ES2531926T3 - Ligandos de proteínas priones y procedimientos de uso - Google Patents

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ES2531926T3 ES10176707.7T ES10176707T ES2531926T3 ES 2531926 T3 ES2531926 T3 ES 2531926T3 ES 10176707 T ES10176707 T ES 10176707T ES 2531926 T3 ES2531926 T3 ES 2531926T3
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beads
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David J. Hammond
Julia T. Lathrop
Larisa Cervenakova
Ruben G. Carbonell
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University of California
Pathogen Removal and Diagnostic Technologies Inc
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North Carolina State University
University of California
Pathogen Removal and Diagnostic Technologies Inc
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Abstract

Un procedimiento ex vivo de detección de una proteína prión en una muestra, que comprende: poner en contacto la muestra con un ligando que se puede unir a una o más proteínas priones, un fragmento de las mismas, o un péptido derivado de las mismas, en condiciones suficientes para provocar la formación de un complejo entre la proteína prión, el fragmento de la misma, o el péptido derivado de la misma y el ligando; donde el ligando es un péptido que tiene una secuencia de aminoácido de SEC ID NO: 114 y un peso molecular inferior a 6 kDa; y detectar el complejo en la muestra.

Description

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29
KLGWG(A/G)A
30
GSKKKEA
Las secuencias de aminoácidos expuestas en la tabla 4 siguiente (SEC ID N.º: 31-47) son ejemplos de secuencias de aminoácidos que se unen a la SEC ID N.º: 4. Las secuencias de aminoácidos expuestas en la tabla 4 se identificaron en una colección 6-mera rastreada para 6-meros que se unen a la SEC ID N.º: 4. La colección se construyó con una 5 alanina (A) como espaciador entre la resina y los péptidos combinatorios de la colección y está representada como la A final en las secuencias. Los expertos en la técnica entenderán que los ligandos proporcionados en el presente documento no se limitan a aquellos que tienen las secuencias ejemplares expuestas en esta tabla 4. En los casos de ambigüedad en la identificación de la secuencia, se dan uno o más aminoácidos en una única posición, por ejemplo, (W/G) como se demuestra en la SEC ID N.º: 33. El aminoácido en la segunda posición de la SEC ID N.º: 37 no se pudo 10 identificar positivamente. La secuencia "LL" (dos leucinas) aparece en las SEC ID N.º: 31, 32, 41, 43 y 45 y sus análogos cercanos LI, VL, II (isoleucina o valina) aparecen en las SEC ID N.º: 33, 36, 38, 40 y 44. LL no aparece en ningún otro rastreo para péptidos derivados de priones o proteínas. Además, 15 de 17 péptidos contienen un aminoácido aromático, tal como fenilalanina, triptófano o tirosina (F, W o Y). Siete secuencias peptídicas tienen carga neutra, pero tienen un grupo amino terminal positivo. Por lo tanto, son preferentes seis-meros que contienen una o más
15 leucinas (L) o análogos de leucina tales como isoleucina o valina (I o V) en la secuencia, preferentemente LL, LI, VL o II; seis-meros que contienen un aminoácido aromático tal como fenilalanina, triptófano o tirosina (F, W o Y); y seis-meros que tienen carga neutra, pero tienen un grupo amino terminal positivo.
Tabla 4 20 Secuencias de seis aminoácidos que se unen a la SEC ID N.º: 4
SEC ID N.º
SECUENCIA
31
PLLVVWA
32
WLLVGGA
33
(W/G)QVLVYA
34
RRHQRQA
35
LPWTFGA
36
IFIIITA
37
P(X)IEPHA
38
EWGIIWA
39
GWYIYFA
40
TLILFHA
41
FLLSNHA
42
WQIRFFA
43
VLLVFEA
44
GWVLEIA
45
FLLIDTA
46
GFLFKFA
47
PWTIYIA
Ligandos que se unen a PrPc de hámster
El ligando es un péptido que se une con especificidad y selectividad a una o más formas de proteínas priones
25 encontradas en una especie particular, tales como un ser humano u otro mamífero, tal como un hámster. A continuación se proporcionan ligandos ejemplares que se unen a proteína prión (PrPc), que tienen diferentes longitudes de secuencia de aminoácidos, dos-mera, tres-mera, cuatro-mera, cinco-mera y seis-mera, tienen preferentemente un peso molecular de 6 kDa o menos.
30 Ligandos dos-meros ejemplares que se unen a prion natural en hámsteres (haPrPc) se exponen en las SEC ID N.º: 48-50, que se enumeran en la tabla 5A. El ligando contiene el aminoácido triptófano (W). El ligando está cargado neutralmente, pero tiene un grupo amino terminal con carga positiva a pH 7. El ligando es un dos-mero que contiene el triptófano (W). La sustitución de naftil-alanina (na) por triptófano también da como resultado la unión de PrP en estas secuencias. La colección se sintetizó directamente sobre la resina (una resina amino ToyopearlTM de Tosoh Bioscience
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65
LQWYDA
66
YTHSEA
67
WIDYEA
68
VWIDAA
Ligandos seis-meros ejemplares que se unen a prion natural en hámsteres (haPrPc) se exponen en las SEC ID N.º:
69-100, que se enumeran en la tabla 5E. La colección se construyó con un espaciador de alanina entre la resina y el
péptido combinatorio y está presente en las secuencias siguientes en la última posición. Un aminoácido aromático, F,
5 W o Y aparece en la mayoría (29 de 32) de los péptidos seleccionados como ocurre con D o E (29 de 32). Además, 20
péptidos tienen dos aminoácidos aromáticos en su secuencia. El secuencia consenso "WXD" aparece en las SEC ID
N.º: 75, 79, 83, 86 y 89. Una secuencia que contiene una (F/W/Y)X(D/E)(F/W/Y) SEC ID N.º: )) aparece en las SEC ID
N.º: 71, 73, 77, 78, 91 y 95 y (F/W/Y)(D/E)X(F/W/Y) SEC ID N.º: )) aparece en las SEC ID N.º: 70, 72, 82, 91 y 95.
Veinticuatro de los 32 péptidos tienen un aminoácido aromático más un grupo ácido en las posiciones 1-3; 23 tienen 10 una carga negativa neta en las posiciones 4-6. Veinte péptidos tienen tanto un aminoácido aromático más como un
aminoácido ácido en las posiciones 1-3 y también son de carga negativa neta en las posiciones 4-6.
Tabla 5E
Secuencias de seis aminoácidos que se unen a haPrPc
SEC ID N.º
SECUENCIA
69
WDEAEEA
70
YDSYDDA
71
NDFIDFA
72
YEPWGSA
73
EYGDWWA
74
WDYDQEA
75
DWGDPFA
76
DWPEVWA
77
FHDFSEA
78
DTFWDYA
79
WNDLDNA
80
ASALVYA
81
LINAGGA
82
WESYVTA
83
WSDEGYA
84
YRWTGPA
85
YEDQWQA
86
EWADDNA
87
YEIDYGA
88
EFGYFDA
89
WGDEQDA
90
HEEDWAA
91
FEDFELA
92
TWGIDEA
93
WDPTDYA
94
NDKIHTA
95
FEDFFSA
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96
YEWAEQA
97
THVYFLA
98
(S/T/W)XDFSDA
99
YRTPNEA
100
(G/L)RSETA
Ligandos que se unen a PrPc de hámster y PrPsc de hámster
A continuación se proporcionan ligandos que se unen tanto a la proteína prión (PrPc) como a la (PrPsc) cambiada
5 conformacionalmente. Ligandos tres-meros ejemplares que se unen a prion en hámsteres (haPrPc) se exponen en las SEC ID N.º: 101-115, que se enumeran en la tabla 6. Un aminoácido aromático aparece en la mayoría (15 de 18) de los péptidos seleccionados como ocurre con D o E (15 de 18). Además, siete péptidos tienen dos estructuras aromáticas y un aminoácido ácido. La secuencia WXD aparece en las SEC ID N.º: 105 y 115. Las estructuras seleccionadas para unirse de forma preferente a PrPsc sobre PrPc son las SEC ID N.º: 111 y SEC ID N.º: 114, teniendo ambas R en la
10 posición 3. SEC ID N.º: 101-115 se identificaron en una colección 3-mera porque se unen a haPrPc y/o PrPsc a partir de homogeneizado cerebral infectado de tembladera solos (*), o bien mezclados con cerebro de hámster normal.
Tabla 6 Secuencias de tres aminoácidos que se unen a haPrPc y a haPrPsc
SEC ID N.º
Secuencia Color de la perla (rojo muestra unión a PrPc fuerte) Señal lumínica tras desnaturalización (fuerte muestra fuerte unión a PrPc y/o PrPsc)
52
EFW* Rosa brillante Fuerte
54
YEY Rosa
101
IHN Rosa claro
102
WEY Rosa brillante
103
DYW Rosa
104
WDW Rosa
105
WQD Rosa
106
YFE Rosa
106
YFE* Rojo Fuerte
107
NYE Rosa
108
SYA Rosa claro Ninguno
109
WDL Rosa brillante Fuerte
110
WLE Rosa brillante Débil
111
VQR Rosa brillante Muy fuerte
112
YID* Rosa brillante Fuerte
113
RWD* Rosa brillante Fuerte
114
DVR* Blanco Fuerte
115
WSD* Rojo Fuerte
15 Ligandos que se unen a PrPc humana
A continuación se proporcionan ligandos que se unen a proteína prión (huPrPc). Ligandos tres-meros ejemplares que se unen a prión en humanos (haPrPc) se exponen en las SEC ID N.º: 116-139, que se enumeran en las tablas 7 A y B. 20 De las secuencias trímeras (tabla 7A) W/YXD aparece en cuatro de las seis secuencias trímeras y cinco de las seis tienen un residuo hidrófobo y un aminoácido ácido.
Tabla 7A Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPc
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116
HWD
117
WQD
118
WDD
119
WED
120
ITN
121
YED
La colección seis-mera se construyó con un espaciador de alanina entre la resina y el péptido combinatorio y está
presente en las secuencias siguientes en la última posición (tabla 7B). Los aminoácidos F, W o Y aparecen en 13 de
los 18 péptidos 6-meros, y D o E en 17 de los 18 péptidos. Seis péptidos tienen un aminoácido aromático y uno ácido
5 en las posiciones 1-3 y también son de carga negativa neta en las posiciones 4-6. Además, cinco péptidos tienen dos
estructuras aromáticas y un aminoácido ácido. WxD está presente en la SEQ ID N.º: 124 y (F/W/Y)x(D/E)(F/W/Y) (SEC
ID N.º: 223) está presente en las SEC ID N.º: 124 y 133. Excluyendo la carga de amino N-terminal, la mayoría de las
secuencias son de carga negativa neta y sólo la SEQ ID N.º: 139 lleva una carga positiva neta parcial a pH neutro. SEC
ID N.º: 116-121 se identificaron en una colección 3-mera que se une a huPrPc a partir de homogeneizado cerebral 10 humano normal. SEC ID N.º: 122-139 se identificaron en una colección 6-mera que se une a huPrPc derivado de
plasma pobre en plaquetas humanas o bien de plasma rico en plaquetas (*).
Tabla 7B
Secuencias de seis aminoácidos que se unen a huPrPc
SEC ID N.º
SECUENCIA
122
RVADEEA
123
EYYVDAA
124
WQDFNLA
125
YDNPIDA
126
YFNEHEA
127
EWGADGA
128
DVIYSHA
129
WHILEEA*
130
NPHENFA*
131
HEDNGGA
132
SDSEGPA
133
EFQEFTA
134
QEGDEIA
135
DIYAETA
136
DRVRETA
137
FEEPQWA*
138
FEGEEFA*
139
(T/L)FNIHA*
15 * huPrPc derivado de plasma rico en plaquetas unido
Ligandos que se unen a PrP recombinante humana
A continuación se proporcionan ligandos que se unen a proteína prión (PrPr). Ligandos tres-meros ejemplares que se
20 unen a prión recombinante en seres humanos (huPrPr) se exponen en las SEC ID N.º: 54, 105,140-153, que se enumeran en la tabla 8. Los aminoácidos W, F o Y aparecen en todos los 16 péptidos seleccionados y D o E en 13 de los 16 péptidos. La secuencia consenso WXD aparece en las SEC ID N.º: 105, 143 y 145. Algunos péptidos se han identificado previamente porque se unen a PrPc y las SEC ID N.º: 149 y 153 se identificaron dos veces en este rastreo. SEC ID N.º: 54 105, 140-153 se identificaron en una colección 3-mera porque se unen a huPrPr (Prionics AG, Suiza,
25 N.º de cat. 03-040) diluido en (*) sarcosilo al 0,5% o (**) PBS. En la tabla 8, se expusieron 2,5 mg de peso seco de resina de una colección combinatoria por columna a 0,5 µg/ml de PrPr diluido en sarcosilo al 0,5% (*) o en solución
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salina tamponada con fosfato (**) que contiene BSA al 1%. Las secuencias que se encontraron dos veces en el rastreo se indican como 2x.
Tabla 8 Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPr
SEC ID N.º
SECUENCIA
54
YEY**
105
WQD* y **(2x)
140
YDW*
141
NYT*
142
SYT*
143
WAD*
144
QWG*
145
WGD*
146
EYF*
147
WEH*
148
LYD*
149
DYY**(2x)
150
FYE**
151
EYY**
152
YDY**
153
WDH** (2x)
(*)PrPr humana diluida en sarcosilo al 0,5%
(**)PrPr humana diluida en PBS
2x indica secuencias encontradas dos veces en el rastreo
10 Ligandos seis-meros que se unen a PrPc humana, PrPsc humana o a ambas
En la tabla 9A se proporcionan ligandos seis-meros que se unen a proteína prión (PrPc), proteína prión cambiada
conformacionalmente (PrPsc), o a ambas. La colección seis-mera se construyó con un espaciador de alanina entre la
resina y el péptido combinatorio y está presente en las secuencias siguientes en la última posición. Los ligandos se 15 pueden unir preferentemente a huPrPsc. Los ligandos ejemplares se exponen en las SEC ID N.º: 154-173, que se
enumeran en la tabla 9A. Todos los ligandos excepto la SEC ID N.º: 156 contenían un aminoácido aromático y 15 de
20 contenían un aminoácido ácido. Aquellos con mayor especificidad por huPrPsc sobre PrPc son las SEC ID N.º: 154,
155 y 156. La detección de ligandos con un incremento en la especificidad para PrPsc en un homogeneizado cerebral
procedente de un paciente de ECJ esporádica se obtuvo a través de proteolisis selectiva de PrPc antes de la 20 transferencia de proteína desde las perlas hasta la membrana. Esta colección incluía el aminoácido aromático no
natural 2-naftil-alanina (na).
Tabla 9A Secuencias de seis aminoácidos que se unen a huPrPc, huPrPsc o a ambas
SEC ID N.º:
Secuencia
154*
RES(na)NVA
155*
ES(na)PRQA
156*
VARENIA
157*
RWEREDA
158**
EWWETV
159**
SVYQLDA
160**
(na)HEFYGA
161**
HE(na)(na)LVA
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162**
A(na)VPV(na)A
163**
YFDYWLA
164**
FE(na)HRQA
165**
WRHEPAA
166***
SS(na)KKDA
167***
R(na)DKEAA
168****
(na)HEIFPA
169****
KWYHHRA
170****
HWWPHNA
171****
HWQVFYA
172****
FHE(na)EIA
173****
HADF(na)QA
* homogeneizado cerebral (huPrPsc) de ECJ esporádica al 0,5% sin tratamiento con PK ** homogeneizado cerebral de huPrPsc al 5% sin tratamiento con PK *** homogeneizado cerebral de huPrPsc al 0,5% con tratamiento con PK, pero sin desarrollo de color **** homogeneizado cerebral de huPrPsc al 5% con tratamiento con PK, pero sin desarrollo de color
5 na indica 2-naftil-alanina
Ligandos que se unen a PrPsc humana
A continuación se proporcionan ligandos que se unen a proteína prión cambiada conformacionalmente (PrPsc). Las
10 colecciones seis-meras se construyeron con un espaciador de alanina entre la resina y el péptido combinatorio y se incluyen en las secuencias siguientes en la última posición. Ligandos ejemplares se exponen en las SEC ID N.º: 174-194, que se enumeran en la tabla 9B. SEC ID N.º: 188, 189, 190 y 191 mostraron todas la mayor diferenciación de señal (señal de color blanco y luz fuerte). SEC ID N.º: 174-194 se identificaron en una colección 6-mera que se une a huPrPsc a partir de homogeneizado cerebral de ECJ esporádica enriquecido en plasma humano. Las perlas con
15 ligandos con la mayor especificidad para PrPsc fueron blancas en la tinción para PrPc, pero produjeron una fuerte señal quimioluminiscente tras la desnaturalización.
Tabla 9B Secuencias de seis aminoácidos que se unen a huPrPsc
SEC ID N.º
Secuencia
174*
ALHFETA
175*
DDPTGFA
176*
VAPGLGA
177*
IFRLIEA
178*
GLERPEA
179*
IVVRLWA
180*
WHNPHYA
181*
LIYKSDA
182**
EKPIFNA
183**
HWSEPAA
184**
GHNWKEA
185**
YWHHDDA
186**
GYPKENA
187**
PVYWLYA
188***
FGEHTPA
139***
FQGTREA
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11-03-2015
190***
TGTNRYA
191***
KWATRYA
192***
NSTKFDA
193***
LIYKEEA
194***
EHATYRA
* perlas de 100-300 µm rastreadas con homogeneizado cerebral derivado de cerebro con ECJ esporádica (huPrPsc) con tratamiento con PK ** perlas de 100-300 µm rastreadas con huPrPsc sin tratamiento con PK *** perlas de 65 µm rastreadas con huPrPsc sin tratamiento con PK
5 Ligandos tres-meros que se unen a PrPc humana, PrPsc humana o a ambas
A continuación se proporcionan ligandos tres-meros que se unen a proteína prión (huPrPc), proteína prión cambiada
conformacionalmente (PrPsc), o a ambas. Los ligandos se pueden unir de forma preferente a huPrPsc. Los ligandos 10 ejemplares se exponen en las SEC ID N.º: 195-212, que se enumeran en la tabla 9C. En este rastreo, el
homogeneizado cerebral de ECJ esporádica se diluyó en CPD y se usó como fuente de huPrPsc. HYD se descubrió 3
veces en este rastreo. Las perlas rojas significaron la unión de PrPc; 8 de 13 secuencias contenían H. Los aminoácidos
F, W o Y se encontraron en las 13, y R o K aparecieron sólo una vez. Tres de cinco perlas que unieron de forma
preferente PrPsc (señal fuerte) con relación a PrPc (perla blanca) contenían K o R. WXD apareció las en SEC ID N.º: 15 200 y 208. Las SEC ID N.º: 195-212 se identificaron en una colección 3-mera que se une a huPrPc y/o huPrPsc tratado
con PK.
Tabla 9C Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPc, huPrPsc o a ambas (resistente a PK)
SEC ID N.º
Secuencia
195*
HND
196*
HER
197*
HGD
198*
HSD
199*
HFD
200****
WND
201****
YEH
202****
HWD
203****
YHD
204****
YDW
205****
WDY
206**
HYD (3x)
207**
HWD
208**
WTD
209***
FPK
210***
HWK
211***
WEE
212***
LLR
20 * huPrPsc al 0,5% en sarcosilo al 0,05% más tratamiento PK ** huPrPsc al 1,0% en sarcosilo al 0,1% sin tratamiento con PK *** huPrPsc al 1,0% en sarcosilo al 0,1% con tratamiento con PK **** se seleccionaron perlas del gel antes de la transferencia; para las SEC ID N.º: 204 y 205, las perlas incubadas en huPrPsc al 0,1% en sarcosilo al 0,01% con tratamiento con PK se seleccionaron después del lavado y se tomaron
25 directamente del gel
Ligandos tres-meros que se unen a PrPc humana, PrPsc humana o a ambas
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A continuación se proporcionan ligandos tres-meros que se unen a proteína prión (PrPc), proteína prión cambiada conformacionalmente (PrPsc), o a ambas. Los ligandos se pueden unir de forma preferente a huPrPsc. Los ligandos ejemplares se exponen en las SEC ID N.º: 147, 152, 206 213y 214, que se enumeran en la tabla 9D. Estas secuencias se identifican en una colección 3-mera que se une a huPrPsc y/o huPrPc a partir de homogeneizado cerebral de ECJ esporádica en (*) tampón CPD o (**) PBS.
Tabla 9D Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPc, huPrPsc o a ambas
SEC ID N.º
Secuencia
147*
WEH
152*
YDY
206*
HYD
213**
SYF
214**
EYY
10 (*) homogeneizado cerebral de ECJ esporádica diluido en tampón CPD (**) homogeneizado cerebral de ECJ esporádica diluido en PBS
Síntesis de Ligandos
15 Los ligandos descritos en el presente documento se pueden producir por síntesis química. En la técnica son comunes una variedad de procedimientos de síntesis proteica, incluyendo la síntesis que usa un sintetizador de péptidos. Véase, por ejemplo, Peptide Chemistry, A Practical Textbook, Bodasnsky, Ed. Springer-Verlag, 1988; Merrifield, Science 232: 241-247 (1986). Preferentemente, los péptidos se sintetizan, se purifican y después se acoplan a una resina o una membrana usada para el rastreo. De forma alternativa, los péptidos se sintetizan directamente sobre una
20 resina, y los péptidos unidos a la resina entonces se purifican.
Los péptidos se purifican de modo que estén sustancialmente libres de precursores químicos o de otros productos químicos usados en técnicas de purificación de péptido convencionales. El lenguaje "sustancialmente libre de precursores químicos o de otros productos químicos" incluye preparaciones de un péptido en las que el péptido se
25 separa de precursores químicos o de otros productos químicos que están implicados en la síntesis del péptido.
La síntesis química de péptidos facilita la incorporación de aminoácidos modificados o no naturales, incluyendo aminoácidos D y otras moléculas orgánicas pequeñas. La sustitución de uno o más aminoácidos L en un péptido por la correspondiente isoforma de aminoácido D se puede usar para incrementar la resistencia de los péptidos a la hidrólisis 30 enzimática, y para potenciar una o más propiedades de los péptidos activos, tales como la unión a prion o ligando. El péptido prión y los ligandos péptidos descritos en el presente documento pueden ser polímeros de aminoácidos L-o D,
o una combinación de ambos. También se incluyen ligandos en los que análogos de los ligandos péptidos descritos en el presente documento están presentes en uniones no peptidilo.
35 Por ejemplo, en distintas realizaciones, los ligandos péptidos son péptidos de isómeros D-retro-inversos. El término "isómero retro-inverso" se refiere a un isómero de un péptido lineal en el que la dirección de la secuencia se revierte y la quiralidad de cada residuo aminoácido se invierte.
Véase, por ejemplo, Jameson y cols., Nature, 368: 744-746 (1994). El resultado neto de combinar D-enantiómeros y de
40 revertir la síntesis es que las posiciones de los grupos carbonilo y amino en cada enlace amida se intercambian, mientras que la posición de los grupos de cadena lateral en cada carbono α se mantiene. A menos que se establezca de otro modo, se supone que cualquier secuencia de aminoácidos L dada de la invención se puede elaborar en un péptido de isómero D-retro-inverso.
45 En la secuencia peptídica se pueden introducir otras uniones cruzadas covalentes para constreñir la estructura del esqueleto peptídico. Esta estrategia se puede usar para desarrollar análogos de péptidos con un incremento de la potencia, selectividad y estabilidad. A menudo la macrociclización se lleva a cabo formando un un enlace amida entre los extremos N-y C-terminales peptídicos, entre una cadena lateral y el extremo N-o C-terminal, por ejemplo, con K3Fe(CN)6 a pH 8,5 (Samson y cols., Endocrinology, 137: 5182-5185 (1996)) o entre dos cadenas laterales de
50 aminoácidos. Véase, por ejemplo, DeGrado, Adv. Protein Chem., 39: 51-124 (1988).
Otros procedimientos también pueden introducir constreñimientos conformacionales en secuencias peptídicas para mejorar su potencia, estabilidad y selectividad. Estos incluyen el uso de C metilaminoácidos α (véase, por ejemplo, Rose y cols., Adv. Proteína Chem., 37: 1-109 (1985)) o N metilaminoácidos α (véase, por ejemplo, Aubry y cols., Int. J.
55 Pept. Proteins Res., 18: 195-202 (1981)).
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La invención se describirá con mayor detalle a modo de ejemplos específicos. Los siguientes ejemplos se ofrecen con fines ilustrativos, y no están destinados ni para limitar ni para definir la invención de ninguna manera.
Ejemplo 1
5
Identificación de ligandos de unión a priones
Los ligandos de unión a priones descritos en las tablas expuestas en el presente documento se identificaron como sigue.
Síntesis de colección de péptidos
Se sintetizaron los péptidos y las colecciones de péptidos útiles para la identificación de los ligandos de unión a priones descritos en el presente documento por Peptides International (Louisville, KY) o bien por Commonwealth
15 Biotechnologies (Richmond, VA) directamente sobre resina amino ToyopearlTM (TosoBioSep, Montgomeryville, PA) usando química de Fmoc estándar basada en los procedimientos descritos por Buettner, y cols. 1996. Las densidades de péptidos logradas con el esquema anterior estuvieron normalmente en el intervalos de 0,1-0,5 mmoles/gramo de resina. Se sintetizaron colecciones que comprendían 1, 2, 3, 4, 5 y 6 aminoácidos. Se sintetizaron las colecciones de aminoácidos 4, 5 y 6 sobre ToyopearlTM de amino y contenían una mezcla de tBoc y Fmoc alanina como espaciador entre el aminoácido y el grupo amino sobre la resina. Se sintetizaron los péptidos a partir de de la Fmoc alanina y se acetiló el tBoc. La presencia de "A" se encontró a menudo en la primera posición de esta colección, junto con el aminoácido amino terminal del ligando. Probablemente esto fue debido a la desacilación parcial durante la síntesis peptídica, la desprotección y/o la degradación de Edman durante la secuenciación.
25 En algunas realizaciones, se inmovilizan perlas individuales, llevando cada una múltiples copias de un único ligando, en agarosa después del contacto previo con una solución que contenía PrP. Puesto que se puede sintetizar un gran número de ligandos sobre la superficie de las perlas, es posible producir un número enorme de perlas, cada una de las cuales lleva teóricamente un único ligando. Se rastrean estos ligandos usando los procedimientos descritos para modelos iniciales. Una vez se ha identificado un modelo, se sintetizan ligandos adicionales (sub-colecciones) basándose en el ligando modelo. El rastreo de estas sub-colecciones puede conducir a ligandos adicionales con características mejoradas. A través de un procedimiento de iteración de síntesis y rastreo es posible identificar ligandos preferidos.
Rastreo de la unión de colecciones de péptidos
35 Se colocaron diversas cantidades de perlas (5-500 mg de perlas secas) de una colección en una columna de cromatografía desechable Bio-Spin® (Bio-Rad Laboratories, N.º de cat. 732-6008), y se lavaron con 20 volúmenes de columna (VC) de MeOH al 20% en H2O para retirar posibles impurezas y disolventes orgánicos usados en síntesis peptídica. Después, se lavaron las perlas y se equilibraron usando 20 CV de 1xTBS, pH 7,6 (1x TBS se preparó por dilución 10-veces de 10x TBS, BioSource International, Camarillo, CA N.º de cat. 616US-000). Después se detuvo el flujo y se suspendieron las perlas en 1 ml de 1xTBS recién preparado y se dejaron hinchar durante 15 minutos adicionales. Se extrajo el TBS por gravedad y se cerró la columna. Para prevenir la unión no específica del material de prueba a la resina, se aplicó una solución de 1 ml de caseína Blocker™ en TBS (Pierce, Rockford, II. N.º de cat. 37532) con BSA al 0,5% añadido (Sigma, N.º de cat. A-7030) a las perlas. Después de cubrir ambos extremos de la columna,
45 se realizó el bloqueo durante la noche a 4ºC, bajo agitación suave. Se extrajo la solución de bloqueo, y se añadió 1 ml de material de prueba que contenía PrPr, PrPc y/o PrPsc a la resina. Se cerró la columna herméticamente en ambos extremos, se colocó en posición horizontal, y se agitó suavemente a temperatura ambiente, durante tres horas. Se extrajo el material que contenía PrP y se lavaron las perlas bajo gravedad, se condujo con 10 ml de TBS que contenía Tween 20 al 0,05% seguido de 10 ml de TBS.
Detección de PrPc unida
Se realizó la detección de PrPc normal usando anticuerpos monoclonal de ratón 3F4 (Signet, Dedham, MA) diluido
1:8.000 en TBS que contenía caseína al 1%. El anticuerpo monoclonal se une a haPrPc, huPrPc y huPrPr, pero no
55 tiene ninguna, o tiene extremadamente poca, afinidad para haPrPsc o huPrPsc; sin embargo, sí se une a haPrPsc y huPrPsc desnaturalizada. Se añadió un mililitro de anticuerpo 3F4 diluido a las perlas a partir de una colección combinatoria expuesta previamente a material que contenía PrPc. Se agitaron suavemente las perlas con 3F4 a temperatura ambiente, durante una hora. Se extrajo la solución conteniendo que contenía anticuerpo no unido y se lavaron las perlas con 10 ml de TBS y 10 ml de TBS que contenía Tween 20 al 0,1%. Después, se incubaron las perlas en 1 ml de IgG anti-ratón de cabra marcada con fosfatasa alcalina (γ) (KPL, Gaithersburg, MD N.º de cat. 741806.) diluida 1:2.000 en caseína al 0,5%/BSA al 0,5% en TBS. Se llevó a cabo la incubación con agitación suave durante 1 hora a temperatura ambiente. Se extrajo la solución que contenía anticuerpo secundario no unido y se lavaron las perlas con 10 ml de TBS y 10 ml de T-TBS. A continuación, se preparó 1 ml de solución de ImmunoPureTM Fast, un sustrato para fosfatasa alcalina (Pierce, Rockford, IL, N.º de cat. 34034) como se describe por el fabricante y se aplicó
65 a las perlas. Se procedió a la incubación a temperatura ambiente durante aproximadamente 15 minutos o hasta que las perlas comenzaron a volverse de color rosa claro, y aparecieron unas pocas perlas de color rojo oscuro. Se extrajo
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161
** HE(na)(na)LVA Blanco Medio
162
** A(na)VPV(na)A Rosa Medio
163
** YFDYWLA Rosa Medio
164
** FE(na)HRQA Rosa Medio
165
** WRHEPAA Rojo Medio
166
huPrPsc +PK*** SS(na)KKDA Blanco Medio
167
*** R(na)DKEAA Blanco Medio
168
huPrPsc +PK**** (na)HEIFPA NA Medio
169
**** KWYHHRA NA Medio
170
**** HWWPHNA NA Medio
171
**** HWQVFYA NA Medio
172
**** FHE(na)EIA NA Medio
173
**** HADF(na)QA NA Medio
* homogeneizado cerebral de ECJ esporádica al 0,5% (huPrPsc) sin tratamiento con PK ** huPrPsc al 5% sin tratamiento con PK *** huPrPsc al 0,5% con tratamiento con PK, pero sin desarrollo de color **** huPrPsc al 5% con tratamiento con PK, pero sin desarrollo de color “NA” indica que no se hizo, na indica naftil-alanina
Tabla 10B Secuencias de seis aminoácidos que se unen a huPrPsc
SEC ID N.º
Material rastreado Secuencia Color de la perla Señal lumínica tras desnaturalización
174
HuPrPsc +PK* ALHFETA Blanco Débil
175
* DDPTGFA Blanco Débil
176
* VAPGLGA Blanco
177
* IFRLIEA Blanco Débil
178
* GLERPEA Blanco Débil
179
* IVVRLWA Rosa Débil
180
* WHNPHYA Rosa Débil
181
* LIYKSDA Rosa Débil
182
huPrPsc sin PK** EKPIFNA Blanco Débil
183
** HWSEPAA Rojo Débil
184
** GHNWKEA Rosa Fuerte
185
** YWHHDDA Rosa Fuerte
186
** GYPKENA Rosa Fuerte
187
** PVYWLYA Blanco Fuerte
188
huPrPsc sin PK *** FGEHTPA Blanco Débil
189
*** FQGTREA Blanco Fuerte
190
*** TGTNRYA Blanco Fuerte
191
*** KWATRYA Blanco Fuerte
192
*** NSTKFDA Rosa Fuerte
193
*** LIYKEEA Rosa Fuerte
194
*** EHATYRA Blanco Fuerte
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215 (Control)
**** DRDLTFA Blanco Ninguno
216 (Control)
**** HNWWIIA Blanco Ninguno
217 (Control)
**** EVKIGNA Blanco Ninguno
* perlas de 100-300 µm rastreadas con homogeneizado cerebral con ECJ esporádica (huPrPsc) con tratamiento con PK ** perlas de 100-300 µm rastreadas con huPrPsc sin tratamiento con PK *** perlas de 65 µm rastreadas con huPrPsc sin tratamiento con PK
5 **** perlas de control demuestran falta de digestión significativa del ligando tras incubación con PK en ausencia de PrP
En la tabla 10C, a continuación, se realizó el rastreo de la colección 3-mera en presencia de homogeneizado cerebral preparado a partir de un paciente con ECJ esporádica (huPrPsc) y se trataron las perlas con PK antes de la inmunodetección de aglutinantes específicos para PrP. En este ensayo, se incubaron 10 mg de resina por columna 10 con 1 ml de homogeneizado cerebral al 0,5% (p/v) o al 1% (p/v) diluido en CPD y que contenía sarcosilo al 0,05% o al 0,1% (v/v), respectivamente, y 0,2 mM del inhibidor de proteasa (PMSF). Se realizaron lavados apropiados descritos en el protocolo general, y se trataron las perlas con 1 ml de PK (100 µg/ml) a 37ºC durante una hora. Después, se siguieron los procedimientos generales descritos anteriormente. Las secuencias obtenidas en dos experimentos se enumeran en la tabla 10C. La concentración apropiada de material de homogeneizado cerebral presente durante la
15 incubación está indicada para cada grupo de secuencias.
En la tabla 10D, se incubó resina de una colección combinatoria en la cantidad de 5 mg de peso seco por columna con 1 ml de homogeneizado cerebral al 0,1% (p/v) diluido en PBS o CPD y que contenía sarcosilo al 0,01% (v/v) y 0,2 mM de PMSF. Se realizaron todos los procedimientos de acuerdo con los protocolos mencionados anteriormente.
20 Tabla 10C Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPc, huPrPsc o a ambas
SEC ID N.º
Material rastreado Secuencia Color de la perla Señal lumínica tras desnaturalización
195
huPrPsc +PK* HND Blanco Medio
196
* HER Rojo Medio
197
* HGD Rojo Fuerte
198
* HSD Rojo Fuerte
199
* HFD Rojo Fuerte
200
**** WND Rojo Ninguno
201
**** YEH Rojo Ninguno
202
**** HWD Rojo Ninguno
203
**** YHD Rojo Ninguno
204
**** YDW Rojo Ninguno
205
**** WDY Rojo Ninguno
218 (Control)
***** SIV Blanco Ninguno
219 (Control)
***** AYP Blanco Ninguno
206
huPrPsc sin PK** HYD (3x) Rojo Fuerte
207
** HWD Rojo Fuerte
208
** WTD Rojo Fuerte
209
huPrPsc +PK*** FPK Blanco Medio
210
*** HWK Blanco Medio
211
*** WEE Blanco Medio
212
*** LLR Blanco Medio
* huPrPsc al 0,5% en sarcosilo al 0,05% más tratamiento PK ** huPrPsc al 1,0% en sarcosilo al 0,1% sin tratamiento con PK
25 *** huPrPsc al 1,0% en sarcosilo al 0,1% con tratamiento con PK **** se seleccionaron perlas del gel antes de la transferencia
26
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***** se tomaron perlas después del lavado 3x indica secuencias detectadas tres veces
Tabla 10D Secuencias de tres aminoácidos que se unen a huPrPc, huPrPsc o a ambas
SEC ID N.º
Material rastreado Secuencia Color de la perla Señal lumínica tras desnaturalización
147
huPrPsc en CPD* WEH Rojo Fuerte
152
* YDY Rojo Fuerte
206
* HYD Rojo Fuerte
213
huPrPsc en PBS** SYF Blanco Débil
214
** EYY Rojo Fuerte
Ejemplo 2
Rastreo secundario de ligandos
10 Los siguientes ejemplos proporcionan información sobre el rastreo secundario de ligandos seleccionados a partir de diversas colecciones durante el rastreo primario para confirmar además que los ligandos se unen a PrP.
La unión de PrPc de cerebro humano normal a resinas de trímeros se muestra en la figura 2. Se usaron diez mg de
15 cada resina (amino, HYD (SEC ID N.º: 206)), RWD (SEC ID N.º: 113), SYA (SEC ID N.º: 108), SYF (SEC ID N.º: 213), y YEY (SEC ID N.º: 154)), por columna. La resina de amino es el polímero base a partir del que se sintetizan los péptidos y tiene alguna afinidad por la proteína prión. Se equilibraron las resinas con PBS o bien CPD a pH 7,4. Se usó tejido cerebral humano normal congelado como fuente de huPrPc. En primer lugar, se descongeló sobre hielo húmedo. Se solubilizó una muestra de homogeneizado cerebral al 10% preparada en PBS o en CPD con sarcosilo al 1% y
20 aclarada por centrifugación a 14.000 rpm durante cinco minutos. Se recuperó el sobrenadante y se diluyó 100 veces hasta una concentración final de homogeneizado cerebral y sarcosilo del 0,1% y 0,01%, respectivamente. Se aplicó un mililitro de este material a la columna y se recogió el flujo continuo. Se lavaron las perlas con 20 ml de PBS o CPD, y se usó 1 mg de perlas (peso seco) para la evaluación de la unión a PrPc por bandas de Western, como se describe a continuación.
25 Después del lavado, se suspendió aproximadamente 1 mg de equivalente en peso seco de perlas en 100 ul de tampón, y se calienta al 100ºC para 10 minutos en 30 µl de tampón Laemmli que contenía β-mercaptoetanol al 2%. Se centrifugaron las perlas a 14.000 rpm durante un minuto, y se evaluó el sobrenadante por transferencia de bandas de Western y sondeo para PrP. Se redisolvieron las muestras sobre gel Bis-Tris al 12% de NuPAGE (Invitrogen Life
30 Technologies, Carlsbad, CA, EE.UU.) bajo condiciones de desnaturalización reducida, y se sometieron a electrotransferencia a una membrana nitrocelulosa (Invitrogen Life Technologies, Carlsbad, CA, EE.UU.). Se visualizaron bandas de PrP específicas usando anticuerpo monoclonal 3F4 diluido 1:10.000. Se desarrollaron las bandas usando el sistema de detección SuperSignal West Pico (Pierce, Rockford, IL, EE.UU.) que contenía un reactivo quimioluminiscente para la detección de peroxidasa de rábano picante. Se registraron las señales sobre una
35 película X-Omat™ Blue XB-1 (Eastman Kodak Company, Rochester, NY, (SEC ID N.º: 113), SYA (SEC ID N.º: 108), WEY (SEC ID N.º: 102), WSD (SEC ID N.º: 115), YID (SEC ID N.º: 112), YFE (SEC ID N.º: 106), YEY (SEC ID N.º: 154), y WQD) por columna que se usó y se procesó de acuerdo con el protocolo general descrito anteriormente. se equilibraron las columnas con PBS, pH 7,4. Se usó tejido cerebral congelado de un paciente con ECJ espontánea para la preparación de PrPsc. También contenía PrPc. Se preparó una muestra de homogeneizado cerebral al 10% en PBS
40 tratada con sarcosilo al 1% y aclarada por centrifugación a 14.000 rpm durante cinco minutos. Se recuperó el sobrenadante y se diluyó 100 veces hasta una concentración final de homogeneizado cerebral y sarcosilo del 0,1% y 0,01 %, respectivamente. Se aplicó un mililitro de este material a las perlas y se incubó a temperatura ambiente en un formato en lotes durante tres horas. Después se lavaron las perlas con 20 ml de PBS, y se incubó 1 mg de perlas (peso seco) con PBS o con PK (100 (µg/ml) en PBS a 37ºC durante una hora. Estas condiciones digieren totalmente la PrPc.
45 Por tanto, esto ayudó a discriminar entre los ligandos específicos para PrPsc y PrPc. El procesamiento habitual de las perlas para bandas de Western se siguió como se describe en el ejemplo 1.
La unión de PrPsc en un homogeneizado cerebral tomado de un paciente con ECJ esporádica para resinas en un formato de flujo continuo se muestra en la figura 4. Se usaron cincuenta miligramos de cada resina (amino, RWERED 50 (SEC ID N.º: 157), LW (SEC ID N.º: 50), EYY (SEC ID N.º: 214), HYD (SEC ID N.º: 206)), RWD (SEC ID N.º: 113), SYA (SEC ID N.º: 108), SYF (SEC ID N.º: 213) y YEY (SEC ID N.º: 154)) en el experimento. Se usó la placa de filtro de 96 pocillos Captiva (CaptiVac Vacuum System, ANSYS Technologies, Inc, N.º de cat. 796) en lugar de columnas individuales. Se prepararon resinas de acuerdo con el protocolo general descrito anteriormente. Se equilibraron las resinas con CPD a pH 7,4. Se usó tejido cerebral congelado de un paciente con ECJ esporádica como fuente de 55 huPrPc y huPrPsc. Se preparó una muestra de homogeneizado cerebral al 10% en CPD tratada con sarcosilo al 1% y
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