con una mayor antigenicidad, sin contribuir a su eficacia clínica. Adicionalmente, se sabe que la toxina botulínica de tipo B tiene, tras una inyección intramuscular, una actividad de menor duración y que además es menos potente que la toxina botulínica de tipo A al mismo nivel de
dosis.

La toxina botulínica de tipo A cristalina de alta calidad puede ser producida a partir de la cepa A de Hall de Clostridium botulinum con las características de \geq 3 x 10^{7} U/mg, un A_{260}/A_{278} de menos de 0,60 y un patrón distinto de bandeado sobre electroforesis de gel. Se puede usar el conocido procedimiento de Shantz para obtener toxina botulínica cristalina de tipo A, según lo expuesto en Shantz, E.J., et al., "Properties and use of Botulinum toxin and Other Microbial Neurotoxins in Medicine", Microbiol Rev. 56: 80-99 (1992). Generalmente, el complejo de toxina botulínica de tipo A puede ser aislado y purificado a partir de una fermentación anaeróbica cultivando Clostridium botulinum de tipo A en un medio adecuado. También se puede usar el procedimiento conocido, tras separar las proteínas no toxinas, para obtener toxinas botulínicas puras, tales como, por ejemplo: toxina botulínica de tipo A purificada con un peso molecular de aproximadamente 150 kD con una potencia específica de 1-2 x 10^{8} DL_{50} U/mg o mayor; toxina botulínica de tipo B purificada con un peso molecular de aproximadamente 156 kD con una potencia específica de 1-2 x 10^{8} DL_{50} U/mg o mayor; y toxina botulínica de tipo F purificada con un peso molecular de aproximadamente 155 kD con una potencia específica de 1-2 x 10^{7}DL_{50} U/mg o mayor.

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Se pueden obtener toxinas botulínicas y/o complejos de toxina botulínica en List Biological Laboratories, Inc., Campbell, California; Centre for Applied Microbiology and Research, Porton Down, RU.; Wako (Osaka, Japón), Metabiologics (Madison, Wisconsin), así como en Sigma Chemicals de St. Louis, Missouri.

La toxina botulínica pura es tan lábil que generalmente no se usa para preparar una composición farmacéutica. Además, los complejos de toxina botulínica, tales como un complejo de toxina de tipo A, también son extremadamente susceptibles a la desnaturalización debida a la desnaturalización superficial, al calor y a las condiciones alcalinas. La toxina inactiva forma proteínas toxoides que pueden ser inmunogénicas. Los anticuerpos resultantes pueden volver a un paciente refractario a la inyección de toxinas.

Como ocurre con las enzimas, generalmente, las actividades biológicas de las toxinas botulínicas (que son peptidasas intracelulares) dependen, al menos en parte, de su configuración tridimensional. De este modo, la toxina botulínica de tipo A es destoxificada por calor, diversos compuestos químicos, el alargamiento superficial y el secado superficial. Adicionalmente, se sabe que la dilución del complejo de toxina obtenido mediante los conocidos procedimientos de cultivo, fermentación y purificación hasta las concentraciones de toxina mucho más bajas usadas para la formulación de composiciones farmacéuticas resulta en una destoxificación rápida de la toxina a no ser que esté presente un agente estabilizador adecuado. La dilución de la toxina desde cantidades de miligramos hasta una solución que contenga nanogramos por mililitro presenta dificultades significativas debido a la rápida pérdida de toxicidad específica tras una dilución tan grande. Como la toxina puede ser usada tras meses o años de haberse formulado la composición farmacéutica que contiene la toxina, la toxina debe ser estabilizada con un agente estabilizador. El único agente estabilizador que hace posible este objetivo ha sido las proteínas de origen animal albúmina y gelatina; y como se indica, la presencia de proteínas de origen animal en la formulación final presenta los problemas potenciales de que ciertos virus estables,
priones u otros compuestos infecciosos o patógenos transportados a través de donantes pueden contaminar la toxina.

Además, una cualquiera de las duras condiciones de pH, temperatura e intervalo de concentración necesarias para liofilizar (criodesecar) o secar al vacío una composición farmacéutica que contenga toxina botulínica a un formato de toxina apto para su envío y almacenamiento (listo para se usado o reconstituido por un médico) puede destoxificar parte de la toxina. De este modo, las proteínas de origen animal o de mezcla de donantes tales como la gelatina y la albúmina de suero han sido usadas con cierto éxito para estabilizar toxina botulínica.

Hay una composición farmacéutica que contiene toxina botulínica comercialmente disponible con la marca comercial BOTOX® (disponible en Allergan, Inc. de Irvine, California). BOTOX® está constituido por un complejo de toxina botulínica de tipo A purificada, albúmina y cloruro sódico envasado en una forma estéril secada al vacío. La toxina botulínica de tipo A se elabora a partir de un cultivo de la cepa de Hall de Clostridium botulinum cultivada en un medio que contiene N-Z amina y extracto de levadura. El complejo de toxina botulínica de tipo A se purifica a partir de la solución de cultivo mediante una serie de precipitaciones ácidas hasta obtener un complejo cristalino constituido por la proteína toxina de alto peso molecular activa y una proteína hemaglutínica asociada. Se vuelve a disolver el complejo cristalino en una solución que contiene solución salina y albúmina, y se filtra de forma estéril (0,2 micrómetros) antes del secado al vacío. El BOTOX® puede ser reconstituido con solución salina estéril no conservada antes de la inyección intramuscular. Cada vial de BOTOX® contiene aproximadamente 100 unidades (U) de complejo de neurotoxina purificada de Clostridium botulinum de tipo A, 0,5 miligramos de albúmina de suero humano y 0,9 miligramos de cloruro sódico en una forma secada al vacío estéril sin conservantes.

Para reconstituir la solución salina normal estéril de BOTOX® secada al vacío sin un conservante, se usa una inyección de cloruro sódico al 0,9%, preparando la cantidad apropiada de diluyente en la jeringa de un tamaño adecuado. Como se cree que el BOTOX® es desnaturalizado mediante burbujeo o una agitación violenta similar, el diluyente es inyectado con cuidado en el vial. El BOTOX® debería ser administrado a las cuatro horas posteriores a la reconstitución. Durante este período de tiempo, el BOTOX® reconstituido es almacenado en un refrigerador (2º a 8ºC). El BOTOX® reconstituido es claro, incoloro y está libre de materia particulada. El producto secado al vacío es almacenado en un congelador a o por debajo de 5ºC. El BOTOX® es administrado a las cuatro horas de haber retirado el vial del congelador y haber sido reconstituido. Durante estas cuatro horas, el BOTOX® reconstituido puede ser almacenado en un refrigerados (2º a 8ºC). El BOTOX® reconstituido es claro, incoloro y está libre de materia particulada.

Se ha informado que la toxina botulínica de tipo A ha sido usada en ensayos clínicos según lo siguiente:

(1)

aproximadamente 75-125 unidades de BOTOX® por inyección intramuscular (múltiples músculos) para tratar la distonia cervical;

(2)

5-10 unidades de BOTOX® por inyección intramuscular para tratar las líneas glabelares (arrugas frontales) (5 unidades inyectadas intramuscularmente en el músculo Procerus y 10 unidades inyectadas intramuscularmente en cada músculo Corrugator supercilii);

(3)

aproximadamente 30-80 unidades de BOTOX® para tratar el estreñimiento mediante inyección intraesfintérica en el músculo Puborectalis;

(4)

aproximadamente 1-5 unidades por músculo de BOTOX® inyectado intramuscularmente para tratar el blefaroespasmo inyectado en el músculo Orbicularis oculi pretarsal lateral del párpado superior y el Orbicularis oculi pretarsal lateral del párpado inferior.

(5)

Para tratar el estrabismo, se han inyectado intramuscularmente en los músculos extraoculares entre aproximadamente 1-5 unidades de BOTOX®, variando la cantidad inyectada en base tanto al tamaño del músculo por ser inyectado como al grado de parálisis muscular deseado (i.e., la cantidad de corrección de dioptrías deseada).

(6)

Para tratar la espasticidad de las extremidades superiores tras un derrame cerebral mediante inyecciones intramusculares de BOTOX® en cinco músculos flexores diferentes de la extremidad superior, según lo siguiente:

a.

Flexor digitorum profundus: 7,5 U a 30 U.

b.

Flexor digitorum sublimus: 7,5 U a 30 U.

c.

Flexor carpi ulnaris: 10 U a 40 U.

d.

Flexor carpi radialis: 15 U a 60 U.

e.

Bíceps brachii: 50 U a 200 U. Cada uno de los cinco músculos indicados ha sido inyectado en la misma sesión de tratamiento, de manera que el paciente recibe de 90 U a 360 U de BOTOX® en los músculos flexores de la extremidad superior por inyección intramuscular en cada sesión de tratamiento.

(7)

para tratar la migraña, la inyección pericraneal (inyectada simétricamente en los músculos glabellar, frontalis y temporalis) de 25 U de BOTOX® demostró un beneficio significativo como tratamiento profiláctico de la migraña en comparación con el vehículo medido por el descenso de la frecuencia de la migraña, de la gravedad máxima, de los vómitos asociados y del uso de medicación aguda durante el período de los tres meses siguientes a la inyección de las 25 U.

Se sabe que la toxina botulínica de tipo A puede tener una eficacia que dura hasta 12 meses (European J. Neurology 6 (Supp 4): S111-S1150:1999, y en algunas circunstancias, dura tanto como 27 meses, ("The Laryngoscope" 109: 1344-1346:1999). Sin embargo, la duración habitual de una inyección intramuscular de BOTOX® es comúnmente de aproximadamente 3 a 4 meses.

Según lo expuesto, se han usado ciertas toxinas botulínicas para tratar diversos trastornos del movimiento, tales como condiciones musculares espasmódicas con un resultado de alivio del dolor. Por ejemplo, se conoce el uso de una toxina botulínica para tratar espasmos musculares que resulta en el alivio de tanto la hiperactividad muscular espasmódica como del dolor que aparece secundariamente como resultado o debido a la actividad muscular espasmódica. Por ejemplo, Cheshire et al "Pain" 1994; 59(1) 65-69 informó que pacientes con síndrome de dolor miofacial experimentaron una reducción del dolor tras inyecciones de toxina botulínica de tipo A en los puntos desencadenantes. Véase también el documento WO 94/15629. Se cree que la toxina botulínica A puede reducir el dolor reduciendo la contracción muscular sostenida que causó o que causó sustancialmente el dolor en la primera zona. De este modo, el dolor que puede resultar del o que puede acompañar al espasmo muscular puede deberse al menor pH local causado por el espasmo. Un efecto indirecto de la parálisis de los músculos fláccidos inducida por una toxina botulínica es permitir que el pH vuelva a un nivel fisiológico, causando así la reducción del dolor como efecto secundario de la desnervación colinérgica de las placas motoras que puede resultar de la administración periférica de toxina botulínica.

La toxina botulínica puede ser usada para tratar el dolor de cabeza por migrañas que está asociado con el espasmo muscular, las alteraciones vasculares, la neuralgia y la neuropatía (Binder, patente estadounidense nº: 5.714.468). En particular, el dolor por espasmo muscular, el dolor por músculo hipertónico, el dolor miofacial y el dolor de cabeza por migraña pueden todos deberse, o al menos en parte, a la producción y a la liberación de una o más sustancias nociceptivas desde los propios músculos durante períodos de una mayor tensión o contracción muscular.

El éxito de la toxina botulínica de tipo A para tratar una variedad de condiciones clínicas ha conducido al interés en otros serotipos de toxina botulínica. Se ha llevado a cabo un estudio de dos preparaciones de toxina botulínica de tipo A comercialmente disponibles (BOTOX® y Dysport®) y preparaciones de toxinas botulínicas de tipo B y F (ambas obtenidas en Wako Chemicals, Japón) para determinar la eficacia, la seguridad y el potencial antigénico del debilitamiento muscular local. Las preparaciones de toxina botulínica fueron inyectadas en la cabeza del músculo gastrocnemius derecho (0,5 a 200,0 unidades/kg) y se midió el debilitamiento muscular usando el ensayo de puntuación de abducción digital en ratones (DAS). Se calcularon los valores de DE_{50} a partir de curvas de dosis-respuesta. Otros ratones recibieron inyecciones intramusculares para determinar las dosis de DL_{50}. Se calculó el índice terapéutico como DL_{50}/DE_{50}. Grupos separados de ratones recibieron inyecciones de BOTOX® en las extremidades traseras (5,0 a 10,0 unidades/kg) o de toxina botulínica de tipo B (50,0 a 400,0 unidades/kg), y se evaluó su debilitamiento muscular y el aumento en el consumo de agua, siendo esto último un modelo putativo para la boca seca. Se evaluó el potencial antigénico mediante inyecciones intramusculares mensuales en conejos (1,5 ó 6,5 ng/kg de toxina botulínica de tipo B o 0,15 ng/kg de BOTOX®). Se relacionó el debilitamiento muscular máximo y la duración con la dosis para todos los serotipos. Los valores de DE_{50} del DAS (unidades/kg) fueron los siguientes: BOTOX®: 6,7; Dysport®: 24,7; toxina botulínica de tipo B: 27,0 a 244,0; toxina botulínica de tipo F: 4,3. El BOTOX® tuvo una mayor duración de acción que la toxina botulínica de tipo B o la toxina botulínica de tipo F. Los valores de índice terapéutico fueron los siguientes: BOTOX®: 10,5; Dysport®: 6,3; toxina botulínica de tipo B: 3,2. El consumo de agua fue mayor en ratones inyectados con toxina botulínica de tipo B que con BOTOX®, aunque la toxina botulínica de tipo B fue menos eficaz en el debilitamiento muscular. Tras cuatro meses de inyecciones, 2 de los 4 (en los tratados con 1,5 ng/kg) y 4 de los 4 (en los tratados con 6,5 ng/kg) conejos desarrollaron anticuerpos frente a la toxina botulínica de tipo B. En un estudio por separado, 0 de 9 conejos tratados con BOTOX® demostraron tener anticuerpos frente a la toxina botulínica de tipo A. Los resultados del DAS indican potencias máximas relativas de toxina botulínica de tipo A iguales a la toxina botulínica de tipo F, siendo la toxina botulínica de tipo F mayor que la toxina botulínica de tipo B. Con respecto a la duración del efecto, el de la toxina botulínica de tipo A fue mayor que el de la toxina botulínica de tipo B, y la duración del efecto de la toxina botulínica de tipo B fue mayor que el de la toxina botulínica de tipo F. Según lo mostrado por los valores de índice terapéutico, las dos preparaciones comerciales de toxina botulínica de tipo A (BOTOX® y Dysport®) son diferentes. El comportamiento de aumento en el consumo de agua observado tras la inyección en las extremidades traseras de toxina botulínica de tipo B indica que entraron cantidades clínicamente significativas de este serotipo en la circulación sistémica murina. Los resultados también indican que para conseguir una eficacia comparable a la toxina botulínica de tipo A, es necesario aumentar las dosis del resto de los serotipos examinados. Además, en conejos, el tipo B fue más antigénico de lo que fue el BOTOX®, posiblemente, debido a la carga proteica más elevada inyectada para conseguir una dosis eficaz de toxina botulínica de tipo B. Eur. J. Neurol. 1999 Nov; 6 (Supl. 4): S3-S10.

Además de tener acciones farmacológicas en la ubicación periférica, las toxinas botulínicas también pueden tener efectos inhibidores en el sistema nervioso central. El trabajo realizado por Weigand et al, Nauny-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 1976; 292, 161-165, y Habermann, Nauny-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 1974; 281, 47-56 demostró que la toxina botulínica es capaz de ascender a la zona espinal mediante transporte retrógado. Como tal, una toxina botulínica inyectada en una ubicación periférica, por ejemplo, intramuscularmente, puede ser transportada de forma retrógrada a la médula espinal. Sin embargo, los autores de los artículos citados no pudieron demostrar que el material radiomarcado fuera toxina botulínica intacta.

Según lo tratado anteriormente, el dolor asociado con el trastorno muscular, por ejemplo, el dolor de los espasmos musculares y el dolor de cabeza asociado con los trastornos vasculares, la neuralgia y la neuropatía pueden ser tratados eficazmente mediante el uso de toxina botulínica. Sin embargo, existe una clara deficiencia en los medios disponibles para el tratamiento de una selección de otros tipos de dolor. Tal dolor incluye, por ejemplo, el dolor no asociado con el trastorno muscular, el dolor por neuropatía y neuralgia que no son de cabeza, el dolor por inflamación de tejidos, el dolor por inflamación de articulaciones, el dolor por inflamación de tejidos, el dolor producido por el cáncer, el dolor postoperatorio, el dolor por laceración, el dolor isquémico, etc.

Se han hecho intentos por tratar estos otros tipos de dolor, pero su éxito potencial y su posible uso clínico son inciertos en este momento. Por ejemplo, Foster et al. en la patente estadounidense nº: 5.989.545 (incorporada en su totalidad mediante referencia en la presente memoria descriptiva) revelan que una neurotoxina clostridial, preferiblemente, una toxina botulínica, conjugada químicamente con o fusionada recombinantemente a un determinado resto dirigido puede ser usada para tratar el dolor.

Acetilcolina

Comúnmente, sólo se libera un único tipo de neurotransmisor de molécula pequeña por cada tipo de neurona en el sistema nervioso mamífero. El neurotransmisor acetilcolina es secretado por neuronas en muchas zonas del cerebro, pero específicamente por las células piramidales grandes de la corteza motora, por varias neuronas diferentes de los ganglios basales, por las neuronas motoras que inervan los músculos esqueléticos, por las neuronas pregangliónicas del sistema nervioso autonómico (tanto simpático como parasimpático), por las neuronas postgangliónicas del sistema nervioso parasimpático y por algunas de las neuronas postgangliónicas del sistema nervioso simpático. Esencialmente, sólo las fibras nerviosas simpáticas postgangliónicas de las glándulas sudoríparas, los músculos piloerectores y unos cuantos vasos sanguíneos son colinérgicos, como la mayoría de las neuronas postgangliónicas del sistema nervioso simpático segregan el neurotransmisor norepinefina. En la mayoría de los casos, la acetilcolina tiene un efecto excitador. Sin embargo, se sabe que la acetilcolina tiene efectos inhibidores en algunas de las terminaciones nerviosas parasimpáticas periféricas, tales como la inhibición de la frecuencia cardiaca por el nervio vagal.

Las señales eferentes del sistema nervioso autonómico son transmitidas al cuerpo a través de bien el sistema nervioso simpático o el sistema nervioso parasimpático. Las neuronas pregangliónicas del sistema nervioso simpático se extienden desde los cuerpos celulares de las neuronas simpáticas pregangliónicas localizados en el cuerno intermediolateral de la médula espinal. Las fibras nerviosas simpáticas pregangliónicas, que se extienden desde el cuerpo celular, hacen sinapsis con las neuronas postgangliónicas localizadas bien en un ganglio simpático paravertebral o en un ganglio prevertebral. Como las neuronas pregangliónicas del sistema nervioso tanto simpático como parasimpático son colinérgicas, la aplicación de la acetilcolina en los ganglios excitará a las neuronas postgangliónicas tanto simpáticas como parasimpáticas.

La acetilcolina activa dos tipos de receptores, los receptores muscarínicos y los nicotínicos. Los receptores muscarínicos se encuentran en todas las células efectoras estimuladas por las neuronas postgangliónicas del sistema nervioso parasimpático, así como en aquéllas estimuladas por las neuronas colinérgicas postgangliónicas del sistema nervioso simpático. Los receptores nicotínicos se encuentran en la sinapsis entre las neuronas pregangliónicas y las postgangliónicas tanto del simpático como del parasimpático. Los receptores nicotínicos también están presentes en muchas membranas de las fibras de los músculos esqueléticos de la unión neuromuscular.

La acetilcolina es liberada desde las neuronas colinérgicas cuando vesículas intracelulares pequeñas y claras se fusionan con la membrana celular neuronal presináptica. Una amplia variedad de células secretoras no neuronales, tales como las células de la médula adrenal (así como la línea celular PC12) y las células del islote pancreático liberan catecolaminas y hormona paratiroidea, respectivamente, desde vesículas grandes de núcleo denso. La línea celular PC12 es un clon de células de feocromocitoma de rata usadas ampliamente como modelo de cultivo tisular para estudios de desarrollo simpatoadrenal. La toxina botulínica inhibe la liberación de ambos tipos de compuestos desde ambos tejidos de células in vitro, permeabilizadas (como mediante electroporación) o mediante inyección directa de la toxina en la célula desnervada. También se sabe que la toxina botulínica bloquea la liberación del neurotransmisor glutamato desde cultivos de células de sinaptosomas corticales.

La unión neuromuscular se forma en el músculo esquelético por la proximidad de axones a las células musculares. Una señal transmitida a través del sistema nervioso resulta en un potencial de acción en el axón terminal, con la activación de canales iónicos y la liberación resultante del neurotransmisor acetilcolina desde las vesículas sinápticas intraneuronales, por ejemplo, en la placa terminal motora de la unión neuromuscular. La acetilcolina cruza el espacio extracelular para unirse con las proteínas receptoras de acetilcolina sobre la superficie de la placa terminal muscular. Una vez que se ha producido suficiente unión, un potencial de acción de la célula muscular hace que el canal iónico de la membrana específica cambie, resultando en la contracción de las células musculares. La acetilcolina es entonces liberada desde las células musculares y metabolizada por la colinesterasas en el espacio extracelular. Los metabolitos se vuelven a reciclar en el axón terminal para volver a procesarse en más acetilcolina.

Por lo tanto, lo que se necesita es un procedimiento eficaz, de larga duración, no quirúrgico para tratar el dolor, particularmente, el dolor que no está asociado con un trastorno muscular ni con el dolor de cabeza.

Sumario

La presente invención cubre esta necesidad y permite un procedimiento eficaz, de larga duración y no quirúrgico para tratar el dolor, particularmente, el dolor que no está asociado con un trastorno muscular ni con el dolor de cabeza.

La presente invención proporciona una toxina botulínica para su uso en un procedimiento para aliviar el dolor neurálgico o en un procedimiento para tratar el dolor causado por neuralgia, como se define en las reivindicaciones anexas.

Se cree que un mecanismo mediante el que trabaja la presente invención es un efecto antinociceptivo ante neuronas de dolor aferentes periféricas sensoriales, en contraposición con tener un efecto ante neuronas motoras.

La toxina botulínica puede ser una de las toxinas botulínicas de tipo A, B, C_{1}, D, E, F o G. Preferiblemente, la toxina botulínica es toxina botulínica de tipo A.

La toxina botulínica puede ser una toxina botulínica modificada que tiene al menos un aminoácido eliminado, modificado o reemplazado. Adicionalmente, la toxina botulínica puede ser formada, al menos en parte, mediante un procedimiento recombinante.

La toxina botulínica puede ser administrada en una cantidad de entre aproximadamente 0,01 U/kg y aproximadamente 35 U/kg, y el dolor tratado puede ser sustancialmente aliviado durante entre aproximadamente 1 mes y aproximadamente 27 meses, por ejemplo, durante de aproximadamente 1 mes a aproximadamente 6 meses.

La administración periférica de la toxina botulínica puede ser llevada a cabo antes de la aparición de un evento o un síndrome nociceptivo experimentado por un paciente. Adicionalmente, la administración periférica de la toxina botulínica puede ser llevada a cabo posteriormente a la aparición de un evento nociceptivo experimentado por un paciente.

Significativamente, las toxinas botulínicas usadas dentro del alcance de la presente invención comprenden un resto de unión de tipo nativo o salvaje con una afinidad específica por un receptor de la superficie celular neuronal. Las toxinas botulínicas usadas dentro del alcance de la presente invención excluyen restos dirigidos neuronales que no sean originarios de la toxina botulínica, porque se ha descubierto que la presente invención puede ser llevada eficazmente a la práctica sin la necesidad de realizar ninguna modificación ni eliminación en el resto de unión de tipo nativo o salvaje de las toxinas botulínicas usadas.

De este modo, queda excluido del alcance de la presente invención como innecesario el uso de una toxina botulínica con uno o más artefactos o constructos de resto dirigido no nativo, porque, según lo expuesto, hemos descubierto que, sorprendentemente, la administración periférica de una toxina botulínica según la presente invención proporciona un alivio significativo del dolor incluso aunque la toxina botulínica no comprenda un resto dirigido neuronal no nativo. De este modo, hemos descubierto que una toxina botulínica, tal como la toxina botulínica de tipo A, puede, tras una administración periférica, proporcionar un alivio del dolor incluso aunque la toxina botulínica no haya recibido artificialmente ni manualmente la unión de ningún resto dirigido neuronal no nativo.

Sorprendentemente, se ha descubierto que una toxina botulínica que tenga un resto de unión neuronal de tipo salvaje puede ser administrada periféricamente a un mamífero para tratar el dolor. El resto de unión neuronal de tipo salvaje forma parte originariamente de la toxina botulínica. Por ejemplo, la toxina botulínica de tipo A, con su resto de unión neuronal de tipo salvaje original puede ser administrada periféricamente en cantidades de entre aproximadamente 0,01 U/kg y aproximadamente 35 U/kg para aliviar el dolor experimentado por un mamífero, tal como un paciente humano. Preferiblemente, la toxina botulínica usada es administrada periféricamente en una cantidad de entre aproximadamente 0,1 U/kg y aproximadamente 3 U/kg. Significativamente, el efecto de alivio del dolor de los presentes procedimientos revelados puede durar una media de 1-6 meses y más en algunas circunstancias. Se ha informado que el efecto de una toxina botulínica puede durar hasta 27 meses tras su administración.

En otra realización, el procedimiento de tratamiento del dolor comprende la administración a un mamífero de una toxina botulínica, por ejemplo, una toxina botulínica clostridial, en el que la toxina botulínica difiere de una toxina botulínica natural en al menos un aminoácido. La toxina botulínica también tiene un resto de unión neuronal de tipo salvaje.

En otra realización, los procedimientos de tratamiento del dolor comprenden la administración a un mamífero de una toxina botulínica, teniendo la toxina botulínica un resto de unión neuronal de tipo salvaje de otro subtipo de toxina botulínica.

Un procedimiento preferido para tratar el dolor comprende la etapa de la administración periférica de una toxina botulínica a un mamífero. Se ha descubierto que, sorprendentemente, una toxina botulínica dentro del alcance de la presente invención puede ser usada para tratar un dolor que no sea secundario a un espasmo muscular. De este modo, la presente invención es aplicable al tratamiento del dolor que se produce independientemente de la presencia o la ausencia de un trastorno muscular, tal como un espasmo muscular. Adicionalmente, la presente invención también es aplicable a e incluye dentro de su alcance, el tratamiento del dolor que no es secundario a un espasmo muscular. Así, un paciente puede tener un músculo espasmódico o hipertónico y experimentar además un dolor que no sea secundario, es decir, que no surja de ni se deba al espasmo muscular. Por ejemplo, un paciente puede tener un músculo de una extremidad espasmódico y experimentar simultáneamente dolor en el tronco, tal como dolor de espalda. En este ejemplo, un procedimiento puede tratar el dolor de espalda mediante la administración periférica (i.e. subcutánea) de una toxina botulínica en la espalda del paciente.

Definiciones

En la presente memoria, se proporcionan y se aplican las siguientes definiciones:

"Cadena ligera" significa la cadena ligera de una toxina botulínica clostridial. Puede tener un peso molecular de aproximadamente 50 kDa, y puede ser denominada cadena L, L o (secuencia de aminoácidos) del dominio proteolítico de una toxina botulínica.

"Cadena pesada" significa la cadena pesada de una toxina botulínica. Puede tener un peso molecular de aproximadamente 100 kDa y puede ser denominada en la presente memoria cadena P o P.

"P_{N}" significa un fragmento que puede tener un peso molecular de aproximadamente 50 kD, que está derivado de la cadena P de una toxina botulínica clostridial y es aproximadamente equivalente al segmento amino terminal de la cadena P, o a la porción correspondiente al fragmento de la cadena P intacta. Se cree que contiene la porción de la neurotoxina clostridial de tipo natural o salvaje que participa en la translocalización de la cadena L a través de una membrana endosómica intracelular.

"P_{C}" significa un fragmento (de aproximadamente 50 kDa) derivado de la cadena P de una toxina botulínica que es aproximadamente equivalente al segmento carboxilo terminal de la cadena P, o a la porción correspondiente al fragmento de la cadena P intacta. Se cree que es inmunogénico y que contiene la porción de la toxina botulínica de tipo natural o salvaje que participa en la unión presináptica de alta afinidad con las neuronas motoras.

"Resto de unión neuronal de tipo salvaje" significa la porción de una toxina botulínica que es originaria de la toxina botulínica y que presenta una afinidad de unión específica por un receptor sobre una neurona. De este modo, el resto de unión neuronal nativo o de tipo salvaje excluye un resto de unión que no sea originario de la toxina botulínica.

"Resto dirigido" significa una molécula que tiene una afinidad de unión específica para un receptor de la superficie celular. El resto dirigido no es una P_{C} de neurotoxina clostridial ni péptidos derivados de una P_{C} con al menos uno de sus aminoácidos eliminados, modificados o reemplazados. El resto dirigido es una molécula que no es una toxina botulínica, por ejemplo, puede ser una bradiquinina.

"Administración local" significa administración por una vía no sistémica en la o en la proximidad de la zona de una dolencia, un trastorno o un dolor percibido.

"Administración periférica" significa administración por medio de una vía no sistémica en una ubicación periférica de un mamífero. Una ubicación periférica significa generalmente bajo la piel o en un músculo esquelético. La administración periférica incluye las vías de administración intramuscular, intraglandular y subcutánea, pero excluye la administración intravenosa u oral, e incluye además cualquier administración directa en el sistema nervioso central.

Dibujos

Éstas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención pueden comprenderse mejor a partir de la siguiente descripción, reivindicaciones y figuras anexas, significando "inyección" en las figuras 1 y 2 inyección o administración periférica.

La figura 1 es un gráfico de dosis-respuesta que muestra que un procedimiento alivia el dolor inflamatorio inducido conforme a un modelo de formalina en ratas durante al menos cinco días. El eje X representa el tiempo en minutos tras el comienzo del modelo de formalina en ratas. El eje Y representa el tiempo transcurrido levantando y lamiendo la pata inyectada con formalina tras el uso de inyecciones de control (solución salina, n = 7) y de BOTOX® (complejo de neurotoxina purificada de toxina botulínica de tipo A) a concentraciones de 7 U/kg (n = 8), 15 U/kg (n = 5) y 30 U/kg (n = 4). El BOTOX® fue inyectado 5 días antes del comienzo del desafío con formalina.

La figura 2 es un gráfico de dosis-respuesta que muestra que un procedimiento alivia el dolor inflamatorio inducido conforme a un modelo de formalina en ratas durante al menos doce días. El eje X representa el tiempo en minutos tras el comienzo del modelo de formalina en ratas. El eje Y representa el tiempo transcurrido levantando y lamiendo la pata inyectada con formalina tras el uso de inyecciones de control (solución salina, n = 3) y de BOTOX® (complejo de neurotoxina purificada de toxina botulínica de tipo A) a concentraciones de 3,5 U/kg (n = 7) y 7 U/kg (n = 8). El BOTOX® fue inyectado 12 días antes del comienzo del desafío con formalina.

Descripción

La presente invención se basa en el descubrimiento de que la administración periférica de una toxina botulínica puede proporcionar un tratamiento eficaz del dolor crónico. En particular, la toxina botulínica tiene un resto de unión neuronal nativo o de tipo salvaje. El dolor tratado no se debe a un espasmo muscular, ni tampoco es dolor de cabeza. El dolor crónico es tratado debido al efecto antinociceptivo a largo plazo de las toxinas botulínicas usadas. El componente de resto de unión neuronal de la toxina botulínica es un resto de unión neuronal que es originario de la toxina botulínica seleccionada, porque hemos descubierto que la presente invención puede ser llevada a la práctica sin el reemplazo del resto de unión neuronal de tipo salvaje por un resto dirigido de tipo no nativo o no salvaje. El tratamiento del dolor de cabeza no pertenece al alcance de la presente invención, porque las zonas preferidas de administración periférica de una toxina botulínica conforme a la presente invención excluyen la cabeza y el
cuello.

Con anterioridad al descubrimiento de los inventores, se ha estado usando una toxina botulínica para tratar el dolor asociado con diversos trastornos musculares. De este modo, se sabe que un trastorno muscular, tal como un músculo espasmódico, puede producir dolor y que, mediante el tratamiento del espasmo, el dolor también puede ser aliviado. Foster et al. revelan que la neurotoxina es ligada a un resto dirigido para su uso en el tratamiento del dolor, es decir, que el resto de unión de tipo salvaje de una neurotoxina clostridial es eliminado completamente y reemplazado por un resto dirigido.

Sorprendentemente, los inventores han descubierto que una toxina botulínica que no haya sido conjugada con, unida a, adherida a o fusionada con un resto dirigido neuronal puede ser administrada periféricamente conforme a los procedimientos para tratar el dolor. Preferiblemente, el dolor tratado no se debe, es decir, el dolor no surge directamente como resultado secundario de un espasmo muscular. Nuestra invención puede ser usada para tratar el dolor que resulta de una amplia variedad de afecciones neuropáticas, inflamatorias, cancerígenas y traumáticas.

Antes de la invención de los inventores, se sabía que una toxina botulínica podía ser usada para tratar eficazmente el dolor, no debiéndose el dolor a un espasmo muscular ni a una afección de músculo hipertónico. El mecanismo fisiológico mediante el cual la administración periférica de una neurotoxina puede resultar en un alivio a largo plazo del dolor no está claro. Los inventores observaron que mientras que el dolor debido a un espasmo muscular o a una afección de músculo hipertónico puede producir un pH local reducido, nuestra invención no se basa en ni necesita la elevación de un nivel de pH bajo local. Adicionalmente, mientras que una afección de espasmo muscular o de músculo hipertónico puede ser aliviada mediante un efecto anticolinérgico de una toxina botulínica sobre las neuronas motoras, nuestra invención no se basa en un efecto sobre las neuronas motoras. Sin desear quedar vinculados a la teoría, los inventores plantearon como hipótesis que un efecto de la administración periférica de una toxina botulínica según la presente invención puede ser un efecto antinociceptivo sobre una neurona aferente sensorial periférica. En la invención de los inventores, el alivio del dolor es un efecto primario, en contraposición con un efecto secundario, de la administración periférica de una toxina botulínica lo cual es significativo.

De este modo, la presente invención se basa, al menos en parte, en el descubrimiento de que una toxina botulínica con un resto de unión neuronal de tipo salvaje puede ser administrada periféricamente a un mamífero para aliviar el dolor. La toxina botulínica según esta invención no está acoplada a un resto dirigido no nativo. Un resto de unión de tipo salvaje según la presente invención puede ser un segmento de P_{C} natural de una toxina botulínica o una secuencia de aminoácidos sustancialmente completamente derivada del segmento de P_{C} de la toxina botulínica.

Como se usa en lo que sigue, una secuencia de aminoácidos, por ejemplo, un resto de unión de tipo salvaje, "derivado de" otra secuencia de aminoácidos, por ejemplo, el segmento de P_{C}, significa que la secuencia de aminoácidos resultante está duplicada exactamente como la secuencia de aminoácidos de la que deriva; o la secuencia de aminoácidos resultante tiene al menos un aminoácido eliminado, modificado o reemplazado en comparación con la secuencia de aminoácidos de la que deriva.

Según un aspecto amplio, se proporcionan procedimientos para el tratamiento del dolor que comprenden la administración a un mamífero de dosis eficaces de una toxina botulínica que tiene un resto de unión neuronal de tipo salvaje. En una realización, los procedimientos incluyen la administración a un mamífero de una toxina botulínica que tiene un resto de unión neuronal de tipo salvaje que ya es originariamente una parte de la toxina botulínica. Preferiblemente, la toxina botulínica administrada al mamífero se selecciona de un grupo constituido por los tipos A, B, C_{1}, D, E, F o G de toxina botulínica, cada uno de los cuales tiene su propio resto de unión neuronal de tipo salvaje original. Más preferiblemente, los procedimientos incluyen la administración de toxina botulínica de tipo A con su resto de unión neuronal de tipo salvaje original. Los procedimientos también incluyen la administración de una mezcla de dos o más de las toxinas botulínicas anteriores a un mamífero para tratar el dolor.

En otra realización, los procedimientos comprenden la administración de una toxina botulínica a un mamífero, difiriendo la neurotoxina de una neurotoxina natural en al menos un aminoácido. Por ejemplo, se pueden administrar variantes de toxina botulínica de tipo A según lo revelado en Biochemistry 1995, 34, páginas 15175-15181 y Eur. J. Biochem, 1989, 185, páginas 197-203 (incorporados en la presente memoria por referencia en su integridad) a un mamífero para tratar un dolor no relacionado con un espasmo. Estas variantes también tienen restos de unión neuronal de tipo salvaje.

En otra realización, se proporcionan procedimientos para una administración de una toxina botulínica a un mamífero para tratar un dolor no causado por un espasmo, teniendo la neurotoxina un resto de unión neuronal de tipo salvaje de otra toxina botulínica. Por ejemplo, el procedimiento incluye la etapa de administrar a un mamífero toxina botulínica de tipo A que tenga un resto de unión neuronal de tipo salvaje de toxina botulínica de tipo B. El resto de tales combinaciones está incluido en el alcance de la presente invención.

En otra realización amplia, los procedimientos para tratar el dolor no relacionado con espasmos incluyen la administración periférica local de la toxina botulínica en una ubicación del dolor real o percibida del mamífero. En una realización, la toxina botulínica es administrada subcutáneamente en o cerca de la ubicación del dolor percibido, por ejemplo, en o cerca de una articulación dolorosa crónicamente. En otra realización, la toxina botulínica es administrada intramuscularmente en o cerca de la ubicación del dolor, por ejemplo, en o cerca de un neoplasma del mamífero. En otra realización, la toxina botulínica es inyectada directamente en una articulación de un mamífero para tratar o aliviar afecciones artríticas causantes de dolor. También pertenecen al alcance de la presente invención las inyecciones o infusiones repetidas y frecuentes de la neurotoxina en una ubicación periférica del dolor. Sin embargo, dados los efectos terapéuticos de larga duración de la presente invención, puede que no sean necesarias las inyecciones o infusiones frecuentes de la neurotoxina. Por ejemplo, la práctica de la presente invención puede proporcionar un efecto analgésico, por inyección, durante 2 meses o más, por ejemplo, durante 7 meses, en seres humanos.

Sin desear limitar la invención a ningún mecanismo ni teoría de uso, se cree que cuando la toxina botulínica es administrada localmente en una ubicación periférica, inhibe la liberación de neurosustancias, por ejemplo, de sustancia P, desde el terminal sensorial primario periférico. Según lo tratado anteriormente, una liberación de sustancia P por el terminal sensorial primario periférico puede causar o al menos amplificar el proceso de transmisión del dolor. Por lo tanto, la inhibición de su liberación en el terminal sensorial primario periférico apagará el proceso de transmisión del dolor.

Además de tener acciones farmacológicas en una ubicación periférica de la administración, un procedimiento también puede tener un efecto antinociceptivo debido al transporte retrógrado de la toxina botulínica desde la zona de la inyección periférica (i.e., subcutánea) hasta el sistema nervioso central. Hemos determinado que la toxina botulínica de tipo A puede ser transportada retrógradamente desde la zona periférica de administración de vuelta al cuerno dorsal de la médula espinal. Presumiblemente, el transporte retrógrado se realiza por el aferente primario. Este descubrimiento concuerda con el trabajo realizado por Weigand et al., Nauny-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 1976; 292, 161-165, y Habermann, Nauny-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 1974; 281, 47-56 que mostró que la toxina botulínica es capaz de ascender a la zona espinal por transporte retrógrado. De este modo, se informó que la toxina botulínica de tipo A inyectada intramuscularmente puede ser transportada retrógradamente desde el terminal sensorial primario periférico hacia el terminal sensorial primario central.

Nuestro descubrimiento difiere significativamente de lo tratado en los artículos citados en el párrafo anterior. Hemos descubierto que, en la rata, tras una administración subcutánea periférica, se encontró toxina botulínica localizada en el cuerno dorsal del animal, es decir, en la zona en la que las fibras C hacen sinapsis. Una inyección subcutánea es una inyección en un lugar en el que están localizadas muchas fibras nerviosas nociceptivas bipolares. Estas fibras sensoriales van desde la periferia hasta el cuerno dorsal de la médula espinal. Por el contrario, en uno o más artículos citados en el párrafo anterior, tras llevar a cabo una inyección intramuscular de toxina, se encontró algo de toxina botulínica radiomarcada localizada en las raíces ventrales. La raíz ventral de la médula espinal es donde se localizan las neuronas motoras eferentes (de tráfico de salida) monopolares. De este modo, la técnica conduce a la expectativa de la espasticidad muscular periférica como resultado del transporte retrógrado de una toxina botulínica desde la periferia hasta un lugar de la médula espinal.

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De este modo, los expertos en la técnica han creído que la aparición de una toxina botulínica en la médula espinal de un mamífero: (1) induciría a una espasticidad significativa en el receptor, y; (2) promovería efectos perjudiciales para las funciones de la médula espinal y del cerebro. De este modo, con respecto al efecto nocivo citado (1): se informó que, como ejemplos, en Williamson et al., en "Clostridial Neurotoxins and Substrate Proteolysis in Intact Neurons", J. of Biological Chemistry 271:13; 7694-7699 (1996), que tanto la toxina tetánica como la toxina botulínica de tipo A inhiben la liberación provocada de los neurotransmisores glicina y glutamato desde cultivos celulares de espina dorsal de ratones fetales, mientras que fue informado por Hagenah et al., en "Effects of Type A Botulinum Toxin on the Cholinergic Transmission at Spinal Renshaw Cells and on the Inhibitory Action at la Inhibitory Interneurones", Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 299, 267-272 (1977), que la inyección intraespinal directa de toxina botulínica de tipo A en gatos anestesiados preparados experimentalmente inhibe la actividad de las células de Renshaw en el SNC. La inhibición de la liberación central de los neurotransmisores glicina y glutamato, así como la regulación descendente de la actividad de las células de Renshaw pueden ambas resultar presumiblemente in vivo en la promoción de una hiperactividad motoneuronal significativa, seguida por una espasticidad muscular periférica.

Con respecto al efecto perjudicial (2): se cree que la presencia central (en la médula espinal) de una neurotoxina tetánica ejerce, por movimiento retrógrado de la toxina tetánica por las neuronas del SNC, efectos significativamente negativos en las funciones de la médula espinal y del cerebro, contraindicando así cualquier deseo de tener la aparición de una neurotoxina relacionada, tal como una toxina botulínica (como por transporte retrógrado), en la médula espinal. En particular, la toxina botulínica y la toxina tetánica están ambas formadas por bacterias clostridiales, aunque por diferentes especies de Clostridium. Algunos investigadores han informado que la toxina botulínica comparte, al menos en algún grado, la característica ascendente neuronal indicada de la toxina tetánica, lo cual es significativo. Véase, por ejemplo, Habermann E., "125I-Labeled Neurotoxin from Clostridium Botulinum A: Preparation, Binding to Synaptosomes and Ascent in the Spinal Cord", Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 281, 47-56 (1974).

Nuestra invención no se encuentra sorprendentemente con ninguno de los efectos perjudiciales (1) ni (2), y los procedimientos de administración periférica (subcutánea) revelados pueden ser llevados a la práctica para proporcionar un alivio eficaz y de larga duración de un dolor que no se deba a un espasmo muscular, y proporcionar una mejora general de la calidad de vida experimentada por el paciente tratado. El dolor experimentado por el paciente es dolor neurálgico o dolor causado por neuralgia.

Una vez en el terminal sensorial primario central localizado en el cuerno dorsal de la médula espinal, la toxina botulínica puede inhibir además la liberación del neurotransmisor responsable de la transmisión de las señales dolorosas, por ejemplo, la sustancia P. Esta inhibición evita la activación de las neuronas de proyección en el tracto espinotalámico, aliviando así el dolor. Por lo tanto, la administración periférica de la toxina botulínica, debido a su efecto antinociceptivo central ahora descubierto, sirve como procedimiento alternativo a la administración central (i.e., intraespinal) de un analgésico, eliminando así las complicaciones asociadas con la administración central de un fármaco analgésico.

Además, ha sido observado por Habermann en "Experientia" 1988; 44: 224-226 que la toxina botulínica puede inhibir la liberación de noradrenalina y GABA desde homogeneizados cerebrales. Este descubrimiento sugiere que la toxina botulínica puede entrar en los terminales nerviosos simpáticos adrenérgicos y en los terminales nerviosos de GABA. Como tal, la toxina botulínica puede ser administrada en el sistema simpático para proporcionar un bloqueo y un alivio del dolor a largo plazo, por ejemplo, del dolor neuropático. La administración de una neurotoxina, preferiblemente de toxina botulínica de tipo A, proporciona un beneficio de bloqueo a largo plazo sin el riesgo de una afección funcional permanente, lo que no es posible con los compuestos farmacéuticos actualmente en uso.

La cantidad de toxina botulínica administrada puede variar ampliamente según el trastorno en concreto que esté siendo tratado, de su gravedad y de otras diversas variables del paciente, incluyendo el tamaño, el peso, la edad y la receptividad a la terapia. Por ejemplo, se cree que la extensión de la zona del dolor periférico es proporcional al volumen de neurotoxina inyectado, mientras que se cree que la cantidad de la analgesia es, para la mayoría de los intervalos posológicos, proporcional a la concentración de neurotoxina inyectada. Además, el lugar particular para la administración de la neurotoxina puede depender de la ubicación del dolor por ser tratado.

Generalmente, la dosis de neurotoxina por administrar variará con la edad, la afección que se presente y el peso del mamífero por ser tratado. También se tendrá en cuenta la potencia de la toxina botulínica.

En una realización según esta invención, las dosis terapéuticamente eficaces de una toxina botulínica, por ejemplo, de toxina botulínica de tipo A, en una ubicación periférica, pueden ser en cantidades de entre aproximadamente 0,01 U/kg y aproximadamente 35 U/kg. Un intervalo preferido para la administración de una toxina botulínica que tenga un resto de unión neuronal de tipo salvaje, tal como la toxina botulínica de tipo A, para conseguir un efecto antinociceptivo en el paciente tratado es de aproximadamente 0,01 U/kg a aproximadamente 35 U/kg. Un intervalo más preferido para la administración periférica de una toxina botulínica, tal como la toxina botulínica de tipo A, para alcanzar un efecto antinociceptivo en el paciente tratado es de aproximadamente 1 U/kg a aproximadamente 15 U/kg. Menos de aproximadamente 0,1 U/kg puede resultar en que el efecto terapéutico deseado sea de una duración menor a la duración óptima o la más larga posible, mientras que más de aproximadamente 2 U/kg puede resultar en que se sigan presentando algunos síntomas de flacidez muscular. Un intervalo más preferido para la administración periférica de una toxina botulínica, tal como toxina botulínica de tipo A, para alcanzar un efecto antinociceptivo en el paciente tratado es de aproximadamente 0,1 U/kg a aproximadamente 1 U/kg.

Aunque se proporcionan ejemplos de vías de administración y dosificaciones, la vía de administración y la dosificación apropiadas son generalmente determinadas en base al caso por el médico que lo trate. Tales determinaciones son rutinarias para cualquier experto habitual en la técnica (véase, por ejemplo, "Harrison's Principles of Internal Medicine" (1998), editado por Anthony Fauci et al., XIV edición, publicado por McGraw Hill). Por ejemplo, la vía y la dosificación de administración de una neurotoxina según la presente invención revelada pueden ser seleccionadas en base a criterios tales como las características de solubilidad de la neurotoxina elegida, así como de la intensidad del dolor percibido.

Si se va a usar una toxina botulínica no modificada para tratar un dolor no relacionado con un espasmo según lo descrito en la presente memoria, la toxina botulínica puede ser obtenida mediante el cultivo de una especie bacteriana apropiada. Por ejemplo, la toxina botulínica de tipo A puede ser obtenida mediante el establecimiento y el desarrollo de cultivos de Clostridium botulinum en un fermentador, y luego, la cosecha y la purificación de la mezcla fermentada según procedimientos conocidos. Todos los serotipos de toxina botulínica son sintetizados inicialmente como proteínas monocatenarias inactivas que deben ser escindidas o melladas por proteasas para convertirse en neuroactivas. Las cepas bacterianas que forman los serotipos A y G de toxina botulínica poseen proteasas endógenas, y, por tanto, los serotipos A y G pueden ser recuperados de cultivos bacterianos, predominantemente, en su forma activa. Por el contrario, los serotipos C_{1}, D y E de toxina botulínica son sintetizados por cepas no proteolíticas, y, por consiguiente, están comúnmente inactivos cuando son recuperados del cultivo. Los serotipos B y F son producidos por cepas tanto proteolíticas como no proteolíticas, y pueden ser, por lo tanto, recuperados bien en su forma activa o inactiva. Sin embargo, incluso las cepas proteolíticas que producen, por ejemplo, el serotipo B de toxina botulínica sólo escinden una porción de la toxina producida. La proporción exacta entre las moléculas melladas y las no melladas depende de la duración de la incubación y de la temperatura del cultivo. Por consiguiente, un cierto porcentaje de cualquier preparación de, por ejemplo, toxina botulínica de tipo B es probable que esté inactivo, debiéndose posiblemente a la conocida significativamente baja potencia de la toxina botulínica de tipo B en comparación con la toxina botulínica de tipo A. La presencia de moléculas inactivas de toxina botulínica en una preparación clínica contribuirá a la carga proteica global de la preparación, lo que se ha relacionado con una mayor antigenicidad, sin contribuir a su eficacia clínica. Adicionalmente, se sabe que la toxina botulínica de tipo B tiene, tras una inyección intramuscular, una menor duración de su actividad, y además es menos potente que la toxina botulínica de tipo A al mismo nivel de
dosificación.

Si se va a usar una toxina botulínica modificada según esta invención para tratar un dolor no relacionado con un espasmo, se pueden usar técnicas recombinantes para producir las toxinas botulínicas deseadas. La técnica incluye las etapas de obtener materiales genéticos de origen natural, u origen sintético, que tengan códigos para un resto de unión neuronal, una secuencia de aminoácidos eficaz para translocalizar la toxina botulínica o una parte de la misma, y una secuencia de aminoácidos que tenga una actividad terapéutica cuando sea liberada en el citoplasma de una célula diana, preferiblemente, de una neurona. En una realización preferida, los materiales genéticos tienen códigos para la cadena P_{C}, P_{N} y L de las toxinas botulínicas, las toxinas botulínicas modificadas y los fragmentos de las mismas. Los constructos genéticos son incorporados en las células huésped para una amplificación fusionando primero los constructos genéticos con vectores de clonación, tales como fagos o plásmidos. Luego, los vectores de clonación son insertados en huéspedes, preferiblemente, de E. coli. Tras las expresiones de los genes recombinantes en células huésped, las proteínas resultantes pueden ser aisladas usando técnicas convencionales.

Aunque se proporcionan técnicas recombinantes para la producción de toxinas botulínicas modificadas, también se pueden emplear técnicas recombinantes para producir toxinas botulínicas no modificadas, por ejemplo, toxina botulínica A como existe de forma natural, pues se conoce la secuencia genética de la toxina botulínica de tipo A.

Hay muchas ventajas en producir estas toxinas botulínicas de forma recombinante. Por ejemplo, la producción de toxinas botulínicas desde cultivos anaeróbicos de Clostridium es un procedimiento pesado que lleva mucho tiempo que incluye un protocolo de purificación en varias etapas que supone varias etapas de precipitación de proteínas, y bien una cristalización prolongada y repetida de la toxina o varias etapas de cromatografía en columna. La elevada toxicidad del producto establece que el procedimiento debe ser realizado bajo una estricta contención (BL-3), lo cual es significativo. Durante el procedimiento de fermentación, las neurotoxinas monocatenarias plegadas son activadas por proteasas clostridiales endógenas a través de un procedimiento denominado mellado. Esto supone la eliminación de aproximadamente 10 residuos de aminoácido de la cadena simple para crear la forma dicatenaria en la que dos cadenas permanecen unidas mediante enlace covalente a través de un enlace disulfuro entre las cadenas.

La toxina botulínica mellada es mucho más activa que la forma no mellada. La cantidad y la ubicación precisa del mellado varía con los serotipos de las bacterias que producen la toxina. Las diferencias en la activación de neurotoxinas monocatenarias y, por consiguiente, en la producción de toxina mellada, son debidas a las variaciones en el tipo y en las cantidades de actividad proteolítica producidas por una determinada cepa. Por ejemplo, más del 99% de la neurotoxina monocatenaria de Clostridium botulinum de tipo A es activado por la cepa de Clostridium botulinum A de Hall, mientras que las cepas de tipo B y E producen toxinas con menores cantidades de activación (del 0 al 75% en función del tiempo de fermentación). De este modo, la elevada toxicidad de la toxina botulínica madura desempeña una parte muy importante en la fabricación comercial de toxinas botulínicas como agentes terapéuticos.

El grado de activación de las toxinas botulínicas diseñadas genéticamente es, por lo tanto, una consideración importante para la fabricación de estos materiales. Sería una ventaja muy importante si se pudieran expresar toxinas botulínicas, recombinantemente, con un alto rendimiento en bacterias de crecimiento rápido (tales como células de E. coli heterológas) como cadenas simples relativamente no tóxicas (o cadenas simples que tengan una actividad tóxica reducida) que sean seguras, fáciles de aislar y de una conversión simple en la forma completamente activa.

Con la seguridad como principal preocupación, el trabajo anterior se ha centrado en la expresión en E. coli y en la purificación de cadenas P y L individuales de toxinas tetánica y botulínica; estas cadenas aisladas son, por sí mismas, no tóxicas; véase Li et al., Biochemistry 33:7014-7020 (1994); Zhou et al., Biochemistry 34: 15175-15181 (1995), incorporados en la presente memoria por referencia. Tras la producción separada de estas cadenas peptídicas y en condiciones estrictamente controladas, las cadenas P y L pueden ser combinadas mediante un enlace disulfuro oxidativo para formar las cadenas dobles neuroparalíticas.

Ejemplos

Los siguientes ejemplos no restrictivos proporcionan a los expertos en la técnica procedimientos específicos preferidos para tratar el dolor no relacionado con espasmos dentro del alcance de la presente invención, y no pretenden limitar el alcance de la invención. En los siguientes ejemplos, se pueden llevar a cabo diversos modos de administración no sistémica de una toxina botulínica. Por ejemplo, mediante inyección en bolo intramuscular, mediante múltiples inyecciones subcutáneas en zonas dérmicas y en la región del dolor o mediante la implantación de un implante de liberación controlada.

Ejemplo 1

(Referencia)

Alivio del dolor mediante la administración periférica de la toxina botulínica de tipo A

Se llevaron a cabo dos experimentos. Se usaron ratas Sprague-Dawley (de aproximadamente 300 a aproximadamente 350 gramos) en ambos experimentos. La toxina botulínica usada en ambos experimentos era BOTOX® (complejo de neurotoxina purificada de toxina botulínica de tipo A). En el primer experimento, había 4 grupos de tratamiento (dosis): ratas control (inyectadas con solución salina) (n = 4), ratas de 7U de BOTOX®/kg (n = 8), ratas de 15 U de BOTOX®/kg (n = 5) y ratas de 30 U de BOTOX®/kg (n = 4). Para las ratas control, se inyectaron subcutáneamente 25 microlitros de solución salina al 0,9% en la superficie plantar de la pata trasera del animal. La zona y la vía de administración del BOTOX® fueron las mismas que para el grupo control con inyección de solución salina.

Cinco días después de la inyección bien de solución salina o de BOTOX®, se inyectaron 50 microlitros de formalina al 5% en la zona de cada una de las ratas de los cuatro grupos en los que se había inyectado previamente bien solución salina o BOTOX®. Entonces se registró el elevamiento/lamido de las extremidades por parte de los animales del estudio en intervalos de 5 minutos durante una hora.

El segundo juego de experimentos supuso el mismo protocolo que el primer experimento. En el segundo experimento, había tres grupos de tratamiento (dosis): ratas control (inyectadas con solución salina) (n = 3), ratas de 3,5 U/kg (n = 7) y ratas de 7 U / kg (n = 8); y la prueba de la formalina fue realizada en el decimosegundo día de haber realizado la inyección original de BOTOX® o solución salina.

Los resultados de estos dos experimentos se muestran en las figuras 1 y 2, respectivamente. Los primeros 5 a 10 minutos pueden ser referidos como la fase 1, que es seguida por la fase 2. Como se muestra en las figuras 1 y 2, tanto a los 5 como a los 12 días de realizar la inyección, se produjo un significativo alivio del dolor en función de la dosis en los animales tratados con BOTOX®.

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Ejemplo 2

(Referencia)

Administración periférica de una toxina botulínica para aliviar un dolor no espasmódico

Una mujer de 46 años presenta un dolor localizado en la región deltoidea debido a una afección artrítica. El músculo no sufre un espasmo ni presenta una afección hipertónica. La paciente es tratada mediante una inyección en bolo de entre aproximadamente 50 unidades y 200 unidades de toxina botulínica intramuscular de tipo A. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina el dolor de la paciente es aliviado sustancialmente. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses. El dolor de hombro, de brazo y de mano debido a la osteoporosis, la fijación de articulaciones, insuficiencia coronaria, osteoartritis cervical, enfermedad de hombro localizada, o debido a un período de descanso prolongado en cama pueden ser tratados de manera similar.

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Ejemplo 3 Administración periférica de una neurotoxina para tratar la neuralgia posterapéutica

La neuralgia posterapéutica es uno de los problemas de dolor crónico de más difícil cura. Los pacientes que padecen este proceso tan terriblemente doloroso suelen ser de edad avanzada, tienen una enfermedad debilitante y no son adecuados para los principales procedimientos intervencionistas. El diagnóstico se realiza fácilmente en base al aspecto de las lesiones de herpes cicatrizadas y al historial del paciente. El dolor es intenso y angustiante. La neuralgia posterapéutica puede producirse en cualquier parte, pero lo más habitual es que sea en el tórax.

Un hombre de 76 años presenta un dolor de tipo posterapéutico. El dolor se localiza en la región abdominal. El paciente es tratado por una inyección en bolo de entre aproximadamente 50 unidades y 200 unidades de toxina botulínica de tipo A subcutáneamente en la región abdominal. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina, el dolor del paciente es sustancialmente aliviado. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 4

(Referencia)

Administración periférica de una neurotoxina para tratar el dolor por tumor nasofaringeal

Estos tumores, lo más habitual, carcinomas de células escamosas, están habitualmente en la fosa de Rosenmuller y pueden invadir la base del cráneo. El dolor de cara es común. Es constante y sordo por naturaleza.

Un hombre de 35 años presenta un dolor del tipo de tumor nasofaringeal. Se informa que el dolor es en la mejilla izquierda inferior. El paciente es tratado por una inyección en bolo de entre aproximadamente 10 unidades y aproximadamente 35 unidades de toxina botulínica de tipo A intramuscularmente en la mejilla. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina, el dolor del paciente es subcutáneamente aliviado. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 5

(Referencia)

Administración periférica de una neurotoxina para tratar el dolor inflamatorio crónico

Un paciente, de 45 años, presenta un dolor inflamatorio crónico en la región pectoral. El paciente es tratado por una inyección en bolo de entre aproximadamente 50 unidades y 200 unidades de toxina botulínica de tipo A intramuscular. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina, el dolor del paciente es sustancialmente aliviado. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 6

(Referencia)

Administración periférica de una neurotoxina para tratar el dolor causado por quemaduras

Un paciente, de 51 años, padece un dolor posterior a quemaduras graves y de consideración de primer o segundo grado por el brazo. El paciente es tratado por una inyección en bolo de entre aproximadamente 30 unidades y aproximadamente 200 unidades de toxina botulínica de tipo A, subcutáneamente en el brazo. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina, el dolor del paciente es sustancialmente aliviado. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 7

(Referencia)

Administración periférica de una neurotoxina para tratar el dolor de articulaciones

Un paciente, de 63 años, que padece un dolor de articulaciones como resultado de una artritis. El paciente es tratado por una inyección en bolo de entre aproximadamente 30 unidades y 150 unidades de toxina botulínica de tipo A intramuscular en la región de la articulación dolorosa. A los 1-7 días de la administración de la neurotoxina, el dolor del paciente es sustancialmente aliviado. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 8

(Referencia)

Administración periférica de una neurotoxina para tratar el dolor postoperatorio

Un paciente, de 39 años, de 1 hora a diez días antes de la operación, recibe local y periféricamente una inyección en bolo o una inyección subcutánea con de aproximadamente 20 unidades a aproximadamente 300 unidades de una toxina botulínica, tal como toxina botulínica de tipo A, en o en los alrededores de la zona de una incisión prospectiva en la dermis del paciente. La inyección de toxina botulínica puede ser subcutánea o intramuscular. La cirugía no es llevada a cabo para tratar ni aliviar un trastorno muscular, tal como un músculo hiperactivo o hipertónico. La duración del alivio significativo del dolor postoperatorio es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

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Ejemplo 9

(Referencia)

Tratamiento del dolor visceral mediante la administración de una neurotoxina

Un paciente varón de 46 años presenta un dolor abdominal crónico de origen visceral pero de etiología desconocida. Se plantea como hipótesis un tumor o una constricción de conductos. Se administra subcutáneamente o intraorgánicamente (en la zona en la que se percibe el dolor) toxina botulínica subcutánea o intraorgánica, tal como de aproximadamente 20 unidades a aproximadamente 300 unidades de toxina botulínica de tipo A. Entre los uno y siete días, el dolor es aliviado subcutáneamente. La duración del alivio significativo del dolor es de aproximadamente 2 a aproximadamente 6 meses.

Aunque la presente invención ha sido descrita en detalle con respecto a ciertos procedimientos preferidos, son posibles otras realizaciones, versiones y modificaciones dentro del alcance de la presente invención. Por ejemplo, se puede usar eficazmente una amplia variedad de toxinas botulínicas en la presente invención. Adicionalmente, la presente invención permite procedimientos de administración periférica para aliviar el dolor no relacionado con un trastorno muscular, siendo dos o más toxinas botulínicas administradas simultáneamente o consecutivamente. Por ejemplo, la toxina botulínica de tipo A puede ser administrada hasta que se desarrolle una pérdida de la respuesta clínica o de anticuerpos neutralizantes, seguida por la administración de toxina botulínica de tipo E. Alternativamente, se puede administrar localmente una combinación de cualquier dos o más serotipos A-G de toxina botulínica para controlar la aparición y la duración del resultado terapéutico deseado. Además, se pueden administrar compuestos de toxina no botulínica antes de, simultáneamente con o posteriormente a la administración de la neurotoxina para que un efecto complementario probado, tal como una aparición mejorada o más rápida de la desnervación anterior a la toxina botulínica comience a ejercer su efecto terapéutico.

Claims (6)

1. Una toxina botulínica para su uso en un procedimiento para aliviar el dolor neurálgico en un paciente humano, en el que la toxina botulínica se administra periféricamente y en el que el dolor neurálgico no está asociado a un dolor de cabeza.

2. La toxina botulínica de la reivindicación 1, que se selecciona del grupo constituido por los tipos A, B, C_{1}, D, E, F y G de toxina botulínica.

3. La toxina botulínica de la reivindicación 1, que es toxina botulínica de tipo A.

4. Una toxina botulínica para su uso en un procedimiento para tratar el dolor causado por neuralgia, en el que la toxina botulínica se administra periféricamente a una zona afectada de un paciente.

5. La toxina botulínica de la reivindicación 4, en la que el dolor está causado por neuralgia trigeminal.

6. La toxina botulínica de la reivindicación 4, que se selecciona del grupo que está consituido por inmunotipos A-G.