MXPA06004566A

MXPA06004566A - Composicion inmunogenica y metodo para desarrollar una vacuna basada en la proteina de fusion.

Info

Publication number: MXPA06004566A
Application number: MXPA06004566A
Authority: MX
Inventors: Nelson M Karp
Original assignee: Nmk Res Llc
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2007-01-30
Also published as: RU2006117425A; EP1673449A2; AU2004283287A1; EP1675612A4; EP1675612A2; US20050214318A1; WO2005039501A2; RU2006117430A; AU2004283288A1; US7611712B2; ZA200603158B; MXPA06004589A; US7556814B2; JP2007533646A; NZ546299A; JP2007533645A; WO2005040353A3; IL174982A0; US7718180B2; US7700116B2

Abstract

[0043] Como se describio antes, el VIH requiere la fusion de las membranas viral y celular para llevar a la infeccion y la replicacion viral. Ademas, el VIH incapacita la respuesta inmunologica mediante el ataque o el enlace de los reguladores de complementos. De esta forma, la presente invencion es una composicion inmunogenica basada en la fusion de la subunidad o proteina F, y un metodo para preparar y usar la misma. La presente invencion contempla tres categorias de incorporaciones: proteina o fragmentos de proteina, ARN mensajero o ADN/ARN. Las composiciones de ADN/ARN pueden ser desnudas o recombinantes. La presente invencion contempla tambien su uso con varios estimulantes inmunologicos.

Description

COMPOSICIÓN IMNUNOGENICA Y MÉTODO PARA DESARROLLAR UNA VACUNA BASADA EN LA PROTEÍNA DE FUSIÓN REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS

[0001] La presente solicitud reclama prioridad sobre la Solicitud Provisional de los Estados Unidos con número de serie 60/513,827, presentada el 23/10/2003.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Campo de la Invención

[0002] Esta invención está relacionada con el campo de la virología y la inmunología. De manera específica, pero no exclusiva, se relaciona con un método para inducir una respuesta inmunológica y una sustancia basada en la proteína de fusión VIH (o proteína F) para obtener la misma.

Descripción del Arte Relacionado Introducción

[0003] El virus de inmunodeficiencia humana (VIH) es un retrovirus que pertenece al grupo lento o Lentivirus, y que es la causa del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA). Al igual que muchos virus envueltos, el VIH requiere de la fusión de las membranas viral y celular, que produce infección y replicación del virus. Una vez que se ha fusionado a una célula hospedadora, el VIH transfiere su genoma a través de las membranas viral y celular hasta la célula hospedadora.

[0004] El VIH utiliza su ARN como plantilla para fabricar ADN viral complementario en las células huésped mediante transcripción inversa. Entonces el ADN viral puede integrarse al ADN de una célula hospedadora infectada. El VIH infecta las células que tienen superficie CD4, como los linfocitos y los macrófagos, y destruye los linfocitos auxiliares T que tienen CD4. (CD4 representa un grupo de antígeno de diferenciación número 4 que es parte tanto de las células Th1 como de las Th2). Las moléculas de las membranas celulares se usan para diferenciar los leucocitos en varios subconjuntos de inductores. En general, se han delineado cuatro tipos de moléculas de membranas celulares, también conocidos como grupos de diferenciación (CD, por sus siglas en inglés). Los tipos I y II son proteínas transmembranas (PT) con polaridades opuestas que cruzan la membrana del plasma. Los PT tipo III cruzan la membrana del plasma varias veces, por lo tanto pueden formas poros o canales. Los PT tipo IV están ligados al glicosilfosfatidilinositol (GPI). CD4 es una proteína transmembrana de tipo I expresada en varias células, incluyendo las células T auxiliares/inductoras, los monocitos, los macrófagos y las células presentadoras de antígeno.

[0005] Este proceso depende en parte de la proteína de fusión, que es uno de los componentes de la glicoproteína gp41. La estructura de la proteína F es resistente a la proteasa. (Weissenhorn, Nature Vol. 387, pp. 426-430 (1997)). Se han delineado las tres características dimensionales de la proteína F usando cristalografía por rayos X.

[0006] Las proteínas de la membrana externa, gp41 y gp120, del virus VIH están unidas entre sí mediante un enlace no covalente. En la superficie del virus VIH, las proteínas gp120 y gp41 están ensambladas en una unidad trimérica. Tres moléculas gp120 se asimilan con tres moléculas gp41.

[0007] La molécula gp120 se une a un receptor CD4 en la superficie de las células auxiliares T, así como los macrófagos y los monocitos. Esta unión se caracteriza por una elevada afinidad entre ambas moléculas. El alto contenido de ácido siálico en la superficie del virus reduce el umbral de energía de enlace necesaria para superar las fuerzas electrostáticas repulsivas. (Sun, 2002) Se puede considerar entonces que la fusión de la membrana de una partícula VIH a la célula huésped objetivo implica los pasos siguientes: 1. interacción del CypA de enlace viral con la heparina celular/huésped. 2. acoplamiento viral a la célula huésped mediante una interacción CypA/heparina. 3. enlace de gp120 a la molécula CD4 de la célula huésped. Este proceso requiere de proteínas correceptoras, también conocidas como receptores chemokine (CCR5 para las células T y CSCR4 para los macrófagos). Entonces el virus empieza a fusionarse con la célula, produciendo cambios estructurales o de conformación y exponiendo otros receptores; 4. cambios de conformación en tres dimensiones y/o cambios terciaros estructurales de la molécula gp120 que exponen el dominio de fusión o la proteína F de gp41 ; 5. disociación de gp120 de la molécula gp41 , resultado del cambio de conformación y de pérdida de gp120; 6. doblamiento de gp41 en sí mismo antes de perforar la membrana de plasma de la célula objetivo; 7. desdoblamiento de la proteína F; y 8. fusión de las membranas de la partícula viral y la célula huésped.

La inserción del péptido de fusión interrumpe la integridad de los lípidos que se encuentran dentro de la membrana de la célula huésped. La proteína F enlaza las membranas viral y celular, de forma tal que al momento del desdoblamiento de la proteína de fusión, la membrana de plasma de la célula huésped y la membrana viral se empalman.

[0008] La membrana viral del VIH se forma a partir de la membrana de plasma de una célula huésped infectada cuando el virus brota a través de la membrana celular. Así, la envoltura de la célula contiene algunos de los lípidos y las proteínas que constituyen la célula huésped. (Stoiber, 1996)(Stoiber, 1997). Algunos virus envueltos usan proteínas espinas para imitar las moléculas huésped, con el fin de unirse a los receptores de las células huésped e introducirse en otras células huésped. Sin embargo, estas espinas también pueden ser superficies antigénicas para el reconocimiento del sistema inmunológico y la destrucción viral. El VIH se protege a sí mismo contra el reto inmunológico (mediación humoral y CD8) presentado por la célula huésped. Además de la variabilidad de los cambios de conformación, gp120 proporciona otras características de superficie que los disfrazan de la detección y el ataque inmunológicos, como un recubrimiento de glicoproteínas, residuos de ácido siálico de enlace covalente u oclusión esférica. (Haurum, 1993) El VIH activa diversas respuestas inmunológicas para su propio beneficio.

Respuesta Inmunológica

[0009] Así, uno de los efectos principales del VIH es reducir las células T CD4, lo que reduce la actividad inmunológica general. Como se describió anteriormente, la infección VIH se centra en las células T CD4, pero también infecta las células B, las plaquetas, las células endoteliales, las células epiteliales, los macrófagos, etc. A medida que se reducen las células T CD4, se pierde la regulación de la respuesta de la célula B. La progresión del VIH se caracteriza por la hipergamaglobulinemia con anticuerpos ineficaces. Además, las células T CD8 citotóxicas se vuelven incompetentes y son incapaces de reconocer y atacar la infección viral. Esto se debe en parte a la transfección de las células CD8 no infectadas con la proteína tat fabricada en las células CD4 infectadas.

[0010] Las células auxiliares T (Th) CD4 producen citoquinas y pueden ser agrupadas ya sea en células Th1 o células Th2. Las células Th1 promocionan la inmunidad mediada por las células mientras que las células Th2 inducen la inmunidad humoral. Las citoquinas son mensajeros químicos o atrayentes proteínicos que regulaban las respuestas inmunológicas. La reducción de las células auxiliares CD4+ en la enfermedad del VIH produce una reducción en la síntesis de diversas citoquinas. La falta de regulación de las citoquinas deprime la actividad de las células asesinas naturales y los macrófagos. Además, la pérdida de interleuquina-2 reduce el ritmo de la expansión clonal y la activación de células T maduras.

[0011] Los distintos rasgos virales aumentan o disminuyen la respuesta humoral o mediada por las células. En algunos esfuerzos y algunas etapas de la progresión, el VIH puede caracterizarse como una falla de respuesta de Th1 , acompañada por una respuesta de Th2 sobreactiva pero ineficiente. El equilibrio entre la respuesta inmunológica de Th1 y de Th2 parece depender en parte de los esfuerzo(s) del VIH y en parte en el medio genético el animal infectado. Por ejemplo, los no progresores de largo plazo preparan una respuesta eficiente de Th1 a la enfermedad del VIH. (Pantaleo, 1995).

[0012] Un compuesto inmunogénico que pretende crear una respuesta inmunológica equilibrada y fortalecer o reforzar el tipo de respuesta inmunológica suprimida por un virus en particular sería de gran valor. (Hogan, 2001).

Respuesta Celular

[0013] El VIH parece detonar una respuesta inmunológica celular fuerte en el inicio que no se mantiene con el tiempo y que finalmente no logra controlar la infección. (McMichael, 2001),

[0014] Las células T (Te) CD8 citotóxicas reconocen una célula que presenta un antígeno extraño mediante moléculas MHC (complejo mayor de histocompatibilidad) de clase 1 en la superficie, la atacan. Las células auxiliares (Th) CD4 estimulan a los macrófagos que han ingerido un microbio viral para que maten el microbio. Las citoquinas o las interleuquinas producidas por las células CD4 determinan en parte si la respuesta ¡nmunológica a un patógeno es principalmente controlada por TH1 ó TH2. En algunas infecciones, las células CD4 producen interleuquina-4 e interleuquina-5, que seleccionan para las células B. Las células B presentan antígenos en complejo con moléculas MHC de clase II. En otras infecciones, las células CD4 producen IL-2 que seleccionan para células T citotóxicas. Esta división o restricción de las funciones de reconocimiento de antígenos se conoce a veces como restricción MHC. Las MHC de clase l generalmente presentan antígenos sintetizados de forma endógena, como proteínas virales, mientras que las MHC de clase II en general presentan microorganismos extracelulares o antígenos como proteínas bacteriales o virales que han sido fagocitados por las células que presentan antígenos. Dichas células que presentan antígenos enlazan entonces el antígeno con la proteína MHCII en su superficie. La célula CD4 interactúa con su antígeno mediante su receptor de célula T y se activa. Esto contribuye a la ineficiencia de las vacunas no activadas para producir una respuesta citotóxica Te. (Levinson, 2002).

[0015] Como notamos anteriormente, las células T median la respuesta celular. Las células que presentan antígeno, junto con las moléculas MHC (o antígeno leucocitario de histocompatibilidad - HLA) presentan porciones péptidas de antígenos VIH (o epítopes) a sus células T respectivas, detonando la respuesta de las células T. El tipo de epítope que se presenta a una célula T depende del tipo de molécula HLA (por ejemplo, HLA A, B, C, DR, DQ, DP) y del aminoácido en los péptidos. Las limitaciones genéticas en las moléculas HLA o los epítopes mutantes pueden producir un escape del epítope y la persistencia del VIH. (McMichael, 2001) Como notamos antes, las células Th producen citoquinas para la respuesta inmunológica general (es decir, Th1 y Th2), pero en el caso del VIH esto es suprimido por la infección en las células Th. Las células Th específicas del VIH que responden a los antígenos del VIH eventualmente resultan infectadas y destruidas o suprimidas. Esto produce un efecto secundario en las células Te. Las células Te también tienen una variedad de actividades antivirales (como la producción de perforina y citoquinas), que incluyen reconocer y atacar los antígenos extraños y las células infectadas que están unidas por moléculas MHC de clase I. El VIH puede reducir la expresión de las moléculas HLA de clase I en las células infectadas, reduciendo la capacidad de la célula Te para reconocer y atacar las células Th infectadas. Además, la infección y el agotamiento de las células Th perturba la capacidad que tienen las células Te para madurar y tratar los viriones mutantes. (McMichael, 2001 ) De forma típica, en una infección viral las células T eliminan o suprimen el virus. Sin embargo, el VIH contrarresta la respuesta inmunológica celular infectando las células inmunes e impidiendo la respuesta de las células Th y las Células Te.

[0016] Así, un compuesto inmunogénico que hubiese estimulado la actividad Th1 promovería una respuesta inmunológica favorable contra el VIH.

Respuesta Humoral

[0017] La rama humoral del sistema inmunológico consta de células B que, al ser estimuladas, se diferencian de las células de plasma productoras de anticuerpos. Los primeros anticuerpos que aparecen son IgM, seguido por IgG en la sangre o IgA en los tejidos secretores. Una de las funciones principales de estos anticuerpos es actuar como protección contra las enfermedades infecciosas y sus toxinas. Los anticuerpos no sólo neutralizan los virus y las toxinas, sino que opsonizan los microorganismos. La opsonización es un proceso mediante el cual los anticuerpos hacen que los virus o las bacterias sean ingeridos y destruidos con mayor facilidad por las células fagocíticas. Entre estas células se encuentran tanto los neutrófilos polimorfonucleares (PMN) como los macrófagos de tejido. El número de PMN y de macrófagos de tejido puede aumentar o disminuir con ciertas afecciones infecciosas. Por ejemplo, la fiebre tifoidea se caracteriza por una disminución en el número de leucocitos (es decir, leucopenia). Tanto los PMN como los fagocitos macrófagos consumen bacterias y virus. Los PMN no presentan antígeno a las células auxiliares T, a diferencia de los macrófagos y las células dendríticas.

[0018] La fagocitosis incluye (1) migración, (2) ingestión y (3) matanza. Las células de tejido del área infectada producen pequeños polipéptidos conocidos como quemoquinas. Estas atraen los PMN y los macrófagos al sitio donde hay infección. Entonces las bacterias son ingeridas por la invaginación de la membrana celular de los PMN alrededor de la bacteria para formar una vacuola o un fagosoma. Esta envoltura u opsonización mejora gracias a la unión de anticuerpos IgG (opsoninas) a la superficie de la bacteria. El componente C3b del sistema de complementos mejora la opsonización. (Hoffman, R. Hematology Basic Principies and Practice Ch. 37 (3a ed. 2000)) Las membranas celulares de los PMN y los macrófagos tienen receptores para C3b y la porción Fe d IgG.

[0019] Con la envoltura se detona una ruta metabólica conocida como la ráfaga respiratoria. El resultado es la producción de dos agentes microbicidas, el radical superóxido y el peróxido de hidrógeno, dentro de los fagosomas. Con frecuencia, estos compuestos altamente reactivos llamados intermedios de oxígeno reactivos son sintetizados mediante las reacciones químicas siguientes: O2 + e" -> O2- 2O2- + 2H+ -> H2O2 (peróxido de hidrógeno) + O2

[0020] La primera reacción reduce el oxígeno molecular para formar el radical superóxido, que es un microbicida débil. La segunda reacción, que es catalizada por la enzima dismutasa de superóxido dentro del fagosoma, produce peróxido de hidrógeno. En general, el peróxido de hidrógeno es un microbicida más eficaz que el radical superóxido. La ráfaga respiratoria también produce óxido nitroso (NO), otro microbicida. El NO contiene un radical libre que participa en la matanza oxidativa de los virus ingeridos y las bacterias fagocitosadas por los neutrófilos y los macrófagos. La síntesis del NO dentro del fagosoma es catalizada por la enzima sintasa de NO, que es inducida por el proceso de fagocitosis.

[0021] La matanza del organismo dentro del fagosoma es un proceso de dos pasos que consta de la desgranulación seguida por la producción de iones de hipoclorito, que es el agente microbicida más eficaz. Existen dos tipos de granulos que se encuentran dentro del citoplasma de los neutrófilos o los macrófagos. Estos granulos se fusionan con el fagosoma para formar un fagolisosoma. Entonces se vacían los contenidos de ios granulos. Estos granulos son lisosomas que contienen varias enzimas que son esenciales para la matanza y la degradación. Se han identificado dos tipos de granulos lisosomales, que se diferencian por su tamaño. El granulo lisosomal más grande, que constituye cerca del 15% del total, contiene varias enzimas, como mieloperoxidasa, lisozima y otras enzimas degradantes. El 85% restante está formado por granulos más pequeños que contienen lactoferrina y otras enzimas degradantes, como proteasas, nucleasas y lipasas. La matanza o la destrucción real de los microorganismos suceden mediante diversos mecanismos que pueden ser dependientes o independientes del oxígeno. El mecanismo dependiente de oxígeno más importante es la producción del ion de hipoclorito catalizado por mieloperoxidasa: cr + H2O2 -> CIO + H2O

[0022] Las células citotóxicas (Te) CD8 reconocen una célula que tiene un antígeno extraño por las moléculas MHC de clase 1 de la superficie, y la atacan. Las células auxiliares (Th) CD4 estimulan a los macrófagos que han ingerido y microbio viral para que maten el microbio. Las citoquinas o interleuquinas producidas por las células CD4 determinan en parte si la respuesta inmunológica a un patógeno es producida principalmente por Th1 ó Th2. En algunas infecciones, las células CD4 producen interleuquina-4 e interleuquina-5, que realizan una selección para las células B. Las células B presentan antígeno en complejo con moléculas MHC de clase II. En otras infecciones, las células CD4 producen IL-2 que selecciona para las células T citotóxicas. Esta división o restricción de las funciones de reconocimiento de antígenos se conoce a veces como restricción MHC. Las MHC de clase I generalmente presentan antígenos sintetizados de forma endógena, como proteínas virales, mientras que las MHC de clase II normalmente presentan microorganismos extracelulares o antígenos como proteínas bacteriales o virales que han sido fagocitosadas por las células que presentan antígeno. Estas células que presentan antígeno entonces unen al antígeno con la proteína MHCII en su superficie. La célula CD4 interactúa con este antígeno a través de su receptor de célula T y se activa. Esto contribuye a la ineficacia de las vacunas inactivadas para producir una respuesta citotóxica Te. (Levinson, 2002)

[0023] Las regiones variables tanto de las cadenas L y H tienen tres secuencias de aminoácidos altamente variables (o hipervariables) en la porción aminoterminal que constituye el sitio de unión del antígeno. Este sitio está formado únicamente por 5 a 10 aminoácidos en cada región hipervariable. La unión entre antígeno y anticuerpo implica fuerzas electrostáticas y de van der Waals. Además se forman enlaces de hidrógeno e hidrofóbicos entre el antígeno y las regiones hipervariables del anticuerpo. La especificidad o "singularidad" de cada anticuerpo se encuentra en la región hipervariable; esta región representa la huella digital del anticuerpo.

[0024] La porción aminoterminal de cada cadena L participa en el enlace del antígeno. La porción carboxiterminal contribuye al fragmento Fe. El fragmento Fe (producido por el despegamiento proteolítico de la región bisagra de la molécula del anticuerpo que separa los sitios de enlace de antígeno del resto de la molécula o el fragmento Fe) expresa las actividades biológicas de la región constante, específicamente la fijación de complemento. Las cadenas H son diferentes para cada una de las cinco clases de inmunoglobulina. Las cadenas pesadas de IgG, IgA, IgM, IgE e IgD se designan y, a, µ, e y d, respectivamente. La clase de inmunoglobulina IgG opsoniza los microorganismos; así, esta clase de lg (inmunoglobulina) mejora la fagocitosis. (Hoffman, Ronald, Et al, Hematology Basic Principies & Practice, ch. 36 & 39 (3a ed. 2000)) (Levinson, Warren, Medical Microbiology & Immunology, ch. 59 & 63 (7a ed. 2002)). Los receptores de la cadena H y de lgG se encuentran en la superficie de los PMN y los macrófagos.

IgM no opsoniza los microorganismos directamente porque no hay receptores en la superficie del fagocito para la cadena H µ. Sin embargo, IgM activa el complemento y la proteína C3b puede opsonizar porque existen sitios de enlace para C3b en la superficie de los fagocitos. (Levinson, 2002) lgG e IgM son capaces de iniciar una cascada de complementos. De hecho, una sola molécula de IgM puede activar el complemento. La activación del complemento por parte de IgG requiere dos moléculas IgG enlazadas de forma cruzada (subclases lgG1 , lgG2 o lgG3, lgG4 no tiene actividad de complemento). También existen varias moléculas no inmunológicas, como la endotoxina bacterial, que pueden activar el sistema de complemento directamente.

[0025] El sistema de complementos consta de aproximadamente veinte proteínas que se encuentran normalmente en suero. El término "complemento" indica la forma en que estas proteínas complementan o aumentan otros componentes en el sistema inmunológico, como anticuerpos e inmunoglobulina. La cascada de complementos tiene tres efectos inmunológicos importantes: (1) lisis de microorganismos, (2) generación de mediadores que participan en la inflamación y atraen los PMN y (3) opsonización.

[0026] La cascada de complementos sucede mediante una de tres rutas: (1) clásica, (2) lectina y (3) alternativa. (Prodinger, Wm., et. al., Fundamental Immunology, ch. 29 (1998)) La figura 1 representa un diagrama de estas rutas. La línea punteada muestra que ha ocurrido el despegamiento proteolítico de la molécula que se encuentra en la punta de la flecha. Una línea sobre un complejo indica que es activo enzimáticamente. Aunque el fragmento grande de C2 se cataloga de forma intercambiable como C2a o C2b, por convención, aquí los fragmentos pequeños se designan como "a" y todos los fragmentos grandes como "b". Por lo tanto, la C3-convertasa es C4b,2b. Hay que notar que las proteasas asociadas con la lectina que enlaza la mañosa despegan C4 así como C2. Cada una de estas rutas lleva a la creación del Complejo de Ataque de Membranas (MAC).

[0027] Una vez que el anticuerpo está pegado a un componente específico de un virus o una bacteria, el MAC es capaz de perforar la cubierta protectora del microorganismo y permitir que los electrolitos y el plasma de la sangre penetren el microorganismo, al mismo tiempo que proporciona un medio para egresar los componentes estructurales internos del microorganismo.

[0028] En la ruta clásica, los complejos antígeno-anticuerpos activan C1 para formar una proteasa, que despega C2 y C4 para formar un complejo C4b,2b. C1 está compuesto por tres proteínas: C1q, C1r y C1s. C1q está compuesta por 18 polipéptidos que se enlazan a la porción Fe de IgG e IgM. Fe es multivalente y puede crear enlaces cruzados entre varias moléculas de inmunoglobulina. C1s es una proenzima que se despega para formar una proteasa activa. Es necesario tener calcio como cofactor en la activación de C1. Además, la activación de C1 requiere de un acoplamiento de puntos múltiples de al menos dos cabezas globulares de C1q a los dominios Fe de IgG e/o IgM. Los cambios inducidos en C1q con respecto al enlace de inmunoglobulinas Fe múltiples se transmite a las subunidades C1 rs, resultando en una autoactivación proteolítica del dímero C1r, que entonces activa proteol {ticamente o despega C1. Como se vio anteriormente, el C1s activado posee el sitio catalítico para el empalme proteolítico de C4 y C2. Se produce un complejo de enzima, C4b,2b. Este funciona como una C3-convertasa, que despega moléculas C3 en dos fragmentos, C3a y C3b. C3b forma un complejo con C4b y C2b, produciendo una enzima nueva, (C4b,2b,3b) que es una convertasa de C5.

[0029] En la ruta de lectina, la lectina de unión del mañano (MBL o proteína de unión de mañosa) se une a la superficie de los microbios que extraen el mañano. MBP es una lectina de tipo C en plasma cuya estructura es similar a la de C1q, y que se une a los receptores de C1q mejorando la fagocitosis. La mañosa es una aldohexosa que se encuentra en la superficie de varios microorganismos. El primer componente de la ruta de lectina se llama proteína de unión de mañosa (o mañano) (MBP). Un dominio de reconocimiento de carbohidratos en C-terminal tiene afinidad por N-acetilglucosamina y confiere la capacidad para que MBP opsonice directamente los microorganismos que extraen las capas de la superficie que son ricas en mañosa. En la sangre, MBP circula como un complejo estable con una proenzima parecida a C1 r y una proenzima parecida a C1s (designadas serina proteasa asociada con MBP, o MASP-1 y MASP-2, respectivamente). El complejo de MBP de MASP-1 y MASP-2 se une a la superficie de carbohidratos adecuada. Esto produce un cambio de conformación en la proteína MBP que lleva a la autoactivación de MASP-1 por una división interna del péptido que convierte MASP-1 en una serina proteasa activa. Al igual que C1r, la MASP-1 activa divide MASP-2 activándola. La MASP-2 activa muestra la capacidad para activar de forma proteolítica tanto D4 como C2 para iniciar el ensamble del complejo de enzimas C4b,2b (C3-convertasa). Al igual que con la ruta clásica, esto lleva a la producción de C5-convertasa

[0030] En la ruta alternativa, muchas estructuras no relacionadas de la superficie de la célula, como lipopolisacáridos bacteriales (endotoxina), las paredes de la célula fúngica y las envolturas virales, pueden iniciar el proceso mediante el enlace de C3(H2O) y el factor B. Este complejo es despegado por una proteasa, el factor D, para producir C3b,Bb, que actúa como C3-convertasa para generar más C3b. A diferencia de la cascada secuencial de enzimas de la ruta clásica, la ruta alternativa usa una retroalimentación positiva; el producto principal de activación, C3b, actúa como cofactor para C3b,Bb, que también es responsable de su propia producción. Así, la ruta alternativa se prepara constantemente para una activación explosiva de C3. La tasa de activación de C3 está regida por la estabilidad del complejo de enzimas C3b,Bb. La proteolisis del factor B por el factor D produce un fragmento pequeño (Ba) y un fragmento grande (Bb). El fragmento más grande Bb se combina ya sea con C3(H2O) o C3b. Mediante un sitio catalítico en Bb, el complejo C3(H2O),Bb puede convertir C3 de forma proteolítica en C3a y C3b. El C3b naciente generado por este mecanismo es capaz de enlazar factor B adicional. Por lo tanto, la ruta de complemento alternativa tiene al menos dos circuitos de retroalimentación positiva que mejoran la producción de C3b. Como se muestra en la figura 1 , esta ruta también lleva a la producción de C5-convertasa.

[0031] Para cada ruta,- la C5-convertasa (C4b,2b,3b o C3b,Bb,C3b) despega C5 en C5a y C5b. C5b se enlaza a C6 y C7 para formar un complejo que interactúa con C8 y C9, produciendo finalmente MAC (C5b,6,7,8,9). (Hoffman, 2000)

[0032] No obstante qué ruta de complementos se active, el complejo C3b es una molécula central para la cascada de complementos. Inmunológicamente, C3b desempeña tres roles: 1. combinación secuencial con otros componentes complementos para generar C5-convertasa, la enzima que lleva a la producción de MAC (C5b,6,7,8,9). 2. opsonización de microorganismos. Los fagocitos tienen receptores para C3b en su superficie celular. 3. enlace a sus receptores en la superficie de las células B activadas, que mejora en gran parte la producción de anticuerpos. (Parham, Peter, The Immune System, cap. 7 (2a ed. 2004)) La respuesta humoral implica ciertos reguladores de este sistema, como el Factor H Complemento, que son vulnerables a la explotación por parte del VIH. Cualquier microorganismo que tenga la capacidad para limitar la actividad de la cascada de complementos en teoría podría protegerse a sí mismo contra la rama humoral del sistema inmunológico. (Stoiber, Herbert, "Role of Complement in the control of HIV dynamics and pathogenis", Vaccine 21:S2/77-S2/82 (2003)) Así, la cascada de complementos representa un talón de Aquiles de la rama humoral.

Interacción del VIH con la Respuesta Humoral

[0033] Los retrovirus pueden activar el sistema de complementos ante la ausencia de anticuerpos. (Haurum, J., AIDS, Vol. 7(10), pp. 1307-13 (1993)) Se ha descubierto que la activación del complemento por parte de las glicoproteínas de envoltura del VIH es mediada por el enlace de MBP a los carbohidratos en la proteína natural de la envoltura producida en las células infectadas por el virus, así como en las proteínas de envoltura recombinantes glicosilatadas. (Haurum, 1993)(Speth, C, Immunology Reviews, Vol. 157, pp. 49-67 (1997)) La activación de la ruta de complementos clásica y la ruta de lectina por las envolturas del retrovirus puede ser iniciada por el enlace de MBP a las cadenas laterales de los carbohidratos de las glicoproteínas de envoltura. Se ha demostrado que la proteína de transmembrana del VIH-1, gp41, está relacionada de forma no covalente con gp120. El componente del complemento, C1q, también se enlaza con gp41. En la parte externa a la célula (ectodominio) de gp41 , tres sitios (aa 526-538; aa 601-613 y aa 625-655) enlazan tanto gp120 como C1q. Así, C1q y gp120 son homólogos tanto estructural como funcionalmente. La interacción entre gp41 y C1q depende del calcio, a diferencia de la asociación de gp41 y gp120, que es independiente del mismo.

[0034] Cuando el VIH detona las rutas clásica y de lectina de forma independiente de los anticuerpos, aumenta la infección de las células positivas de receptor del complemento por VIH. El enlace de C1q a gp41 puede facilitar la infección de distintas formas. C1q se enlaza directamente a las células infectadas por el VIH que también están infectadas con VIH-1. C1q retiene la capacidad para enlazarse al receptor de C1q, también conocido como el receptor de colectina. Además, gp41 interactúa directamente con el C1q que está anclado en la membrana de plasma de los macrófagos. En ambos casos, el VIH tiene la oportunidad para tener contacto con las células de manera independiente de CD4 y mediado por C1q.

[0035] La homología de gp120 y C1q expone la posibilidad de que gp120 pueda ¡nteractuar directamente con el receptor de C1q, y por lo tanto facilitar la entrada del VIH en los macrófagos en una forma independiente de CD4. (Stoiber, Heribert, European Journal of Immunology, Vol. 24, pp. 294-300 (1994)) Los anticuerpos a gp120 son capaces de reaccionar de forma cruzada con C1q y pueden ser responsables, al menos en parte, de la tan baja concentración de C1q en los pacientes con VIH-1. C1q es uno de los factores responsables de la aclaración de los complejos inmunológicos insolubles, y su ausencia puede contribuir a las tan altas concentraciones de complejos inmunológicos insolubles que se han notado en individuos infectados con VIH. (Procaccia, S., AIDS, Vil. 5, p. 1441 (1991)) La hipocomplementemia que caracteriza la enfermedad del VIH está correlacionada con las infecciones oportunistas de VIH relacionadas y las malignidades virales relacionadas.

[0036] Los reguladores de la actividad de los complementos pueden encontrarse agrupados con las membranas de plasma, mientras que otros circulan libremente en el plasma y la linfa humanos. Muchos reguladores de la actividad de los complementos (RCA) se han caracterizado y prácticamente cada paso de las tres rutas está sujeto a controles positivos y negativos. Existen tres complejos enzimáticos (convertasas C3, convertasas C5, complejo MAC) que son focales dentro de la cascada de complementos y están sujetos a varios inhibidores o catalizadores.

[0037] Varias proteínas que controlan las rutas de activación de complementos circulan en el plasma de forma tan libre como moléculas solubles, y pueden ya sea controlar la activación de C3 en la fase de fluido o inhibir la formación de MAC en las superficies celulares. Se ha demostrado que los reguladores de complementos, como el Factor H y las proteínas tipo Factor H de bajo peso molecular, median esta función. El Factor H interactúa con gp120, mejorando la formación de sincitio y la disociación inducida del CD4 soluble (sCD4) del complejo de glicoproteína de la envoltura (env). El Factor H sólo enlaza el gp120 activado después de que ha atraído CD4, sugiriendo que el sitio de enlace está escondido dentro del complejo env, y queda expuesto únicamente después de la interacción de gp120 con CD4. (Pinter, C, AIDS Research in Human Retroviruses, Vol. 11 , (1995)) La molécula de gp120 se enlaza al receptor CD4 en las células auxiliares T. Entonces el virus se fusiona con la célula T. El dominio de fusión de localiza en gp41. Al momento de la fusión el fragmento de gp120 se libera. Ei ectodominio de gp41 se expone después de liberar gp120. Los sitios de enlace para C1q y el factor H de gp41 se desenmascaran.

[0038] El VIH activa los sistemas de complementos humanos aún cuando no hay ciertos anticuerpos. (Stoiber, H. J. Ann. Rev. Immunology, Vol. 15, 649-674 (1997)) Esto produciría la desactivación viral si el complemento estuviese libre de obstáculos. En caso de estar libre de obstáculos, el proceso del complemento produciría complejo de ataque a la membrana (MAC), detonando la virolisis. Sin embargo, el VIH evita la virolisis mediante la incorporación a su estructura de varias moléculas del huésped (por ejemplo, DAF/CD55) que regulan el complemento. El VIH incluye estas moléculas en la membrana del virus al brotar de las células infectadas, o apegándose a las estructuras de gp41 y gp120. (Stoiber, H., J. Ann. Rev. Immunology, Vol. 15, 649-674 (1997)) Esta interacción con los componentes del complemento permite que el VIH aproveche los componentes del complemento para mejorar la ineficacia, la localización folicular y ampliar su rango de células objetivo. Al mismo tiempo, el VIH se defiende contra la rama humoral.

[0039] Las proteínas como el Factor H y CR1 tienen actividades tanto de cofactor como de aceleración de la destrucción en las convertasas C3. (Stoiber, H. J. Ann. Rev. Immunology, Vol. 15, 649-674 (1997)) La integridad de C3b es esencial para que la cascada de complementos termine en la lisis celular. C3b es separado rápidamente por una proteasa serina (Factor 1-CF1 complemento) después de la interacción con los receptores de complemento adecuados. Las proteínas que median esta reacción poseen actividad de cofactor para CF1. Algunas proteínas regulan la activación del complemento mediante la inhibición del ensamble y/o favoreciendo la disociación de las enzimas que generan C3b y C4b (convertasas). Esta actividad se denomina aceleración de la descomposición y es característica de la molécula de la proteína CD55 (DAF).

[0040] El factor H que carece de suero lisará el VIH y las células infectadas, pero no las células que no están infectadas. (Stoiber, H., J. Exp. Med., 183:307-310 (1996)) En presencia del Factor H, se ha demostrado que la lisis del VIH sucede cuando el enlace del Factor H es inhibido por un anticuerpo monocional dirigido a un sitio de enlace de Factor H en gp41. Sin embargo, hasta la fecha, no hay indicación alguna de cómo implementar este conocimiento de la relación del VIH y el Factor H al complemento humano.

Arte Relacionado

[0041] A pesar de enormes esfuerzos, no existe una vacuna curativa para el VIH. Los inventores se han enfocado en varios pasos del ciclo de vida del VIH. Hasta la fecha, las investigaciones no han descubierto una composición que promueva una respuesta inmunológica eficaz contra el retrovirus inmunosupresivo VIH-1. La mayoría de las vacunas VIH utilizan porciones de las envolturas de las glicoproteínas de superficie (gp160, gp120 y gp41) del virus para tratar de inducir la producción de anticuerpos neutralizantes contra las puntas de la envoltura del virus. (Johnston, et al., 2001) Algunos han logrado producir altos títulos de anticuerpos neutralizantes. El razonamiento que respalda este enfoque es que los anticuerpos que se enlazan a estas glicoproteínas neutralizarían el virus y evitarían la infección. Entonces, un sistema inmunológico en funcionamiento podría activar el sistema de complementos, que iniciaría una cascada hacia la lisis y destruiría el virus. Sin embargo, la discapacidad de la respuesta humoral descrita con anterioridad limita la eficacia de estas vacunas. Existen varias drogas o composiciones (AZT, ddl, ddC, d4T y 3TC) que inhiben la transcripción inversa. Estos análogos dideoxynucleoside 2',3' pueden ser eficaces contra ciertas presiones, pero son vulnerables antes la mutabilidad genómica del VIH. (Deeks, Steven, The Medical Management of AIDS, Cap. 6 (6a ed. 1999)) Estos medicamentos también presentan problemas de toxicidad, costo, regímenes complejos de tratamiento, interacciones entre las drogas y resistencia a las drogas.

[0042] El enfoque en las proteínas invariantes presenta la ventaja de evitar problemas de mutabilidad genética. Algunos inventores han buscado desarrollar composiciones que interfieren con el proceso de fusión viral con la membrana celular, o "inhibidores de entrada". Sin embargo, un gran número de estos esfuerzos están enfocados en el receptor CD4 o el correceptor CCR5. Algunos esfuerzos, como el U.S. Pat. No. 6,060,065 a Barney, et al., revelan el uso de un péptido que pretende bloquear la fusión del virión VIH; no se buscaba una respuesta inmunológica. De forma similar, la U.S. Pat. No. 6,747,126 a Eckert et al., proporcionó péptidos que pretendían interferir con el proceso de fusión. Sin embargo, sigue existiendo una necesidad de contar con composiciones inmunológicas y métodos que busquen estimular cada elemento de las respuestas inmunológicas tanto celular como humoral al proceso de fusión.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Introducción

[0052] La presente invención es una composición inmunogénica basada en la proteína de fusión de subunidades del VIH. Es posible usar tanto la forma madura como la inmadura de la proteína. Asimismo, la secuencia genética que codifica la proteína de fusión puede usarse también para producir incorporación viral o bacterial recombinante o una incorporación expresada en ARN mensajero.

[0053] Además de las funciones inmunológicas que se describieron anteriormente, otra función es la creación de una "memoria" de un antígeno. Una exposición posterior al mismo antígeno puede provocar una respuesta pronta más eficaz. Esta memoria es creada por los linfocitos de antígeno específico. Así, los linfocitos de memoria, junto con otras células y otros factores, proporcionan protección inmediata en el tejido periférico y montan respuestas de recuerdo en los órganos linfoides secundarios. Al ser activados, los linfocitos proliferan, y esto aumenta la población de clones de linfocitos de antígeno específico como parte de la respuesta inmunológica. Los linfocitos de antígeno específico nuevos serán ya sea células efectoras o células de memoria que están disponibles para responder en caso de una exposición posterior. La memoria inmunológica permite el uso de composiciones inmunogénicas como vacunas.

[0054] El virión del VIH tiene una estructura icosaédrica, o de 20 lados con 72 puntas de glicoproteínas en la superficie externa. Como se mencionó antes, gp41 media la fusión entre las membranas viral y celular. La glicoproteína gp41 perfora la bicapa lípida que comprende el virión del VIH. La partícula de la gp41 está menos glicolizada (tiene menos azúcar) que su compañera, la proteína gp120. También es menos mutagénica. Un área de la glicoproteína gp41 se parece a las proteínas F de los paramixovirus, como el sarampión y la parotiditis infecciosa y se conoce como el dominio fusogénico (área de agrupamiento de la membrana lípida del virión del VIH a la membrana lípida de la célula huésped). (Weissenhm, W., Nature, Vol. 387, pp. 426-430 (1997)) La molécula de la gp41 tiene áreas de alta conservación entre diferentes tensiones del VIH. De forma particular, la proteína F es menos mutagénica que otras secuencias del VIH. Por lo tanto, la proteína F es atractiva para su uso en una vacuna de subunidades.

[0055] La función de la proteína gp41 fue esclarecida recientemente. Inicialmente, la proteína F de gp41 evierte, dando como resultado un cambio de conformación de la estructura que permite que la proteína F perfore la membrana de la célula huésped. La glicoproteína gp 41 , cuyo otro extremo está anclado en la superficie viral, se pliega por el medio y junta la membrana de la célula huésped con la membrana viral. El resultado es una yuxtaposición de ambas membranas, produciendo su fusión y abriendo la célula huésped al virus. (Harrison, 1999) La formación detonadora de la conformación fusogénica de la proteína de envoltura del virus parece ser un mecanismo general de infección por varios virus envueltos. (Hughson, 1997)

[0056] Antes de brotar a través de la membrana de la célula huésped, la gp41 (que incluye el dominio F o fusogénico) se asocia con la proteína precursora esencial viral gag en el virión inmaduro, regulando la capacidad del virión para fusionarse con las células huésped, retrasando dicha fusión hasta que se da una maduración completa. (Aiken, 2003) Así, tanto el paso inicial como el final de la replicación viral son controlados por la gp41.

[0057] Dentro de la gp41 existe un dominio a-hélico compuesto por un trímero de dos péptidos que interactúan y que corresponde a la proteína F. La estructura de los cristales de este complejo es un conjunto de seis hélices compuesto por los péptidos N36 y C34. Tres hélices N36 forman un trímero interior de serpentines serpenteados paralelos, mientras que tres hélices C34 se empacan de forma oblicua antiparalalela en surcos hidrofóbicos altamente conservados en la superficie de este trímero. La estructure muestra una sorprendente similtud con la conformación con pH bajo inducido de la hemaglutinina de la influenza, y representa el núcleo de la gp41 activa en la fusión. (Chan, 1997)

[0058] La proteína F sigue un proceso de maduración como lo hacen la mayoría de las proteínas virales. Todas las proteínas F maduras e inmaduras reproducibles pueden usarse para la presente invención. La proteína F inmadura puede aislarse de los aislados virales usando una de las diversas metodologías aquí descritas, o puede derivarse usando métodos dirigidos a los ácidos nucleicos.

B. Composiciones de las Subunidades

[0059] El presente inmunogénico de subunidades está compuesto por una proteína o porciones de la misma o las secuencias genéticas que codifican la proteína o los segmentos de la misma para crear una respuesta inmunológica y una memoria inmunológica. En la presente invención la respuesta inmunológica deseada es dirigida a la proteína de fusión de la superficie crítica del VIH, o a porciones de la misma, como los péptidos N36 y C34. Es de importancia que la composición debe presentarse de forma adecuada al sistema inmunológico. El aislamiento y el uso de ácidos nucleicos, péptidos y proteínas son familiares a aquéllas personas que tienen habilidades ordinarias en este arte, y como se describe aquí.

[0060] Una de las ventajas de una composición de subunidades es la falta de ineficacia en las aplicaciones terapéuticas. Por lo tanto, las composiciones de subunidades pueden servir cuando un virus es virulento en extremo, como sucede con el VIH. Algunos virus como el VIH sufren mutaciones profundas y por lo tanto una cepa atenuada que se use en una vacuna o terapia puede sufrir una reversión espontánea hacia una cepa más virulenta. Por lo tanto, con el VIH el uso de vectores virales vivos sería arriesgado. Asimismo, es posible usar composiciones de subunidades o vacunas cuando el virus no puede cultivarse de forma conveniente. Las composiciones de subunidades pueden producirse rápidamente y de forma relativamente barata.

[0061] Por ejemplo, actualmente existe una vacuna de subunidades disponible que usa el antígeno de la superficie del virus de la hepatitis B que se obtiene por medio de la expresión de un gen clonado en células de levadura. Esta vacuna se ha utilizado con éxito en Taiwán y parece haber reducido el número de casos de cáncer primario de hígado en niños pequeños. (Wagner, 1999)

[0062] La administración directa de una proteína no induciría una respuesta mediada por las células de la misma forma que lo haría una vacuna de virus vivo. Sin embargo, una de las ventajas de una vacuna de subunidades sería la falta de ineficacia potencial, ya sea poca en el caso de una cepa atenuada o grave en el caso de tensiones virulentas. Además, la presente invención está destinada a usarse en conjunto con estimulantes inmunológicos y otras composiciones inmunogénicas.

[0063] Una fuerte estimulación de las células B y una respuesta de los anticuerpos resultan evidentes contra todas las proteínas principales del VIH poco tiempo después de la infección. (Goudsmit, 1988) Debido a razones desconocidas, esto no lleva a la producción de anticuerpos neutralizantes eficaces. Por el contrario, estos anticuerpos pueden aumentar la respuesta del VIH por parte de células distintas a los linfocitos CD4, por lo tanto promover una localización más eficaz en las células que presentan antígeno (APC), debido a la deposición de fragmentos de complementos en la superficie del virus. (Stoiber, 1997) Las células dendríticas foliculares pueden jugar un papel importante en la conversión de los anticuerpos neutralizantes en anticuerpos de mejora. Hasta ahora, los esfuerzos que se han realizado para generar anticuerpos neutralizantes por vacunación han resultado infructuosos. (Hecht, Frederick., The AIDS Knowledge Base, Cap. 22 (3a ed. 1999)

[0064] Así, la composición de la presente invención incluye un método para inducir una respuesta inmunológica en un ser humano u otro animal. Las referencias generales a "animales" incluyen al ser humano. El método comprende la preparación de la composición y su administración a un animal capaz de montar una respuesta inmunológica humoral o celular. Es posible detectar una respuesta inmunológica usando métodos comunes de medición conocidos en el arte. La presente invención puede ser utilizado para desarrollar herramientas de laboratorio y realizar investigaciones de la respuesta inmunológica. Además, esta invención ayudará en el desarrollo de una vacuna para ser administrada a un sujeto infectado por el VIH o para producir una respuesta inmunológica en un sujeto que no está infectado, pero para quien se busca una respuesta inmunológica.

C. Método de Preparación

[0065] La presente invención contempla varios métodos de desarrollo, preparación y administración. Se espera que dichos métodos se seleccionen con base en su eficacia para la presión particular y la respuesta del animal sujeto. Como se muestra en la figura 2, esta composición de subunidades puede clasificarse, para efectos de preparación, como aislamiento de proteínas o pépl?dos, expresión del ARN mensajero o expresión del ácido nucleico ADN/ARN. Así, la proteína F o de fusión incluye la proteína, péptidos como N36 y C34 o expresiones genéticas o porciones de las mismas.

[0066] Por lo tanto, la presente invención puede ser preparada usando uno o más de los diversos métodos disponibles para quienes trabajan en este campo, incluyendo pero no limitado a: 1. Purificación y aislamiento de la proteína de fusión del VIH 2. Clonación del ARN mensajero y expresión de la proteína de fusión a una bacteria adecuada, como escherichia coli, levadura o virus, O 3. Clonación de ADN/ARN desnudo o recombinante y expresión de la proteína de fusión a una bacteria adecuada, como escherichia coli, levadura o virus. (Arotei, 1993) Las células que presentan antígeno toman proteínas exógenas mediante la fagocitosis, que lleva a la presentación de la respuesta inmunológica e inmunogénica. En referencia a la lista anterior, la incorporación 1 depende de los fragmentos de proteína, mientras que las incorporaciones 2 y 3 dependen de la tecnología recombinante y los ácidos nucleicos. Asimismo, las incorporaciones 2 y 3 pueden incluir la fabricación sintética in vitro del ácido nucleico. (Aroeti, 1993) C.1. Composiciones con Base de Proteínas

[0067] Es posible aislar la proteína de fusión a partir de una sola partícula viral o un cultivo viral. En el caso de la partícula, se puede usar la degradación enzimática (proteolítica). Por ejemplo, es posible aislar una proteína F madura a partir de partículas virales degradando y digiriendo enzimáticamente las partículas virales maduras en componentes de proteínas individuales. "Purificación" simplemente significa que la proteína está suficientemente libre de otras subunidades celulares o contaminantes para permitir el uso terapéutico. La composición no tiene que ser completamente pura. La proteína de fusión también puede ser aislada de una cultura viral. Cada proteína de la estructura viral se produce in vivo en cantidades que superan las cantidades necesarias para la replicación viral. Por lo tanto, cada proteína viral puede ser aislada y separada de los aislados virales de acuerdo en el tamaño característico de dicha proteína, su forma, sus características de solvencia, su potencial electrostático, su densidad y/o flotabilidad y tasa de sedimentación en varios medios. Por lo tanto, este enfoque implica el uso de fragmentos de proteínas específicas o péptidos para provocar una respuesta inmunológica.

C.2. Composiciones con Base de Ácido Nucleico

[0068] En general, las composiciones con base de ácido nucleico pueden comprender ADN/ARN desnudo, ADN/ARN recombinante o ARN mensajero. Una composición basada en ADN desnudo usaría el ADN del antígeno viral que codifica la proteína de fusión a la que se la han quitado las histonas (pequeñas proteínas cromosómicas sin doblar) o la proteína, generalmente mediante su exposición a detergentes o fenoles. El ADN recombinante es un ADN producido mediante ingeniería genética que se crea recombinando fragmentos de ADN de diferentes organismos, como se detalla más adelante. Es posible aislar, purificar y ampliar el ADN/ARN o el ARNm para ambas incorporaciones usando procedimientos conocidos en el arte, y descritos parcialmente en el presente documento.

[0069] En general, las composiciones inmunogénicas o las vacunas basadas en ADN/ARN emplean los genes de los antígenos virales en lugar de un aislamiento del antígeno mismo. Las composiciones basadas en ácido nucleico pueden emplear una secuencia genética para la proteína F del VIH que producirá proteína(s) F incapaces de completar los pasos finales de la maduración, que se dan durante y después de la integración a toda la partícula viral. Esta incorporación no produciría un virión completo de VIH,' así que no se realizaría una proteína F completamente madura. Sin embargo, las enzimas de la célula huésped se glicosilatarían y modificarían la estructura terciaria de la proteína de la misma forma que sucedería la modificación de la proteína en un individuo infectado con VIH. Del mismo modo, en una incorporación, la proteína de fusión o el fragmento inmunogénico de la misma podría seleccionarse del grupo de segmentos de genomas que codifican las secuencias de la proteína de fusión. Es preferible que la cepa del VIH corresponda con la cepa de mayor preocupación, ya sea de la infección o la probabilidad de exposición.

[0070] Además, como se describe más adelante, las vacunas y las composiciones inmunogénicas basadas en ARNm pueden ser un concepto alternativo al uso de ADN/ADN desnudo o la codificación de la secuencia del ADNr para la proteína. El ARN mensajero es un intermedio entre ambos, y puede usarse para transfectar las células y someterse a una traducción dentro de una célula huésped para producir las proteínas virales en cuestión.

C.2.1 Aislamiento del ADN y del ARN

[0071] El aprovisionamiento del (los) ácido(s) nucleico(s) requiere de tres pasos básicos: ( ) lisis de las células para exponer los ácidos nucleicos preferidos para el procesamiento; (2) separación de los ácidos nucleicos de otros componentes celulares y (3) recuperación del ácido nucleico en forma purificada. (Nicholls, Desmond, An Introduction to Genetic Engineering, Cap. 3 (2a ed. 2002)) "Purificación" significa simplemente que el ácido nucleico está suficientemente libre de otros contaminantes de subunidades de células para permitir el uso terapéutico.

[0072] Es posible usar una gran variedad de modalidades para recuperar los ácidos nucleicos. Muchas son bastante simples y requieren sólo algunos pasos, pero la norma en la industria es el uso de procedimientos de purificación más complejos que involucran diferentes etapas. Existen paquetes disponibles comercialmente que están listos para permitir la purificación de ácidos nucleicos de toda una gama de fuentes.

[0073] I primer paso en cualquier protocolo de aislamiento es perturbar el material inicial. El método usado para abrir las paredes de las células debe ser lo más suave posible y de preferencia debe utilizar degradación enzimática del material de la pared celular y lisis detergente de las membranas celulares. Si se necesitan métodos más vigorosos de perturbación de las células, se corre el peligro de desviar las moléculas grandes de ADN y esto puede dificultar la producción de moléculas recombinantes representativas durante el procesamiento subsiguiente.

[0074] Después de la perturbación de la célula se retiran las proteínas celulares. Con frecuencia se usa fenol o una mezcla de fenol y cloroformo en el(los) procedimiento(s) de extracción. Durante la centrifugación para separar las fases, las moléculas de las proteínas se dividen en la fase del fenol y se acumulan en la ¡nterfaz. Debido a su hidrofilicidad inherente, los ácidos nucleicos permanecen sobre todo en el espacio acuoso superior y pueden ser precipitados de la solución usando isopropanol o etanol.

[0075] Si se requiere una preparación de ADN, se puede usar la ribonucleasa de la enzima (RNase) para digerir el ARN en preparación. Si se necesita ARNm para la síntesis de ADNc, se puede realizar otra purificación usando oligo(dT)-celulosa para enlazarlo con los multiflagelos (A) de los ARNm eucarióticos. Esto da un enriquecimiento substancial del ARNm y permite retirar el ADN, el ARNr y el ARNt más contaminantes.

[0076] Con frecuencia se usa la centrifugación del gradiente para aislar el ADN, particularmente plásmido (ADNp). El ADN se disuelve en una solución de cloruro (Cl) de cesio (Cx) y se hace girar a una velocidad alta en una ultracentrifugadora. Con el tiempo (en algunos casos hasta 48 horas) se forma un gradiente de densidad. El pDNA forma una banda o línea fácilmente identificable en una posición en el tubo centrifugador. Esta banda carece de contaminantes celulares y puede ser retirada. Por medio de diálisis, se retira el CsCI para obtener una preparación pura de pDNA. Es posible usar cromatografía con exclusión del tamaño como alternativa a la ultracentrifugación. Sin embargo, existen muchos ADN plásmidos disponibles a nivel comercial. (Nicholls, 2002)

[0077] Se puede lograr una amplificación de una secuencia de ADN preferida mediante la técnica de amplificación enzimática o PCR. (Nicholls, 2002) La técnica de PCR se caracteriza por su simplicidad, su elegancia y su alta especificidad, y ha reemplazado la metodología tradicional de clonación. En el proceso de la PCR se calienta el dúplex del ADN, desnaturalizando y destrenzando la doble hélice y separando los cordones. Cada cordón es copiado por una polimerasa de ADN. El proceso se repite varias veces y resulta en un aumento exponencial de la cantidad de copias.

C.2.2. Tecnologías Recombinantes

[0078] Los métodos que se usan para producir ADN recombinante son conceptualmente directos y conocidos en el arte. Los genes de la proteína de fusión del VIH pueden ser modificados en el ADN de un portador, como el escherichia coli; la figura 3 presenta una lista de portadores sugeridos. Como se muestra en la figura 4, algunos portadores bacteriales pueden, incluir ADNr por plásmido, integración cromosómica o una combinación. Como se especifica en la figura 5, los portadores virales pueden soportar tecnología recombinante por integración cromosómica, inserción de proteínas en el recubrimiento viral o una combinación de ambos. Cuando el portador se reproduce, el inmunógeno se propaga si éste se inserta en el cromosoma huésped. El ADN plásmido puede ser sujeto de replicación dentro de una célula que no se replica. El corte o el aislamiento de los genes con enzimas de restricción se realiza de la forma conocida que se describe en el presente documento.

Preparación del ADNr

[0079] La electroforesis permite separar, identificar y purificar los fragmentos de ADN. La porosidad de la matriz determina el grado de separación alcanzado. En este campo es común que se usen dos tipos de gelatina, agarosa y poliacrilamida. La agarosa, que se extrae del alga marina, está disponible comercialmente en polvo, que se derrite en un tampón en una concentración adecuada. Al enfriarse, la agarosa se cuaja o gelatiniza. Las gelatinas de poliacrilamida se usan para separar moléculas pequeñas de ácido nucleico porque el tamaño de los poros de la poliacrilamida es más pequeño que los de la agarosa. La poliacrilamida puede separar las moléculas de ADN que difieren en longitud por un solo nucleótido. Se puede lograr la electroforesis colocando muestras de ácido nucleico en una gelatina y aplicándole un potencial eléctrico. El ADN contiene grupos de fosfatos con carga negativa y por lo tanto migrará hacia el electrodo positivo. Cuando un colorante marcador, generalmente azul bromofenol (agregado a la muestra antes de cargarla), llega al final de la gelatina se retira el potencial eléctrico. Los ácidos nucleicos en la gelatina pueden visualizarse pintándolos con el colorante intercalado bromuro de etidio y examinándolos bajo una luz ultravioleta. (Nicholls, 2002). Es posible separar los grandes fragmentos de ADN que contienen hasta 100,000 pares de base usando otro proceso conocido como electroforesis de gelatina pulsada.

[0080] La electroforesis de gelatina de campo pulsada (PFGE, por sus siglas en inglés) y la electroforesis de gelatina simple permiten separar los fragmentos de ADN de acuerdo al tamaño: cuanto menor sea el fragmento, más rápida será la migración. La velocidad general de migración y el rango óptimo del tamaño para la separación están determinados por la naturaleza química de la gelatina y por el grado de su capacidad para establecer enlaces cruzados. Las gelatinas que tienen muchos enlaces cruzados optimizan la separación de fragmentos pequeños de ADN. El colorante bromuro de etidio forma un aducto fluorescente al unirse al ADN. Las gelatinas permiten aislar pequeñas cantidades de fragmentos separados de ADN. Este colorante se une entre las bases del ADN (se intercala) y fluoresce en color naranja cuando se le ilumina con luz ultravioleta. (Nicholls, 2002) Es posible identificar un fragmento específico de ADN mediante sondas que contienen secuencias complementarias.

[0081] Todos los métodos de electroforesis dependen de la naturaleza polianiónica de los ácidos nucleicos (ARN y ADN, de un solo cordón y de cordón doble) en pH neutro, es decir, que los ácidos nucleicos llevan varias cargas negativas en los grupos de fosfatos. Esto significa que las moléculas migrarán hacia el electrodo positivo cuando se les coloque dentro de un campo eléctrico. A medida que las cargas negativas se distribuyen uniformemente a lo largo de la molécula de ADN, la relación entre carga y masa permanece constante y por lo tanto la movilidad depende de la longitud de los fragmentos. De preferencia, la técnica debe ejecutarse en una matriz de gelatina que separe las moléculas de ácido nucleico de acuerdo a su tamaño. (Nicholls, 2002)

[0082] La restricción de enzimas o endonucleasas permite que las bacterias distingan entre el ADN homólogo o heterólogo. Estas enzimas hidrolizan y separan el ADN en sitios específicos conocidos como sitios de restricción. En esta especificidad de secuencia el reconocimiento depende de la selectividad de la preparación de fragmentos de ADN, que es la base para las vacunas de ADN. Las bacterias que poseen un sistema de enzimas de restricción disfrazan los sitios de reconocimiento en su propio ADN modificándolos. La adición de un grupo de metilos a un residuo de adenina o citosina cerca de o en el sitio de separación protege su propio ácido nucleico. (Brooks, Geo., Medical Microbiology 102 (23a ed. 2004))

[0083] Los sistemas de modificación de las restricciones de las bacterias se dividen en dos amplias clases: los sistemas de tipo 1 en los que las actividades de restricción y modificación se combinan en una sola proteína de subunidades múltiples y los sistemas de tipo 2 que consisten de endonucleasas y metilasas simples. (Brooks, 2004)

[0084] Resulta evidente una analogía entre las endonucleasas de restricción que se han convertido en aparatos de laboratorio estándar y un bisturí de cirujano. Las endonucleasas de restricción se denominan generalmente por una abreviatura de tres o cuatro letras del organismo del cual se aisló la enzima. (Brooks, 2004) Los nombres genérico y específico del organismo en el que se forma la enzima se usan para proporcionar la primera parte de la designación que comprende la primera letra del nombre genérico y las primeras dos letras del nombre específico. Así, una enzima del cordón del escherichia coli se denomina Eco y una del bacillus amyloliquefaciems es Bam. (EN EL MIÓ VIENE REFERENCIA A NICHOLLS, 2002)

[0085] Las endonucleasas de restricción separan los enlaces fosfodiester en ambos cordones del ADN en forma de espejo. Una enzima de restricción reconoce y se separa en la misma secuencia del ADN y sólo se separa en esa secuencia específica. La mayoría de las secuencias de ADN reconocidas por las enzimas de restricción son palíndromos; es decir que ambos cordones del ADN tienen la misma secuencia básica que corre en direcciones opuestas a cada lado del eje de simetría cuando se lee en dirección de 5' a 3' (autocomplementaria). Los cortes hechos por estas enzimas son generalmente "pegajosos" (es decir, los productos tienen un solo cordón en los extremos con un cordón que cuelga por encima del otro). Sin embargo, algunas veces los productos son extremos sin punta y de doble cordón. Se han aislado y caracterizado otras quinientas enzimas de restricción con especificidades diferentes. La mayoría ya están disponibles como herramientas de laboratorio.

[0086] Los fragmentos de restricción del ADN pueden usarse para identificar las variaciones en la secuencia de base de un gen. Sin embargo, también pueden usarse para sintetizar un ADN recombinante llamado también ADN quimérico, que está compuesto por moléculas de ADN de distintas fuentes que se han recombinado in vitro. Es posible unir los extremos pegajosos de dos fragmentos de ADN no relacionados si son complementarios. Estos extremos complementarios pueden obtenerse separando los cordones de ADN no relacionados con la misma enzima de restricción si esta enzima reconoce los cordones palíndromos. Después de emparejar los extremos pegajosos del par base de los fragmentos, estos pueden ser juntados de forma covalente mediante la acción de una ligasa de ADN. (Smith, Coleen, Basic Medical Biochemistry: A Clinical Approach, Cap. 17 (2a ed. 1996)) La ligasa de ADN es una enzima celular que repara los enlaces fosfodiestéricos rotos que puedan ocurrir de forma aleatoria o como consecuencia de una replicación o una recombinación del ADN. (Nicholls, 2002) La ligasa de ADN que más se utiliza es la ligasa de ADN T4, que puede ser purificada a partir de las células de E. coli infectadas con el bacteriófago T4. Aunque la enzima es más eficaz para sellar los espacios en los fragmentos que se mantienen juntos mediante extremos cohesivos, también unirá las moléculas de ADN que no tienen puntas siempre y cuando sea bajo las circunstancias apropiadas. La ligasa de ADN produce un enlace fosfodiestérico entre un fosfato 5' y un grupo de hidroxilos (OH) 3'. La enzima es más eficaz a 37° C, pero puede usarse en temperaturas más bajas. Sin embargo, la termodesnaturalización de los extremos de un solo cordón se da a temperaturas más altas (37° C). Por lo tanto, este proceso enzimático con frecuencia se logra a temperaturas más bajas que permiten obtener una pureza mayor, aunque hagan que el proceso general sea más lento. (Nicholls, 2002)

[0087] La longitud de los fragmentos de ADN producidos por las enzimas de restricción varía enormemente debido a la individualidad de las secuencias de ADN. La mayoría de las enzimas de restricción reconocen las secuencias de palíndromos que se dan de forma un tanto aleatoria. Asimismo, la longitud promedio de un fragmento de ADN está determinada, en gran parte, por la cantidad de pares de base específicos reconocidos por la enzima de restricción. Se han caracterizado enzimas de restricción que reconocen hasta ?5 secuencias de base, sin embargo la mayoría de ellas reconoce cuatro, seis u ocho. El reconocimiento de cuatro bases produce fragmentos cuya longitud promedio es de 250 pares de base, por lo tanto generalmente es útil para el análisis o la manipulación de fragmentos de genes. A medida que aumenta la cantidad de pares de base reconocidos por la enzima de restricción, la longitud promedio de la secuencia de nucleótidos aumenta de forma logarítmica. Por ejemplo, las enzimas de restricción que reconocen seis bases producen fragmentos con un tamaño promedio de alrededor de 4,000 pares de base. Las enzimas de restricción que reconocen ocho bases producen fragmentos cuyo tamaño típico es de 64,000 pares de base y que son útiles para el análisis de regiones genéticas mayores. (Brooks, 2004)

[0088] En la producción de vacunas de ADN, con frecuencia se usa el ADN plásmido derivado de las células eucarióticas, como bacteria y levadura, como vehículo donante. Un plásmido es una partícula genética que físicamente está separada del núcleo de la célula huésped. Los núcleos de las células eucarióticas no están envueltos. El plásmido puede funcionar y replicarse independientemente, es decir, no depende del núcleo de la célula. Generalmente los plásmidos confieren cierta ventaja de supervivencia o crecimiento a la célula huésped, pero no son esenciales para su función básica. Por ejemplo, un plásmido de resistencia lleva los genes responsables de la resistencia a los medicamentos antibióticos o antibacteriales. Los plásmidos con pequeños círculos de ADN, sin embargo, su estructura tridimensional tiene con frecuencia figura de ocho o una estructura más compleja. No obstante, el tamaño pequeño de los plásmidos los hace susceptibles de manipulación genética in vitro. Además, después de ser manipulados genéticamente, con frecuencia se usan en ingeniería genética y son la base de la mayoría de las vacunas de ADN. (Brooks, 2004)

[0089] Debido a que muchas enzimas de restricción se separan de forma asimétrica y producen fragmentos de ADN con extremos cohesivos (pegajosos), la hibridación del ADN es posible. Este ADN puede usarse como donador con recipientes plásmidos para formar plásmidos recombinantes modificados mediante ingeniería genética. La separación de un plásmido con la misma enzima de restricción produce un fragmento lineal con extremos cohesivos idénticos. Para evitar que ambos extremos del plásmido sufran otra hibridación, se retiran los grupos de fosfato libre de estos extremos de manera enzimática. Esto garantiza que el plásmido circular original es incompetente y no funciona. Al realizar la ligadura en presencia de otros fragmentos de ADN provenientes de otras fuentes que contienen grupos de fosfatos libres se producen plásmidos recombinantes o plásmidos quiméricos que contienen fragmentos de ADN como inserciones en ADN circular ahora de forma covalente. Los plásmidos deben encontrarse en forma circular para poder replicarse en el huésped bacterial. (Brooks, 2004)

[0090] Se ha deducido la secuencia de aminoácidos (ELDKWA) de la subunidad presente, la proteína F. Cada aminoácido es codificado por un codón distinto. Un codón es un conjunto de tres nucleótidos consecutivos en un cordón de ADN o ARN que proporciona la información genética necesaria para el código de un aminoácido específico que será incorporado a una cadena proteínica o que servirá como señal de terminación. Por lo tanto, el conocimiento de la subunidad presente permite deducir la secuencia de nucleótidos del ADN y/o el ARN para la proteína F. El origen para la elongación de una secuencia de ADN es determinado por un iniciador de ADN que puede ser sintetizado usando dispositivos conocidos de sintetización de nucleótidos para la síntesis química de los oligonucleótidos. Dichos dispositivos pueden producir cordones de ADN con 75 o más oligonucleótidos. (Brooks, 2004)

[0091] Los oligonucleótidos que han sido sintetizados químicamente pueden servir como iniciadores para la reacción en cadena de polimerasa (PCR), que es un procedimiento que permite amplificar y secuenciar el ADN entre los iniciadores.

Así, en muchos casos, no es necesario clonar el ADN para poder secuenciarlo o hacerlo disponible para ingeniería.

[0092] La secuencia de ADN también puede realizarse usando la técnica de Maxam-Gilbert, que depende de la responsabilidad química relativa de diferentes enlaces de nucleótidos y el método Sanger (dideoxiterminación), que perturba la elongación de las secuencias de ADN mediante la incorporación de dideoxinucleótidos en las secuencias. Además, un procedimiento conocido como disparos permite secuenciar y analizar los genomas enteros de los virus. En este procedimiento el ADN se fragmenta de forma aleatoria para crear una biblioteca de fragmentos aleatorios. Estos fragmentos desordenados se ordenan en secuencia usando secuenciadores de ADN automáticos, y pueden ser reordenados usando un software informático que existe para este campo. (Brooks, 2004)

[0093] Algunos de los componentes esenciales de un ADN plásmido designado para vacunación son una señal de inicio (promotor-potenciador) y una señal de fin (señal de poliadenilación/secuencia de terminación de la transcripción). Las señales de inicio y fin pueden seleccionarse de una amplia gama de fuentes viral, bacterial o de mamíferos. Puede incluirse un marcador de actividad del plásmido como resistencia a antibióticos o actividad enzimática específica, y esto puede resultar ventajoso aunque sea para demostrar que se ha desarrollado un plásmido completamente funcional. También es ventajoso incluir secuencias que contienen intrones y que se ha demostrado que mejoran de forma importante la expresión dentro de las líneas de células transfectadas para muchos elementos, aún a través de (sic) los intrones contengan secuencias que finalmente no se traducen en proteína. Los promotores/potenciadores que se han usado con mayor frecuencia para las vacunas de ADN son el promotor/potenciador pronto inmediato CMV (pCMVIE, por sus siglas en inglés) y el virus del sarcoma de Rous (RSV, por sus siglas en inglés) LTR. Existen cientos de plásmidos disponibles comercialmente con distintos proveedores. Existe un vector de vacuna plásmida básico conocido como V1J. Consta de pCMVIE, intrón A derivado de CMV, hormona de crecimiento bovino (BGH, por sus siglas en inglés), secuencia de terminación poliadenilación/transcripción y una codificación de gen (ampr) para resistencia a la ampicilina. Una secuencia de ADN plásmido pUC de la cual se han borrado el operón lac y el sitio de clonación múltiple, sirve como el componente básico para esta estructura de plásmido recombinante. Se han localizado dos sitios distintos de enzimas de restricción para la inserción del ADN donador. V1 J no se replica en las células de mamíferos y no contiene secuencias conocidas por promover la integración del plásmido en el ADN genómico del portador y que aseguren un margen de seguridad amplio. Además puede producirse en grandes cantidades mediante su crecimiento en E. coli. Estas propiedades sirven para garantizar la seguridad del proceso del ADN recombinante al minimizar la probabilidad de que se presenten eventos de integración que transformen la célula.

[0094] Los mejores resultados en vacunación de animales se han obtenido usando soluciones salinas de plásmidos normales. Se han usado otros vehículos, como bupivicaína y sacarosa al 25 por ciento, pero no se ha registrado una mejor inmunogenicidad al usar estas metodologías en animales. (Kaufman, Stefen, Concepts ¡n Vaccine Development, Cap. 2, 3, 7 (1996)) Sólo un porcentaje pequeño de miotúbulos toman y extraen el ADN después de la inyección intramuscular de fórmula salina de plásmido. Sin embargo, esto ha sido suficiente para obtener respuestas inmunológicas significativas. (Kaufmann, Stefan, (sic) Concepts in Vaccine Development, Cap. 3, 7 (1996))

[0095] Se ha notado que las respuestas tanto humoral como citotóxica de las células T suceden con vacunas de ADN desnudo. Se observó una fuerte proliferación de células T con dosis bajas de ADN en modelos animales hasta un microgramo aún en ausencia de respuestas perceptibles de anticuerpos en suero de antígeno específico, indicando que puede necesitarse menos antígeno para provocar respuestas por parte de las células T con vacunas de ADN que para la generación de anticuerpos. Por lo tanto, debido a que la correlación más probable entre la inmunidad con la enfermedad del VIH sería una respuesta robusta y citotóxica de las células T dirigida a la enfermedad del VIH, menos (antígeno) con la tecnología de la vacuna del VIH significa más. El desarrollo de una fuerte respuesta humoral a la enfermedad del VIH se ha relacionado con un diagnóstico más pobre. Una dosis baja de vacunas de ADN estimula la producción de células auxiliares T (TH1 ) de tipo 1. Las células TH1 generan citoquinas II-2 y gama interferon que han demostrado promover respuestas inmunológicas celulares con la estimulación de actividad CD8+. (Kaufmann, 1996)

[0096] En cuanto a las infecciones por VIH, las respuestas fuertes tipo TH1 - han sido de gran importancia para mantener conteos elevados de células CD4 y títulos virales bajos, así como para la prevención de infecciones oportunistas secundarias. (Kaufmann, 1996)

[0097] Algunas de las ventajas de sacar los antígenos en el huésped en lugar de administrar algunos como virus inactivos, péptidos o proteínas recombinantes, son las siguientes: (1) sortear la pérdida potencial de antigenicidad mediante un proceso de desactivación (por ejemplo, enlace químico cruzado) inherente en la célula huésped; (2) síntesis de proteínas con conformación y modificaciones posteriores a la traslación, como enlaces de carbohidratos y lípidos codificados por la célula huésped; (3) procesamiento y presentación del antígeno intracelular mediante moléculas MHC de clase I que llevan a la inducción de respuestas de linfocitos T citotóxicos (CTL) y (4) permitir una selección determinante de MHC. (Kiyono, Hiroshi, Mucosal Vaccines, Cap. 8 (1996))

[0098] La presentación del antígeno después de una vacunación de ADN IM produce una respuesta robusta citotóxica de las células T. Se han propuesto tres modelos para inducir la respuesta CTL con vacunas de ADN IM: 1. Toma de ADN y expresión de antígenos por medio de células que presentan antígenos, como células dendríticas, macrófagos y células Langerhans. 2. Presentación de antígenos mediante miocitos transfectados que actúan como o asumen el rol de células que presentan antígenos. 3. Transferencia de antígenos desde miocitos transfectados a células que presentan antígenos, que a su vez presentan el antígeno a la célula T adecuada. (Kiyono, 1996).

[0099] Las vacunas de ADN se han usado para provocar respuestas inmunológicas específicas, Anticuerpos, células CD8 y células CD4, contra una variedad de antígenos en especies animales, incluyendo sin limitarse a las siguientes: 1. Antígeno de superficie de hepatitis B en ratones (Davis, et. al., 1993, 1994) 2. Glicoproteína B del virus 1 de herpes simplex en ratones (Manickan, et. al., 1995) 3. Glicoproteína IV del virus 1 de herpes bovina en reses (Cox, et. al., 1993) 4. Glicoproteína del virus de la rabia en ratones (Xiang, et. al., 1994, 1995) 5. Proteína circumsprozoita de la malaria en ratones (Sedegah, et. al., 1994; Hoffman, et. al., 1994) 6. gp 63 de Leishmania en ratones (Xu y Liew, 1995) 7. Virus de coriomeningitis linfocítica (LCMV) NP en ratones (Pedroz Martins, et. al., 1995; Yokohama, et. al., 1995) 8. Antígeno carcinoembriónico en ratones (Conry, et. al., 1994) 9. Antígeno MHC de clase I en ratas (Geissler, et. al., 1994) 10. Papiloma virus de conejo de cola de algodón (CRPV) L1 en conejos (Donnelly, et. al., 1996) 11. Proteínas complejas 85 de antígeno de tuberculosis M en ratones (Huygen, et. al., 1996) (Kaufmann, 1996)

[0100] De forma más específica, la capacidad de las vacunas de ADN para inducir respuestas CTL se ha demostrado varias veces. La primera vez que se demostró fue usando nucleoproteína (NP) de influenza. La NP es una proteína interna conservada del virus y un blanco para CTL de reacción cruzada. El ADN de NP indujo una respuesta de CTL en ratones, lo que demostró un elemento de longevidad que implica el potencial para la vacunación. Fue interesante cómo la inmunidad mediada por las células que indujo la NP de influenza de codificación del ADN o la proteína matriz también desempeñó un papel importante en la protección de hurones como se midió mediante la reducción de desprendimiento de virus en las secreciones nasales. La respuesta CTL inducida por la vacuna de ADN también ha sido demostrada para: 1. Glicoproteína del virus de la rabia (Xiang, et al., 1994) 2. Proteína circumsporozoita de la malaria (Sedegah, et al., 1994) 3. NP del virus de la coriomeningitis linfocítica (Pedroz Martins, et al., 1995; Yokoyama, et al., 1995; Zarozinski, et al., 1995) 4. Proteína de envoltura del VIH (Wang, et al., 1994; Shiver, et al., 1995) 5. Factor IX humano (Katsumi, et al., 1994) 6. MHC clase I (Geissler, et al., 1994; Plautz, et al., 1994; Hui, et al., 1994)

[0101] Se ha notado la detección de las respuestas CTL para uno o dos años después de la inmunización en algunos de los modelos anteriores. La dosificación de la vacuna de ADN debe iniciar en 1 mcg. Deben realizarse pruebas de CTL y la dosis más baja en la que se nota una respuesta CTL adecuada es una dosis preferible para la administración.

[0102] Como se detallará más adelante, los lípidos catiónicos formulados con la vacuna de ADN IM en realidad dieron como resultado un nivel más bajo de expresión de genes. Sin embargo, el uso de lípidos catiónicos para facilitar la toma de ADN se ha notado con sistemas de entrega de mucosas. Los lípidos catiónicos facilitan la toma de ADN en superficies mucosas mediante un mecanismo no específico o un mecanismo específico de transporte de membrana de plasma que debe ser caracterizado. La entrega mucosa de ADN tiene el potencial para transfectar muchos tipos de células que recubren el tracto Gl y GU, así como las células que se encuentran por debajo de sus respectivas membranas básales, incluyendo parches de Peyer que son los sitios preferidos de la replicación de VIH. Además de la facilitación potencial de la toma celular en superficies mucosas, los lípidos catiónicos protegen el ADN de la degradación. Estudios in vitro han demostrado que el ADN/los lípidos catiónicos tienen una vida promedio más larga que el ADN no complejo. (Puyal, et al, 1995) Por lo tanto, la incorporación preferida para las vacunas de ADN de mucosas incluirá lípidos catiónicos.

[0103] La administración parenteral de vacunas de ADN incluye fuertes respuestas inmunológicas mediadas por células (dependientes de la dosis) y humorales sistemáticas, pero no resulta en la generación de respuestas ¡nmunológicas por vía mucosa. Por lo tanto, en ciertos casos puede ser deseable diseñar una vacuna que fuera capaz de inducir respuestas inmunológicas tanto por vía mucosa como sistemáticas. (Kiyono, 1996) Esto puede lograrse usando vacunas de ADN administradas por diferentes rutas (parenteral y mucosa). Este enfoque se ha probado en varios sistemas usando una preparación parenteral seguida por una estimulación de las mucosas (Keren, et al., Infect. Immun., 56: 910-915 (1988)) y viceversa (Forrest, et al., Infect. Immun., 60: 465-471 (1992)) Con algunos vectores, la administración vía mucosa de ADN/lípidos catiónicos produjo respuesta inmunológica tanto local como sistemática. Una vacuna BCG recombinante indujo anticuerpos de suero IgG e IgA locales contra el antígeno heterólogo (Langerman, et al., 1994) y un vector recombinante de salmonella administrado oralmente indujo inmunidad mediada por células (Aggarwal, et al., 1990)

[0104] Una forma preferida de realización de la invención usando tecnología de vacuna de ADN sería una combinación de una vacuna de ADN desnudo administrada parenteralmente (de preferencia intramuscular) y una vacuna de lípido catiónico/ADN administrada vía mucosa.

[0105] En resumen, para producir una vacuna de ADNr, deberán seguirse los pasos siguientes: 1. Seleccionar un vector de plásmido adecuado a partir de las fuentes comerciales disponibles 2. Aislar el ADN VIH sujeto 3. Hacer una separación/modificación por enzima de restricción del ADN plásmido y el ADN del VIH 4. Aislar el o los genes específicos del VIH 5. PCR ampliando el o los genes del ADN del VIH seleccionados 6. Retirar de forma enzimática los grupos de fosfatos libres (PO4) del ADN plásmido 7. Transformar el ADN plásmido en una célula bacterial como E. coli 8. Administrar ligasa para sellar las cadenas de ADN juntas

[0106] Para realizar el proceso de transformación, las células receptoras deben volverse competentes. La competencia tiene que ver con la capacidad que tiene una célula para asimilar ADN o ARN externo. Los pasos para lograrlo son los siguientes: 1. Remojar las células receptoras en una solución helada de cloruro de calcio (esto induce la competencia de una forma que no se comprende completamente) 2. Mezclar el ADN plásmido con las células e incubarlas en hielo durante 20 ó 30 minutos 3. Hacer choque térmico (dos minutos a 42° C) para permitir que el ADN penetre en las células 4. Incubar las células transformadas en un caldo de nutrientes a 37° C durante 60 a 90 minutos. Esto permite que el plásmido se establezca y finalmente permite la expresión fenotípica del ácido nucleico del plásmido, y 5. Colocar las células con el vector plásmido en medio seleccionado adecuado para la replicación.

Como se muestra en la figura 3, el ADNr/RNA puede obtenerse de un portador bacterial o viral.

C.2.3 Portadores Recombinantes C.2.3.1 Portadores Bacteriales

[0107] Las bacterias atenuadas vivas pueden servir como portadores del ADN/ARN. Las bacterias pueden llevar y expresar genes que estén codificados con la proteína de fusión o porciones de la misma. Las bacterias proporcionan un ambiente en el que el ADN/ARN de la proteína de fusión puede ser amplificado, purificado y administrado. Los portadores bacteriales pueden ser aquellos que se utilizan comúnmente en el arte, por ejemplo la Salmonella, BCG, E. coli, streptococcus gordonii, Lactocci (sic)/Lactobacilli, Vibrio Cholerae, Yersinia enterocolítica, Shigella flexneri y monocitogenes Listeria. Es preferible tener Salmonella, BCG y e. coli.

[0108] Entre las bacterias exploradas hasta ahora para la recombinación, la Salmonella sp. ha sido la que ha recibido mayor escrutinio. También se han investigado otras bacterias como Bacillus Calmette-Guerin (BCG). SE han usado algunos patógenos entéricos atenuados, como E. coli, Vibrio, Yersinia y Shigella, como plataformas para la tecnología de vacunas recombinantes. También se han usado otros organismos considerados generalmente como comensales, como las bacterias gram-positivas Streptococcus gordonii, Staphylococcus xylosus y los Lactococci o Lactobacilli en metodologías recombinantes. Recientemente se han introducido los monocitogenes de Listeria como vector potencial para vacuna recombinante. La mayoría de estos organismos se prestan como portadores hacia las superficies mucosas debido a su capacidad para colonizarlas y/o infectarlas.

Por lo tanto, el tejido linfoide asociado a intestino (GALT) está siendo directamente estimulado mediante la inmunización de las mucosas en lugar de la difusión de anticuerpos del suero subsiguiente a la inoculación parenteral. El GALT que incluye parches de Peyer es el sitio principal de infección VIH y replicación en la transmisión sexual de la enfermedad.

[0109] El predominio de atención se enfoca en los patógenos entéricos, especialmente la Salmonella. Las bacterias pasan por el proceso de atenuación antes de que se pueda dar la recombinación. Al hacerlo, las bacterias se vuelven aviruientas y son incapaces de provocar fiebre tifoidea u otras enfermedades derivadas de la salmonella. La primera descripción de dicha mutación apareció en 1951 en la ruta metabólica para el ácido p-aminobenzoico (pab). Más adelante se aislaron los mutantes gal E de S. typhimurium y S. typhi (cadena Ty21a), dando como resultado la acumulación citoplasmática de fosfato de gaIactosa-1 que llevó a la lisis de las células. Hoiseth y Stocker introdujeron en S. typhimurium el tan usado mutante auxotrófico de salmonella, aro A, que codifica la enzima sintetasa de fosfato 5-enolpyruvyl-shikimate-3, un elemento esencial de la ruta aromática. Otras mutaciones hechas en esta ruta y que implican genes aro C y aro D en S. typhimurium producen organismos altamente atenuados. También se ha probado que las mutaciones de los genes reguladores cya, crp, que codifican la adenilato ciclasa y la proteína receptora AMP cíclica, respectivamente, tienen éxito.

Además, las mutaciones de cya y crp se usan con frecuencia junto con • mutaciones en asd que codifica la deshidrogenasa de aspartate gamasemialdehído, que es esencial para la síntesis de peptidoglicana. Además, se ha comprobado que las mutaciones de otros genes reguladores, como phoP (fosfatasa) y ompR (proteínas de la membrana externa) son buenos atenuadores de las cadenas de los vectores de vacunas. (Hughes, Huw, Bacterial Vectors for Vaccine Delivery, Designer Vaccines Principies for Successful Prophylaxis, Cap. 8 (1998))

[0110] Se han usado tres métodos distintos para la expresión de antígenos heterológos en la Salmonella: (1) plásmidos, (2) integración del gen externo en el cromosoma de la salmonella y (3) transporte de antígenos externos a la superficie celular mediante varias proteínas portadoras de la bacteria de la salmonella, como flagellin, Neisseria, precursor de la proteasa IgA, 1anB, phoE, ompA. Existen otros portadores de epítopes que se dirigen a compartimientos celulares alternativos, como fusiones con proteínas de unión de maltosa (malE), LTB, el fragmento C de la toxina del tétanos (tetC), galactosidasa, pagC y el antígeno nuclear (HBcAg) de la hepatitis B. (Hughes, 1998)

[0111] La salmonella recombinante se ha usado satisfactoriamente para extraer varios antígenos virales con inducción de respuestas humoral y mediada por las células al antígeno heterólogo en estudios animales. Se han extraído con éxito varias proteínas de influenza usando el vector bacterial de la salmonella en animales, incluyendo la nucleoproteína (NP) y un epítope de la proteína hemaglutinina (HA). Algunas de las demás secuencias de ADN virales que se han integrado a la salmonella son el virus de la hepatitis B, el VIH y el herpes simplex.

[0112] La mayoría de los estudios han usado el sistema de entrega oral para los antígenos extraños, pero otros han usado los protocolos de inmunización parenteral. Ambos pueden usarse de forma concomitante o secuencial con vacunas recombinantes. Existen otras variables que deben tratarse con las vacunas bacteriales recombinantes con la enfermedad del VIH, como orientar los antígenos extraños a los compartimientos celulares específicos. Es interesante cómo la Listeria y el BCG parecen presentar más ventajas para producir una respuesta celular, por lo tanto, serían las rutas preferidas para la tecnología de vacunas recombinantes con la enfermedad del VIH. (Hughes, 1998)

[0113] El uso de la bacteria atenuada de la salmonella tiene una ventaja, ya que inicialmente se replica en el intestino grueso y la respuesta inmunológica sucede en los parches de Peyer, que son los vehículos inmunológicos que recubren la parte final del colon y son los sitios donde sucede la replicación inicial del VIH en la mayoría de los casos en que el virus se transmite sexualmente. Por lo tanto, la bacteria de la salmonella ofrecería una metodología preferida para la tecnología de vacunas recombinantes con la enfermedad del VIH.

[0114] Las técnicas de transformación y transfección representan los métodos más simples disponibles para llevar el ADN recombinante a las células. En el contexto de la clonación de células de E. coli, la transformación se refiere a la toma.de ADN plásmido y la transfección a la toma de ADN bacteriófago. Un bacteriófago es un virus que infecta las bacterias. Al igual que otros virus, los bacteriófagos contienen ya sea ARN o ADN (nunca ambos), y su estructura es diferente a la del aparentemente simple virus bacterial filamentoso, ya que tiene una forma relativamente compleja con colas contráctiles. Sus relaciones con las bacterias huéspedes son extremadamente específicas. La transformación también se usa de forma más general para describir la toma de cualquier ADN por parte de una célula. (Nicholls, 2003)

[0115] Únicamente un pequeño porcentaje de las células competentes sufren una transformación. Así, el proceso puede convertirse el paso que limite la velocidad en un experimento de clonación donde se necesita una gran cantidad de recombinantes individuales o cuando el material inicial es limitado. Cuando se realiza adecuadamente, se pueden tener 109 células transformadas (transformantes) por microgramo de ADN introducido, aunque las frecuencias de transformación de cerca de 106 ó 107 transformantes por microgramo son más realistas. (Nicholls, 2003)

[0116] Una alternativa a los procedimientos de transformación es introducir ADN en la célula mediante un método físico. Una técnica ejemplar es la microinyección o el uso de una aguja muy fina para inyectar ADN directamente en el núcleo. Esta técnica se ha usado con éxito tanto en plantas animales como de plantas. La célula se mantiene en un tubo de vidrio mediante una succión suave y se usa la aguja para perforar la membrana. La técnica requiere un micromanipulador mecánico y un microscopio, y se hace a mano. (Nicholls, 2003) La microinyección ofrece una incorporación preferida para la producción de vacuna recombinante bacterial de ADN con la enfermedad del VIH.

C.2.3.2 Portadores Virales

[0117] Las vacunas virales recombinantes pueden ser modificadas mediante ingeniería genética para expresar genes del patógeno contra el cual se protegerá el huésped. El vector funciona como un vehículo para llevar el gen externo al huésped, y después de la transcripción y la traslación del ácido nucleico presente en la proteína codificada por el ácido nucleico al sistema inmunológico del huésped. Desde luego que al igual que con las demás vacunas, los criterios principales de aceptación son la seguridad y la eficacia. Hay que tratar la seguridad desde dos puntos de vista. Primero, usando los vectores virales aceptados en el campo por sus registros de seguridad, con frecuencia debido a la atenuación de la cepa, o si se usa como vacuna por sí misma. En segundo lugar, los virus pueden ser modificados mediante ingeniería genética para mejorar la seguridad de forma racional y confiable. (Hughes, 1998) Es posible garantizar la seguridad del inmunógeno usando vectores virales que tengan buenos registros de seguridad debido a una atenuación anterior o a una vacunación previa del huésped al virus portador. El último método tiene una desventaja, ya que el inmunógeno sería destruido rápidamente por una respuesta inmunológica de memoria. Sin embargo, se daría alguna transcripción y traslación del ADN o al ARN recombinantes. Una metodología más conveniente sería el uso de un virus atenuado no virulento (sin inmunización previa al virus portador) como portador para la vacuna recombinante.

[0118] Así, los virus como las bacterias o la levadura pueden usarse en la tecnología recombinante. Como portadores, los virus pueden infectar las células con facilidad y estimular las respuestas inmunológicas de las células T citotóxicas.

Debido a que el virus portador puede ser capaz de replicarse, puede generarse una respuesta inmunológica completa. Se activarían tanto la rama humoral como la celular del sistema ¡nmunológico. Algunos de los portadores virales generales serían Poliovirus, Adenovirus Cepas 2, 4, 5, y 7 y Poxivirus. Algunos de los poxivirus usados en la tecnología recombinante son vaccinia, viruela del canario, ALVAC (derivado de canarypox), viruela aviar, viruela del palomo y viruela porcina. Otros vectores virales usados en la tecnología recombinante son herpesvirus (HSV-1 , VZV (herpes zoster), EBV (virus Epstein Barr)), Alphavirus, Paramyxovirus, Influenza y Hepatitis D. De estos, una forma preferida de realización de la invención está basada en el polivirus debido al amplio conocimiento que se tiene de la estructura y el ciclo de vida del virus. Antes, la inmunización contra la Polio sería una consideración para limitar la respuesta inmunológica. Algunas infecciones virales crónicas como HSV-1 ofrecen una alternativa atractiva, ya que el sistema ¡nmunológico huésped recibiría una baja dosis de inmunógeno de fondo para estimular la actividad citotóxica.

[0119] La introducción de genes de un microorganismo al genoma de otro puede producir una cepa virulenta. Para evitarlo, el virus portador debe ser modificado para asegurar que cualquier uso de la composición en el tratamiento es, de hecho, avirulenta. Esto permitiría desarrollar miles de combinaciones de mosaicos virales. El o los genes introducidos pueden reemplazar los genes que no son necesarios para la replicación del virus portador cuando se usa como vacuna o cuando podría ser agregado al genoma viral. (Wagner, 1999) Se conocen algunos métodos para practicar la tecnología recombinante en la producción y el uso de vacunas o composiciones inmunogénicas para infecciones virales, y actualmente están a disponibilidad de quienes trabajan en este campo. (Porter, 1995) (Stahí, 1997)

[0120] Entre los virus que se usan para los vectores de vacunas virales recombinantes se encuentran los virus de viruelas (virus vaccinia que incluye viruela aviar, viruela del canario, viruela del palomo, mixoma y viruela porcina), adenovirus (especialmente tipos 2 y 5 que han sido secuenciados y adenovirus tipos 4 y 7 que se han usado ampliamente como vacunas, no de forma comercial sino en el ejército estadounidense sin evidencia de tener efectos adversos), virus del herpes, virus de la polio y virus de la influenza. Los genes del VIH se han empalmado en vectores de vacunas vaccinia con poco éxito en animales. Con el adenovirus, los genes pueden insertarse en la región E3 no esencial (hasta cuatro kb( o en la región E1 esencial. Resulta interesante cómo McDermott et al han llevado a cabo la construcción de adenovirus recombinante que extrae la glicoproteína B del virus simplex del herpes (HSV) de la región E3. La inoculación de ratones con este virus recombinante produjo anticuerpos específicos para gB que neutralizó el HSV in vitro. Además, los ratones estaban protegidos de una provocación letal de HSV después de una sola inoculación con el adenovirus recombinante. Jacobs, et al han usado la región E1 para extraer y (sic) un gen no estructural, NS1 , del virus de la encefalitis transmitida por garrapatas (TBE). Demostraron la protección contra el ataque letal en un modelo murino usando este sistema defectuoso de replicación. Los adenovirus borrados de E1 tienen un factor adicional de seguridad que proviene de su naturaleza defectuosa de replicación. El gen E3 confiere inmunoprotección al virus. Por lo tanto, los vectores de adenovirus recombinante que carecen del gen E3 son atenuados y avirulentos y representan una incorporación más conveniente usando vectores adenovirales con la tecnología viral recombinante. La proteína gp19 codificada por la región E3 reduce la extracción de los antígenos de clase I del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) en las células infectadas. La proteína gp19 puede actuar en el nivel de transcripción, traslación, modificación de proteínas en el retículo endoplásmico o aparto de Golgi o una combinación de ellos. Los vectores de adenovirus que tienen deficiencia de este gen pueden ser capaces de presentar las proteínas codificadas en sus genes externos al sistema inmunológico de una forma más eficaz que produzca una respuesta citotóxica de CD8 más robusta. Además, el antígeno de superficie de la hepatitis B ha sido extraído del adenovirus cepas 4 y 7, tanto con como sin deleciones de E3, y en modelos animales se notó una buena respuesta por parte de los anticuerpos en los vectores que carecen de las secuencias E3. Los vectores que contienen esta secuencia funcional E3 únicamente produjeron respuestas débiles o despreciables. (Hughes, 1998)

[0121] Los virus del herpes tienen un genoma grande y se han identificado varios genes como no esenciales in vitro y, más importante, in vivo. La deleción de los genes no esenciales permitiría una recombinación en varios sitios y más de un evento de recombinación por cada virión. Se ha probado con cierto éxito un número limitado de ejemplos de vectores de vacuna del virus del herpes en un huésped natural. Por ejemplo, Dan Ziji, et al, reportó la protección de cerdos contra el virus de seudo rabia y el virus del cólera porcino.

[0122] Recientemente se agregó la influenza a la lista de vectores de vacunas virales potenciales en la tecnología de vacunas recombinantes. La influenza en un huésped no comprometido es relativamente no virulenta. La manipulación del ácido nucleico de la influenza puede lograrse mediante genética inversa. Castrucci, et al, construyeron un virus de influenza recombinante extrayendo un epítope de CTL de la nucleoproteína LCMV en el tallo de la encima nauraminidasa de la influenza que separa el ácido siálico. Una sola dosis de esta vacuna recombinante protegió a los ratones contra un ataque futuro por LCMV virulento no atenuado. Se han caracterizado muchas cepas de influenza y muchas de ellas únicamente varían en las proteínas neuraminidasa y la hemaglutinina que extraen. Por lo tanto, se pueden usar diferentes cepas de influenza de forma secuencial para vacunar un huésped a cierta proteína viral sin el problema del desarrollo de inmunidad al vector viral mismo, que limitaría la eficacia de las inoculaciones repetidas. Durante años, los virus de influenza atenuados y adaptados al frío se han usado mucho como vacunas. Las existencias de estas vacunas podrían usarse para las vacunas de virus recombinantes, especialmente cuando se requieren varias inoculaciones.

[0123] Rodríguez, et al, probaron la eficacia de los vectores de influenza recombinantes. La epítope de la célula T CD8* de la proteína circumsporozoita del Plasmodium yoelii, un parásito de la malaria de roedores, se extrajo en dos proteínas de influenza distintas, hemaglutinina y neuraminidasa, en el mismo virión. Además se construyó un virus vaccinia recombinante que extrae sólo una copia del mismo epítope. Se descubrió que ambos sistemas de vectores inducen niveles comparativos de células T especificas del epítope. El protocolo más eficaz consistió en preparación con el recombinante de influenza seguido por estimulación con un recombinante del virus de la vaccinia. (Hughes, 1998)

[0124] Es posible usar dos vectores virales recombinantes distintos de forma secuencial o concomitante para obtener una respuesta inmunológica óptima con la enfermedad del VIH.

[0125] Las vacunas vivas contra la polio (Sabin) son cepas atenuadas del virus mismo. Aunque se comprobó que estas vacunas son extremadamente seguras y eficaces (cuando se presentaron por primera vez en 1961), una reversión ocasional a la virulencia complicó la metodología. La American Academy of Pediatrics avaló la antigua vacuna Salk, que no es capaz de una replicación activa. Sin embargo, a pesar de su seguridad, la vacuna Salk produce una respuesta inmunológica menos competente. Debido a la fuerte compartimentalización del virión del poliovirus, únicamente es posible partir en el genoma viral pequeñas secuencias de ADN que se codifican para algunos aminoácidos.

[0126] El virus de la polio está clasificado como un enterovirus debido a su ruta de transmisión fecal/oral. Este es un virus de ARN de estructura filamentosa de cordones múltiples, como lo es la enfermedad del VIH. Para diferenciar entre ambos, aunque ambos son ARN de sentido positivo, los retrovirus requieren que el ARN sea convertido en ADN por una enzima asociada con el virión (transcriptasa inversa). Sin embargo, la polio tiene un ARN de sentido positivo. El ARN de la polio funciona como un ARN mensajero celular. Ambos virus están recubiertos en estructuras con forma de icosaedro. La polio no está envuelta, pero el VIH es un virus envuelto.

[0127] Recientemente se han estudiado las respuestas inmunológicas celulares específicas de la polio. La generación de una respuesta mediada por las células al virus de la polio ha sido demostrada en voluntarios vacunados por vía oral. (Simmons, et al., 1993; Graham, et ai., 1993) Esto es importante, ya que como se mencionó antes, la inmunidad de las células T será la mejor correlación con la protección inmunológica a la enfermedad del VIH. (Kiyono, 1996)

[0128] Resulta interesante cómo el virus de la polio puede ser administrado no sólo por vía oral sino por vía nasal para estimular los anticuerpos tanto sistémicos como mucosos. Se ha facilitado el desarrollo de un vector de vacuna recombinante basado en el virus de la polio gracias al inmenso conocimiento que se tiene sobre el virus. Se ha secuenciado todo el genoma viral del ARN y se han identificado las proteínas virales. (Kitamura, 1981)(Racaniello, 1981 ) Se ha generado un ADNc infeccioso del genoma viral, haciendo posible la manipulación genética del virus. (Racaniello, 1981)(Semler, 1984) Se conoce la estructura tridimensional del virus completo y se han identificado los epítopes de antígeno principales en el nivel molecular. (Hogle, 1985) Se ha clonado el receptor (PVR) que utiliza el virus de la polio para obtener acceso a las células y se ha determinado la secuencia del ácido nucleico. (Mendelsohn, 1989; Ren. 1992) Además, se han criado ratones transgénicos con receptor del virus de la polio extraído y por lo tanto son susceptibles a infección con el virus de la polio. Por lo tanto, existe un modelo animal que permite estudiar los vectores recombinantes del virus de la polio con todas las enfermedades, especialmente la enfermedad del VIH.

[0129] La gran cantidad de información que se tiene sobre el virus de la polio lo convierte en una opción ideal para el desarrollo de vectores recombinantes del poliovirus? IH. Debido a que las vacunas del poliovirus pueden administrarse a sitios mucosos y debido a que la polio se replica en los parches de Peyer después de inocular inicialmente el tejido tonsilar, las vacunas recombinantes de la polio son una incorporación conveniente para las vacunas recombinantes virales para la en »fermedad del VIH.

[0130] La disponibilidad de un ADNc del virus infeccioso de la polio ha provocado una mayor investigación en las regiones del genoma del virus de la polio que pueden ser borradas sin comprometer la capacidad de replicación del ARN. (Racaniello, 1981)(Semler, 1984) Estas moléculas o replicones de ARN retienen la propiedad de autoreplicación al introducirse en las células. Los primeros estudios que realizaron Kaplan y Racaniello describen los replicones del virus de la polio con deleciones que abarcan la mayoría de la región P1. (Kaplan, 1988) Los replicones del virus de la polio que contienen fragmentos de hasta 1.5 kb de los genes gag, pol o env del HIV-1 han sido sujeto de investigaciones de laboratorio. (Choi, 1991) Los genes extraños se insertaron para mantener el marco de lectura traslacional entre las secuencias cápsides restantes que codifican las proteínas P2- y P3-. La transfección de estos ARN en las células produjo la replicación de estos genomas así como la extracción de proteínas externas como proteína de fusión con las proteínas cápsides flanqueadoras. (Kiyono, 1996)

[0131] El ADNc del virus de la polio se ha modificado para aceptar genes más grandes para la extracción de proteínas recombinantes. En estos vectores toda la región P1 del virus de la polio se borró, y se construyó un replicón que contiene todo el gen para gag HIV-1 (aproximadamente 1.5 kb). La transfección de este replicón en células dio como resultado la producción de la proteína precursora de Gag HIV-1 , Pr55gag, que se eludió del supernadante de las células después de la centrifugación y se visualizó con microscopía electrónica. (Porter, 1996)(Kiyono, 1996)

[0132] En conclusión, es posible extraer una amplia variedad de genes extraños, incluyendo los genes que codifican las proteínas glicosilatadas usando el sistema de replicones del virus de la polio. (Kiyono, 1996) C.2.4 Extracción de ARNm

[0133] La activación de una célula huésped produce la transcripción del VIH de ADN viral en el ARN mensajero (ARNm). En el VIH, el ARN viral actúa como mensajero y como ARN genómico. El ADN viral se transcribe en ARNm. El ARNm viral migra al citoplasma, donde se relaciona con los ribosomas celulares y el ARN de transferencia celular para producir proteína viral. El ARN mensajero es una cadena estable de material genético que transmite la información genética al virus. El uso del ARN mensajero es atractivo en una composición inmunogénica debido a su estabilidad y a que ARNm es más eficaz que el ADN en codificar para la proteína.

[0134] El ARN o ADN codifica para varias proteínas. Un paso intermedio es la producción de ARNm. El ARNm para una proteína o un grupo de proteínas es idéntico a la cadena de ADN (o cadena de ARN) que lo codifica, excepto que la timidina del ADN se sustituye con uracil en ARN. El ARNm pasa por el proceso de cobertura, donde en el extremo 5' se agrega un trifosfato de 7-metilguanosina y en el extremo 3', en su segmento no trasladado, se agrega una cola poli(A) de cerca de 100 bases. La cobertura es necesaria para la unión adecuada del ribosoma, y la cola señala el fin de la traslación ribosómica. La transcripción es el proceso en el que el ADN "se transcribe" en el ARNm. La traslación es el proceso en el que el ARNm "se traslada" en las proteínas.

[0135] El ARNm en una composición inmunogénica tiene muchas ventajas teóricas. Estas incluyen sin limitarse a: (1) el ARNm no debe cruzar la membrana nuclear; (2) el ARNm no debe entrar en el nucleoplasma; (3) el ARNm no tiene que integrarse en el ADN huésped; (4) el ARNm no tiene que pasar por el proceso de transcripción; (5) las enzimas traslacionales y los ribosomas huéspedes están disponibles para el ARNm dentro del citoplasma celular para permitir la traslación del ARNm en proteína; (6) debe notarse una respuesta inmunológica más rápida con el ARNm en comparación con el ADN intracelular, ya que se sortean muchos pasos de la producción de proteína viral; (7) el ARNm puede reutilizarse varias veces para que se puedan trasladar muchas secuencias de proteínas de una plantilla de ARNm; por lo tanto, sólo se necesita que entren cantidades minúsculas de ARNm en el citoplasma celular y (8) debido a que la producción intracelular de proteínas se logrará con ARNm, estas proteínas se asociarán con las proteínas MHC de clase I de la superficie celular y producirán una respuesta citotóxica de las células T CD8*.

[0136] La producción de ARNm es directa. Gracias al conocimiento que se tiene de una secuencia específica de aminoácidos de una proteína particular del VIH s posible deducir la secuencia de ARN complementaria a ello. Entonces se puede cubrir y conectar la secuencia de ARN en los extremos 5' y 3', respectivamente. Ei mismo ARN mensajero puede ser producido por síntesis automática de la secuencia del ácido nucleico, como se conoce en el arte. La diferencia entre ARN y ADN es que el ARN tiene un azúcar de ribosa y el ADN tiene un azúcar de deoxiribosa.

C.2.5 Mejorar la Respuesta de las Células T CD8+ para las Composiciones con Base de ADN/ARN Desnudo

[0137] Las composiciones con base de ADN pueden tener varias ventajas que las vacunas convencionales no tienen. Es posible realizar dosis únicas, inmunización a largo plazo, inmunización mediada por las células y repuestas humorales con la producción intracelular de partículas virales introducidas por la tecnología de ADN recombinante. En contraste, las vacunas de subunidades con base de proteínas interiorizadas por endocitosis generalmente no sensibilizan a las células para el reconocimiento de las células T CD8*.

[0138] Una estrategia de evasión para el VIH y otros patógenos virales es la penetración y la replicación en las células no inmunológicas. Por ejemplo, las células epiteliales son invadidas por Chlamydia sp. y Rickettsia sp., mientras que los hepatocitos son un blanco para Plasmodium so. Y L. monocitógenos. Como se describió antes, aunque el VIH ataca principalmente las células CD4, invade otros tejidos no inmunológicos, como el sistema nervioso central. Al estimular una respuesta citotóxica CD8 mejorada, el sistema inmunológico puede reconocer una gama más amplia de células huésped. Como se describió antes, las células T CD8+ reconocen los antígenos en el contexto de las moléculas MHC de clase I que están presentes en todas las células nucleadas y permite que las células T CD8+ detecten las células huésped infectadas de cualquier tipo. En contraste, las células T CD4+ están restringidas a las células huésped que extraen MHC de clase II y por lo tanto su alcance es mucho más limitado. Los macrófagos, las células dendrítieas y las células B llevan moléculas de MHC tanto de clase I como de clase II. Además, las células Langerhans de la piel poseen proteínas de MHC tanto de clase I como de clase II. (Kaufmann, 1996) De la misma forma, los constituyentes que mejoran la respuesta de las células T CD8+ han sido contemplados para la presente invención. Como se muestra en la figura 6, es posible combinar varios constituyentes con incorporaciones de ADN/ARN desnudo para mejorar la respuesta de las células T CD8+, y aquí se describen algunas.

[0139] Por ejemplo, se ha demostrado que ciertos motivos de CpG hipometilado dentro del ADN derivado de forma bacterial puede mostrar un potente efecto coadyuvante que es, en parte, responsable de la inducción de la respuesta tipo Th1 que es una de las características de las vacunas con base de ADN. Una de las características importantes de las vacunas con base de ADN, a diferencia de la mayoría de las vacunas convencionales, es la capacidad única para estimular respuestas humorales, mediadas por las células y citotóxicas CD8 en los animales inmunizados. La capacidad para inducir una respuesta inmunológica potente de tipo Th1 es de gran importancia porque con muchos patógenos (enfermedades virales, bacteriales y parasíticas) la inmunidad mediada por las células y no la presencia de anticuerpos se correlaciona con la protección. (Lewis, 1999)

[0140] Otro método para mejorar la actividad citotóxica de las células T es ligar la proteína 70 de choque térmico del mycobacterium tuberculosis (HSP70) con el ADN/ARN desnudo que codifica la subunidad. HSP70 es un HSP citosólico que funciona en el plegamiento, la transferencia y la degradación de proteínas. (Chen, 2000) Las células T que reaccionan al HSP pueden ejercer un efecto coadyuvante más fuerte reaccionando con los péptidos conjugados; HSP puede inducir una repuesta pro inflamatoria de los auxiliares T e inducir la secreción de TNF-a e IFN. (Chen, 2000) Inmunológicamente, la calreticulina (CRT), una proteína de unión Ca2+ localizada en el retículo endoplásmico, se relaciona con los HSP. Se asocia con los péptidos que llegan al retículo endoplásmico mediante transportadores asociados con el procesamiento y la presentación de antígenos. (Wen-fang Cheng, 2002) La CRT mejora la actividad de CD8.

[0141] La degradación proteasomal del antígeno puede mejorar la presentación de MCH de clase I. (Chien-fu-hung, 2003) Así, otro método para mejorar la actividad citotóxica de las células T es enlazar la gamatubulina a la secuencia del ADN/ARN. Un centrosoma es un compartimiento subcelular rico en proteasomas. Los centrosomas son importantes en la mitosis y la producción de túbulos. Los ce?trosomas también son un locus importante para el procesamiento de antígenos de MHC de clase I. El enlace de gamatubulina con ADN/ARN dará como resultado la localización celular de la proteína a los centrosomas, mejorando la respuesta inmunológica de las células T CD8+. (Chan, 2000) De forma similar, la composición presente puede usar una secuencia de ADN/ARN que codifica la proteína de membrana asociada con el lisosoma (LAMP-1) ligada a una secuencia de ADN/ARN para que la proteína de fusión mejore la respuesta de las células B. (Chen, 2000)(Chien-fu-hung, 2003) C.2.6 Mejorar la Respuesta de las Células T CD8+ para las Composiciones con Base de Subunidades

[0142] Como se notó antes, las vacunas de proteínas de subunidades pueden no sensibilizar las células para el reconocimiento de las células T CD8+. Sin embargo, se ha logrado la preparación de las respuestas de CTL con proteínas intactas mediante la incorporación del antígeno en complejos inmunoestimulantes, como ISCOM (una matriz de micelas lípidas que contienen proteínas virales que llevan antígenos al citosol y permiten inducir células T citotóxicas) o liposomas. Además, se han usado lípidos catiónicos para mejorar las rutas de MHC de clase I de células que presentan antígeno en animales. Un lípido catiónico usado como DOTAP (N-[1-(2,3-dioleoiloxi) propil]-N,N,N-trimetilamonio metil sulfato) que es un lípido catiónico comercial que se usa para la transfección de ADN. Existen otros lípidos catiónicos que pueden sensibilizar las células huésped y que están disponibles comercialmente. Estos lípidos tienen estructuras similares a DOTAP con dos cadenas de alquilo hidrofóbicas agrupadas a uno o más grupos de amonio con carga positiva. El mecanismo de acción propuesto para los lípidos catiónicos involucró una interacción entre el complejo de lípidos de macromoléculas que lleva una carga general positiva y la superficie celular de carga negativa, seguido por una fusión con la membrana celular. En contraste, se cree que los liposomas sensibles al pH se desestabilizan al entrar en contacto con el ambiente ácido del endosoma y se rompen y/o fusionan con la membrana endosómica para liberar su contenido en el citoplasma. (Walker, 1992)

[0143] Los ISCOM contienen saponina, que es un glucósido complejo que se encuentra en las plantas. Las saponinas poseen una cualidad adyuvante; Tienen una secuencia oligosacárida hidrofóbica de entre 8 y 10 monosacáridos. La preparación de ISCOM es conocer (sic) a aquéllos que conocen el arte. Debido a que los ISCOM poseen un esteroide o triterpeno, su estructura básica es amfipática. Esto permite que los ISCOM formen una matriz de lípidos asociada con las proteínas hidrofóbicas. La cualidad lípida de los ISCOM permite la fusión de la membrana con una célula huésped. Las proteínas suspendidas en la matriz iípida de los ISCOM se interiorizan en la célula huésped y son sometidas a una limpieza inmunológica. (Kiyono, 1996)

[0144] La formación de complejos entre la proteína soluble y una vacuna de subunidades y DOTAP se da por interacciones iónicas entre la carga negativa de la proteína y el lípido catiónico. Así, la maduración o la modificación de una vacuna de subunidades no es necesaria. Por lo tanto, la asociación requiere únicamente de una mezcla de la proteína de subunidades en la solución DOTAP u otro lípido catiónico antes de la aplicación a las células o la inyección en animales experimentales o humanos. Entonces los lípidos catiónicos son vehículos de entrega disponibles para el estudio de sucesos intracelulares que llevan a la presentación por MHC de clase I de antígeno, y pueden ser una alternativa a los virus recombinantes para diseccionar la respuesta de las células T CD8+ a los virus. (Walker, 1992)

[0145] Los ISCOM o portadores lípidos actúan como adyuvantes pero con una toxicidad mínima. Cargan proteínas y péptidos en el citoplasma celular permitiendo que las células T restringidas de clase I respondan a los péptidos. Por lo tanto, pueden usarse con vacunas de subunidades para mejorar la actividad de CD8. Para obtener acceso al interior de la célula, las micelas lípidas de los ISCOM se fusionan con las membranas celulares como se mencionó antes, y las partículas que quedan atrapadas dentro de los ISCOM pueden ser transportadas al retículo endoplásmico. Una vez que se encuentran dentro del retículo endoplásmico, estas partículas se unen a moléculas de MHC de clase I recién sintetizadas. Después de pasar a través del aparato de Golgi son transportadas a la superficie celular como complejos de MHC péptido de clase I. (Parham, Peter, The Immune System, Cap. 12 (2004))

[0146] Por lo tanto, la presente composición debe incorporarse, de preferencia, en ISCOM, liposomas y/o disolverse en lípidos catiónicos para mejorar la actividad de las células T o preparar las respuestas CTL.

C.3. Conclusión -Método de Preparación

[0147] Así, la presente invención comprende tanto una composición con base de proteína y una composición con base de ácido nucleico que puede usare para inducir una respuesta inmunológica contra la proteína de fusión, y crear una memoria inmunológica de la misma. Las composiciones con base de ácido nucleico pueden ser ADN, ARN o ARNm. Los portadores de ácido nucleico recombinantes pueden ser bacteriales o virales. Es conveniente que la composición incluya uno o más constituyentes para mejorar la respuesta de las células T CD8+.

[0148] Es posible desarrollar composiciones con base de proteínas y administrarlas . usando métodos conocidos en el arte. Para efectos de composiciones o vacunas con base de ácidos nucleicos y que se administran a animales, el método preferido de entrega son las pistolas de genes comerciales. Esta técnica usa un instrumento diseñado para propulsar partículas de oro cubiertas de ADN directamente en las células de la epidermis y la dermis. El ADN entra directamente en las células dendríticas, lo que lleva a la preparación directa de las células T CD8+. (Chen, 2000) De forma particular, la entrega mediante pistola de genes por cuentas de oro cubiertas de ADN puede ser preferible para el uso con constituyentes de composición que mejoran la respuesta inmunológica de las células T CD8+ para composiciones de subunidades con base de ácido nucleico. (Chien-fu-hung, 2003) Las rutas de administración de las composiciones con base de ácido nucleico se resumen en la figura 7 y más adelante.

D. Descripción de Incorporaciones Alternativas Adicionales y Estimulantes Inmunológicos

[0149] La respuesta inmunológica contemplada por la presente invención puede ser mejorada por el uso de sustancias específicas o no específicas que estimulen la respuesta inmunológica. La presente invención puede ser mezclada con el estimulante ¡nmunológico o el adyuvante adecuado, incluyendo aquellos descritos a continuación como incorporaciones alternativas. Dichas composiciones pueden usarse de ia forma que sea adecuada para la aplicación. Algunos estimulantes o adyuvantes tradicionales conocidos en el arte son el adyuvante incompleto de Freund, los liposomas, etc. Una incorporación preferida incluye uno o más estimulantes tomados de adyuvantes tradicionales y/o aquellas composiciones descritas más adelante.

[0150] Para mejorar la inmunogenicidad de un vector bacterial o viral recombinante, es necesario retirar el ácido siálico de la membrana de plasma de la bacteria o la capa de la proteína y/o la estructura de la envoltura (si el virus está envuelto) del virus. Un tratamiento con neuraminidasa retiraría los residuos de ácido siálico sin alterar la estructura proteica de la bacteria o el virus.

[0151] En una forma de realización alternativa, la composición puede ser unida de forma covalente o de otra forma a los polisacáridos compuestos de mañosa o mañano. La unión o el agrupamiento pueden lograrse usando los métodos que conocen quienes trabajan en este campo. La mañosa es un azúcar que se encuentra únicamente en microorganismos y en patógenos que no se encuentran de forma ordinaria dentro del cuerpo humano. La proteína de unión de la mañosa (MBP) es una coiectina, una lectina de tipo C que contiene regiones de estructura colágena. Está presente en el suero normal humano y consta de subunidades, cada una compuesta por tres cadenas polipéptidas que forman una hélice triple parecida al colágeno y tres dominios de reconocimiento de carbohidratos (CRD) globulares de terminal C. Seis subunidades juntas forman una estructura general parecida a la estructura de C1q que parece un ramo de tulipanes de la ruta clásica de complementos. La unión de MBP a los carbohidratos inicia la ruta clásica de complementos a la activación de C1r2 C1s2. Esto puede producir una matanza de los complementos ya sea directamente o por inserción del complejo de ataque de la membrana terminal o a través de opsonización por sedimentación del complemento en la superficie del microbio. MBP también puede activar C2 y C4 mediante otra proteasa serina recientemente descrita llamada proteasas de serina MASP (1 y 2). Así, MBP también presenta una actividad de opsonización independiente de los complementos, que probablemente es mediada por la unión de los tallos colágenos al receptor de coiectina de las células fagocíticas. (Presanis J.S., et al., Biochemistry and Genetics of Mannan-binding Lectin (MBL), Biochemical Society Transactions, Vol. 31 , pp. 748-752 (2003) Cualquier organismo que tenga mañosa o mañano en su superficie estimulará la ruta de lectina de la activación de los complementos. Una composición unida a dichos polisacáridos se unirá con la mañosa que une la lectina en el suero, activando la ruta de lectina del sistema de los complementos. Así, esta incorporación alternativa mejoraría la respuesta inmunológica general a la vacuna.

[0152] En otra forma de realización alterna, la composición puede combinarse con sustancias que estimulan o activan la ruta alternativa de los complementos. Por ejemplo, se sabe que ciertas formas de ácido teicoico son activadores potentes de la ruta alternativa de los complementos. (Winkelstein J.A., "Activation of the Alterntive Pathway by Pneumoccal Cell Wall Teichoic Acid", J. of Immun., Vol. 120, pp. 174-178 (1978)) Además, el zimosan, que puede ser derivado de las células de levadura, puede inducir citoquinas y estimular una respuesta inmunológica en conjunto con la ruta alternativa del sistema de los complementos. El zimosan es fagocitado por los macrófagos con o sin opsonización, y por lo tanto tiene una propiedad inmunológica útil de activación de la ruta alternativa de complementación. Se cree que la interacción entre el macrófago y el zimosan mejora la respuesta de Th1. Las células CD4 pueden dividirse en células Th-1 y Th-2. Las células Th-1 activan las células T citotóxicas mediante la producción de IL-2; mientras que las células Th-2 activan las células B produciendo IL-4 e IL-5 principalmente. El nivel de respuesta de Th-1 producido por zimosan es regulado por los fragmentos de división de C3, C3b e iC3b. El C3b amplificado se deposita en la superficie aceptada de zimosan y reúne macrófagos, células dendríticas u otras células que presentan antígenos. Los macrófagos, las células dendríticas y las células que presentan antígenos hacen una presentación de antígenos a las células Th-1 después de opsonizar el zimosan, y después de que sucede la activación de los macrófagos específicos de antígenos. (Fearon D.T., et al., Proc. Nati. Acad. Sci., Vol. 74, pp. 1683-1687 (1977)) Por lo tanto, zimosan puede usarse como adyuvante; mejora las respuestas inmunológicas tanto humorales como mediadas por las células a la enfermedad del VIH. Así, la composición puede unirse de forma covalente u otra a sustancias que estimulan la ruta alternativa de los complementos, como el ácido teicoico o zimosan.

[0153] El efecto adyuvante del zimosan en la vacuna de ADN específico para el VIH se demostró recientemente usando un vector de plasma (pCMV160lllb). Se inoculó la vacuna de plásmido en ratones de laboratorio con y sin el zimosan. Se observaron niveles superiores de respuesta inmunológica humoral y de respuesta por hipersensibilidad de tipo retrasado (DTH) específica para el VIH cuando el zimosan se coinoculó con el vector plásmido al igual que usando el vector plásmido solo. También mejoró la actividad de los linfocitos de las células T citotóxicas específica para el VIH. Se sugiere que los efectos tienen base en las consecuencias de este reclutamiento (zimosan) y la activación de macrófagos, células dendríticas o células que presentan antígenos mediante una activación de los complementos y especialmente a través de la ruta alternativa. Estos resultados sugieren que zimosan es un estimulante inmunológico eficaz. (Ara, 2001)

[0154] Por lo tanto, para mejorar la inmunogenicidad de la composición, es posible unir mañosa, ácido teicoico, zimosan o alguna combinación de ellos al componente de la proteína de la vacuna de subunidades. Sería preferente que los polisacáridos consistieran de dieciséis unidades de sacáridos distintas. (Pangburn, Michael K., Immun., Vol. 142, pp. 2766-2770 (1989)) La fuente preferida para el componente de carbohidratos/adyuvante de la vacuna de subunidades sería el polisacárido capsular de la célula de la levadura, Crytococcus neoformans serotipo C. (Sahu Arvind, et al., Biochem. J., Vol. 302, pp. 429-436 (1994)) Esta célula de levadura muestra cuatro azúcares de xilosa ramificados desde cada unidad repetida de trimanosa. El sitio tioéster del componente de complemento C3 demuestra una marcada preferencia por esta secuencia específica de carbohidratos. Esto produce la división de C3 en fragmento de C3a y C3b. La molécula de C3b es un punto focal en las tres rutas de los complementos.

[0155] Además, todas las moléculas de glucosa y los polisacáridos deben ser retirados dé la composición. La adición de insulina a una cultura de células facilitará el transporte de la glucosa extracelular a través de la membrana de plasma y al citoplasma de las células. La glucosa inhibe tanto la velocidad como el alcance de la sedimentación de C3b. (Sahu Arvind, 1994)

[0156] En una forma de realización alterna, el efecto de la heparina puede ser inhibido. La heparina es un cofactor necesario para que la función del Factor H sea eficaz. (Maillet, Francoise, et al., Mol. Immun., Vol. 25, pp. 917-923 (1988))(Maillet, Francoise, et al., Molecular Immun., Vol. 20, pp. 1401-1404 (1983)) Como se notó antes, el Factor H es una proteína limitante de gran importancia en la ruta alternativa de los complementos. La ruta alternativa de los complementos es la primera rama del sistema inmunológico que responde a los microorganismos o las vacunas. La protaminá une la heparina y se usa para reducir la heparina eficaz en los ' pacientes que pasan por anticoagulación. (Furie, Bruce, Oral Anticoagulant Therapy, Hematology Basic Principies & Practice, Cap. 121 (3a ed. 2000)) Desde hace poco existe un antagonista a la heparina menos tóxico, la protamina de bajo peso molecular (LMWP). La protamina, o LMWP para esta incorporación, puede ser incluida como componente de la composición para perjudicar la actividad del Factor H en la limitación de una ruta alternativa de los complementos. (Liang, J.F., et al., Biochemistry, Vol. 68, pp. 116-120 (2002)) De forma alternativa, se sabe que la heparinasa degrada la heparina enzimáticamente.

[0157] Se han usado polisacáridos de glucosa hidrolizados y parcialmente ramificados, conocidos como dextranas, para los expansores de plasma eficaces. (Hoffman, Ronald, Hematology Basic Principies and Practice, 2177 (3a ed. 2000)) El sulfato de dextrana es una sal de sodio de esteres de ácido sulfúrico de la dextrana polisacárida. El sulfato de destrana soluble que tiene peso molecular superior a 5 x 103 es un inductor de la ruta alternativa de los complementos. El número de grupos de sulfatos por cada cien residuos de glucosa en la dextrana determinó la potencia de activación de la dextrana en la ruta alternativa. El grado óptimo de sulfatación fue de 50-60 SO4/IOO moléculas de glucosa. (Burger, R., et al., Immunology, Vol. 29, pp. 549-554 (1975))

[0158] El sefadex sulfatado (SS) es una forma insoluble y con enlaces cruzados de la dextrana. Al igual que el sulfato de dextrana soluble, el SS activa la ruta alternativa de los complementos, así como la ruta clásica. Existen tres variables que controlan la actividad del XX con ambas rutas de actividad de los complementos: (1) La cantidad de sulfatación; cuando más alto sea el contenido de sulfatado (sic) hasta 15.6% por peso, el resultado fue una activación de los complementos más alta. No se notó activación de los complementos con un contenido de sulfato menor al 2.43%; (2) La concentración de SS; mayores concentraciones producen una activación de los complementos con una rotación máxima de C3 de 40-50 µg/ml; y (3) La temperatura; la rotación máxima de C3 se notó a 37° C con una pérdida total de actividad a 4o C.

(Burger, R., et al., Immunolgy 33:827 (1977)) Las formas soluble e insoluble de la dextrana (peso molecular >5000) activan la ruta alternativa de los complementos. Esto se logra bloqueando el efecto del Factor H. (Burger, R., et al., European J. Immunology, pp. 291-295 (1981)) El sulfato de dextrana con bajo peso molecular (<5000) mejora la unión del factor H, por lo tanto, limita la actividad de la ruta alternativa de los complementos. (Seppo Meri, et al., Proc. Nati. Acad. Sci., Vol. 87, pp. 3982-3986 (1990)) El ADN, al igual que la heparina, aumenta la unión del factor H. (Gardner, William D., Biochemical and Biophysical Research Communications, Vol. 94, pp. 61-67 (1980)) ' 5

[0159] Por lo tanto, para mejorar la inmunogenicidad, es posible incluir en el compuesto sulfato de dextrana con peso molecular > 5000 con 50-60 SO4/IOO moléculas de glucosa. Del mismo modo, el SS con 15.6% SO4 por peso a una concentración de 40-50 µg/ml a una temperatura de 37 grados mejoraría la 10 inmunogenicidad del compuesto. Una dextrana de bajo peso molecular no se incluiría en la fórmula, ya que aumentaría la unión del factor H y disminuiría la activación de los complementos. Finalmente, el ADN mejora la actividad de los complementos y por eso este inmunógeno podría usarse al mismo tiempo con una vacuna de ADN. (La vacuna DPT está compuesta por tres partículas distintas de 15 vacunas. El componente pertussis actúa como adyuvante para los otros dos. (Parham, 2004) Existe una situación análoga aquí, donde la vacuna de ADN para la enfermedad del VIH actuaría como adyuvante para la vacuna de psoralen).

[0160] En otra forma de realización alterna, es posible usar sustancias que 20 estabilizan la C3-convertasa con esta invención. Las tres rutas de los complementos llevan a la producción de C3b, que se une de forma covalente con la superficie de los microorganismos o los componentes de los mismos que se encuentran en dicha composición inmunogénica. El C3b es producido por enzimas conocidas como C3-convertasa. El factor del veneno de la cobra (CVF), derivado 25 de la serpiente Naja kaouthia, estabiliza esta enzima. (Alper, C. A., et al., Science, Vol. 191 , pp. 1275-1276 (1976)) La vida promedio de la C3-convertasab,Bb C3/C5 del CVF es de siete horas, a diferencia de la de la C3-convertasa de la ruta alternativa de los complementos producida endógenamente (C3b,Bb), que es de 1.5 minutos. C3b,Bb es desensamblado por el factor H y C3b es inactivado por la 30 acción combinada del factor H y el factor I. En contraste, el factor CVF,C3,Bb resiste todas las proteínas de los complementos reguladores. (Kock, Michael A., et al., J. of Biol. Chemistry, Vol. 279, pp. 30836-30843 (2004)) C3b,Bb requiere C3b adicional para actuar en C5, mientras que CVF,Bb puede dividir C5 directamente. Por lo tanto, la enzima CVF.Bb activa C3 y C5 continuamente. (Kock, 2004)

[0161] Se cree que la función biológica del CVF en el veneno de la cobra facilita la entrada de los componentes tóxicos del veneno en el torrente sanguíneo. Esto se logra mediante la activación de los complementos que provocan la liberación de las anafilatoxinas C3a, C5a y Bb, que aumentan la permeabilidad vascular. (Vogel, Cari W., Immunoconjugates, Cap. 9 (1987)) La CVF, a pesar de que se deriva del veneno de la cobra, es una proteína no tóxica; se puede aislar de las demás enzimas, polipéptidos, etc., del veneno de la cobra, que contiene toxinas.

[0162] Así, la administración de CVF da como resultado una producción explosiva de C3b. (Vogel, 1987)(Kock, 2004) La figura 8 ilustra la homología estructural entre C3 y CVF. El C3b que se encuentra en la superficie de microorganismos es reconocido por las células dendríticas foliculares que están dentro de los nodos linfáticos así como las células T y las células B que están en la circulación periférica y dentro de los centros germinales de los nodos linfáticos. C3b es una opsonina poderosa. Las opsoninas detonan varias ramas del sistema inmunológico simultáneamente. (Hoffman, Ronald, Hematology Basic Principies and Practice, Cap. 27 (3a ed. 2000)) Así, en una incorporación alternativa, es posible usar CVF como componente de la composición.

[0163] La forma preferida de CVF es dCVF (CVF des-a-galactosilatado). (Gowda, D. C, et al., J. of Immun., pp. 2977-2986 (21 de diciembre de 1993)) El CVF que se da naturalmente se caracteriza por un polisacárido inusual que es una cadena ligada N de tipo complejo biantenaria y fucosilatada, que contiene un epítopo antigénico Lex a-galactosilatado, Gala1-3Galß1-4 (Fuca1-3) GIcNAcß Es posible retirar este polisacárido mediante la incubación de CVF con péptido-N-glicosidasa F (N-glicanasa) a 37° C durante 18 a 23 horas con un ph de 8.0. La remoción de este polisacárido de CVF es necesaria, ya que el 1% del IgG humano reacciona con la secuencia terminal Gala1-3Galß1 de CVF. Sin embargo, la remoción de dicho polisacárido no interfiere con el carácter de fijación de los complementos del módulo, ni acorta el tiempo promedio de vida de la molécula. dCVF se unirá de forma covalente a la o las unidades de polisacáridos que comprenden la composición inmunogénica.

[0164] En otra forma de realización, es posible agregar compuestos de níquel a la composición. Se ha demostrado que el níquel es eficaz para mejorar la actividad de la C3-convertasa tanto de la lectina como de las rutas alternativas de los complementos. (Fishelson, Z., et al., J. of Immun., Vol. 129, pp. 2603-2607 (1982)) La toma de níquel natural para los adultos promedio está estimada entre 60 y 260 microgramos al día, con una dosis de referencia de salud ambiental de 0.02 miligramos por kilogramo de peso corporal al día (mg/kg/d). (U.S: EPA, 1986) Se contempla que la presente invención incluya níquel, de preferencia en forma de cloruro de níquel en el orden de la toma diaria promedio y por debajo de la dosis de referencia. Por lo tanto, la presente invención puede producirse usando níquel para mejorar la respuesta inmunológica.

E. Resumen

[0165] Para preparar la composición que conforma el agente de la vacuna para la invención, es posible usar los métodos conocidos de purificación, síntesis o ingeniería genética. Los profesionales habilitados en el arte pueden aislar y purificar un fragmento, o preparar una secuencia de codificación de dicha proteína de fusión. Es posible incorporar fragmentos de proteínas, ADN/ARN desnudo, ADN/ARN recombinante o ARN mensajero en las composiciones farmacéuticas adecuadas para el método anticipado de administración, como portadores o excipientes. Se puede administrar la composición a un animal o un sujeto para el que se desea una respuesta inmunológica de acuerdo a la presente invención; una dosis terapéutica eficaz sería la cantidad necesaria para invertir la supresión inmunológica específica, al grado deseado, y determinado usando medios estándar, como ensayo de liberación de cromo, ensayo de citoquina intracelular, ensayo linfoproliferativo (LPA), ensayo de unión de interferón gamma (IFN-gamma) y ensayos de unión de tetramero de MHC. Este último es el preferido. Estas mismas pruebas de laboratorio se aplicarían para medir la respuesta inmunológica de un sujeto no infectado.

[0166] El análisis y el desarrollo de la composición inmunológica deben comprender una amplia gama de dosis de partículas inactivadas para evaluación. Las pruebas en animales deben tomar en cuenta las diferencias de tamaño y especie, así como las características ¡nmunológicas; se supone que las diferencias inmunológicas entre humanos y animales pueden relegar las pruebas en animales a un análisis de toxicidad. Las pruebas clínicas implicarán al menos el modelo estándar de tres etapas, que va desde la seguridad y la dosificación en una población pequeña, la seguridad y la inmunogenicidad en una segunda etapa de cientos de voluntarios, hasta una etapa de eficacia a gran escala. Las pruebas clínicas deben incluir, como de costumbre, los criterios de exclusión adecuados, como exclusión para otras condiciones de supresión inmunológica, embarazo, uso activo de drogas, etc. Una dosis inicial para las pruebas con proteínas de subunidades puede ser 10 microgramos/cepa para jóvenes y 20 microgramos/cepa para adulos. Para las vacunas de ADN desnudo sería adecuado usar una dosis inicial de 1 microgramo/cepa para todas las edades.

[0167] La administración puede hacerse por varias vías, por ejemplo oral, transbucal, transmucosa, sublingual, nasal, rectal, vaginal, intraocular, intramuscular, intralinfática, intravenosa, subcutánea, transdérmica, ¡ntradérmica, intra tumor, tópica, transpulmonar, por inhalación, por inyección o por implantación, etc. Las diversas formas de la composición pueden incluir, sin limitación, cápsula, gelcap, tableta, cápsula entérica, partícula encapsulada, polvo, supositorio, inyección, ungüento, crema, implante, parche, líquido, inhalador o spray, medio sistémico, tópico u otro medio oral, soluciones, suspensiones, infusión, etc. Debido a que algunos de los primeros objetivos para la infección por VIH son las células epiteliales y las células Langerhans de la piel y la mucosa rectal y vaginal, entonces una incorporación más conveniente de la administración es dérmica combinada con supositorios rectales o vaginales. El VIH se contrae principalmente por coito vaginal o anal. Por lo tanto, la administración de la vacuna por medio de supositorios vaginales o rectales sería la metodología de administración preferida. Además, la presente invención puede combinarse con otros agentes terapéuticos, como citoquinas, incluyendo formas naturales, recombinantes y mutadas, fragmentos, proteínas de fusión y otros análogos y derivados de las citoquinas, mezclas, otros agentes biológicamente activos y aditivos de formulación, etc. Quienes tienen conocimiento de este arte reconocerán que para la inyección puede ser apropiado tener la fórmula en soluciones acuosas, como la solución de Ringer o un tampón salino. Otros ejemplos de vehículos de administración son los liposomas, las emulsiones y los solventes. La administración oral requeriría portadores adecuados para cápsulas, tabletas, líquidos, pildoras, etc., como sacarosa, celulosa, etc.

[0168] A pesar de que la descripción anterior se refiere a incorporaciones particulares de la presente invención, se comprenderá que se pueden realizar muchas modificaciones sin alejarse mucho de la esencia del mismo. Las reivindicaciones que se incluyen pretenden cubrir dichas modificaciones como serían dentro del alcance verdadero y la esencia de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0044] La figura 1 muestra las rutas de cascada de complementos en el ser humano.

[0045] La figura 2 ilustra las categorías de incorporaciones por proteína de fusión dentro de la composición inmunológica presente.

[0046] La figura 3 es una gráfica de los portadores ejemplares disponibles para el ADN recombinante.

[0047] La figura 4 es una tabla que demuestra la división del material genético que codifica la proteína de fusión en composiciones virales recombinantes o vacunas.

[0048] La figura 5 es una tabla que demuestra la división del material genético que codifica la proteína de fusión en composiciones virales recombinantes o vacunas.

[0049] La figura 6 es una lista de estimulantes inmunológicos que pueden utilizarse con composiciones de ADN desnudo.

[0050] La figura 7 describe las rutas tradicionales de administración para el ADN.

[0051] La figura 8 es un esquema que muestra las estructuras de las cadenas de C3 y CVF, así como su relación.

Claims

REIVINDICACIONES Habiendo descrito mi invención como antecedente, considero una novedad y por lo tanto reclamo como de mi propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas:

1. Una composición para producir una respuesta inmunológica al VIH que comprende, con apoyo aceptable farmacéuticamente, una cantidad eficaz de proteína de fusión del VIH.

2. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1 , en la que dicha proteína de fusión sea extraída por un portador recombinante.

3. Una composición de acuerdo a la reivindicación 2, en la que dicho portador recombinante sea un virus.

4. Una composición de acuerdo a la reivindicación 3, en la que dicho virus sea un virus del herpes.

5. Una composición de acuerdo a la reivindicación 4, en la que dicho virus del herpes sea virus Epstein Barr.

6. Una composición de acuerdo a la reivindicación 3, en la que dicho virus sea un poliovirus.

7. Una composición de acuerdo a la reivindicación 3, en la que dicha composición se haya tratado c n neuraminidasa, tripsina u otra enzima adecuada para retirar el ácido siálico.

8. Una composición de acuerdo a la reivindicación 2, en la que dicho portador recombinante sea una bacteria.

9. Una composición de acuerdo a la reivindicación 8, en la que dicha bacteria sea Bacillus Calmette-Guerin.

10. Una composición de acuerdo a la reivindicación 8, en la que dicha bacteria sea Listeria monocitogenes.

11. Una composición de acuerdo a la reivindicación 8, en la que dicha composición haya sido tratada con neuraminidasa, tripsina u otra enzima adecuada para retirar el ácido siálico.

12. Una composición de acuerdo a la reivindicación 2, en la que dicho portador recombinante sea levadura.

13. Una composición de acuerdo a la reivindicación 12, en la que dicha levadura sea Saccharomyces cerevisiae.

14. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1 , en la que dicha proteína de fusión sea extraída por ARN mensajero.

15. Uso de la composición de acuerdo a la reivindicación 1 para preparación de un medicamento para producir una respuesta inmunológica al VIH.

16. Un método para producir una respuesta inmunológica en un animal, que comprende la administración de una composición formada por, con apoyo aceptable farmacéuticamente, una cantidad eficaz de proteína de fusión del VIH.

17. Un método de acuerdo a la reivindicación 16, en el que la composición se administre de forma oral, transbucal, transmucosa, sublingual, nasal, rectal, vaginal, infraocular, intramuscular, intralinfática, intravenosa, subcutánea, transdérmica, intradérmica, intra tumor, tópica, transpulmonar, por inhalación, • por inyección o por implantación.

18. Un método de acuerdo a la reivindicación 16, en el que la composición se administre por medio de cápsula, cápsula de gel, tableta, cápsula entérica, partícula encapsulada, polvo, supositorio, inyección, ungüento, crema, implante, parche, líquido, inhalador o spray.

19. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1, en la que dicha composición se combine con un estimulante ¡nmunológico.

20. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico sea un adyuvante.

21. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda polisacáridos compuestos por al menos una mañosa en una forma capaz de unirse a dicha composición.

22. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda ácido teicoico en una forma capaz de unirse a dicha composición.

23. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda zimosan en una forma capaz de unirse a dicha composición.

24. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda cryptococcus neoformans serotipo C con una cápsula de polisacáridos capaz de unirse a dicha composición.

25. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda protamina en una forma capaz de unirse a dicha composición.

26. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda una heparinasa.

27. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda factor de veneno de la cobra en una forma adaptada para mejorar la producción de C3b.

28. Una composición de acuerdo a la reivindicación 27, en la que dicho factor de veneno de la cobra sea dCVF.

29. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda níquel en una forma adaptada para mejorar la actividad de la C3-convertasa.

30. Una composición de acuerdo a la reivindicación 19, en la que dicho estimulante inmunológico comprenda polianiones de sulfato capaces de absorber el factor H.

31. Una composición de acuerdo a la reivindicación 1 , en la que los polianiones que se encuentren en la composición y sean capaces de potenciar el factor H se retiren de forma sustancial de la composición.