RU2389796C2 - Modified antagonist of receptor il-4 and purified polynucleotide intended for its production - Google Patents
Modified antagonist of receptor il-4 and purified polynucleotide intended for its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2389796C2 RU2389796C2 RU2006110046/13A RU2006110046A RU2389796C2 RU 2389796 C2 RU2389796 C2 RU 2389796C2 RU 2006110046/13 A RU2006110046/13 A RU 2006110046/13A RU 2006110046 A RU2006110046 A RU 2006110046A RU 2389796 C2 RU2389796 C2 RU 2389796C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mutein
- modified
- receptor antagonist
- antagonist
- seq
- Prior art date
Links
Landscapes
- Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
Abstract
Description
Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Данное изобретение относится к антагонисту рецепторов мутеина IL-4, присоединенному к небелковому полимеру, такому как полиэтиленгликоль. Кроме того, в нем предусмотрены составы, дозированные формы и способы их введения для терапевтических целей. Эти модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4 и композиции и способы, их использующие, пригодны для лечения индивидуумов, страдающих от тяжелой астмы, хронического обструктивного легочного заболевания и связанных с ними состояний легких.This invention relates to an IL-4 mutein receptor antagonist attached to a non-protein polymer, such as polyethylene glycol. In addition, it provides compositions, dosage forms and methods for their administration for therapeutic purposes. These modified mutein IL-4 receptor antagonists and compositions and methods using them are useful in treating individuals suffering from severe asthma, chronic obstructive pulmonary disease, and related lung conditions.
Предпосылки создания изобретенияBACKGROUND OF THE INVENTION
Астма характеризуется изменчивой, обратимой обструкцией дыхательных путей и гиперответом дыхательных путей (AHR), связанными с инфильтрацией слизистой оболочки бронхов активированными Т-лимфоцитами (Т-клетками) и эозинофилами. Эти клетки вместе с резидентными тучными клетками дыхательных путей секретируют различные цитокины и медиаторы, которые играют главную роль в патогенезе болезни. Клетки CD4+Th2 за счет выделения специфических цитокинов (IL-4, IL-5, IL-9 и IL-13) управляют развитием болезни. В частности, Th2 цитокины, IL-4 и IL-13, как полагают, являются главными в развитии и сохранении воспаления дыхательных путей и гиперответа дыхательных путей.Asthma is characterized by variable, reversible airway obstruction and airway hyperresponsiveness (AHR) associated with bronchial mucosal infiltration by activated T-lymphocytes (T-cells) and eosinophils. These cells, together with resident mast cells of the respiratory tract, secrete various cytokines and mediators, which play a major role in the pathogenesis of the disease. CD4 + Th2 cells, through the release of specific cytokines (IL-4, IL-5, IL-9 and IL-13), control the development of the disease. In particular, Th2 cytokines, IL-4, and IL-13 are believed to be central to the development and maintenance of airway inflammation and airway hyperresponsiveness.
В ряде in vivo исследований также поддерживается мнение об основной роли IL-4 и IL-13 в патогенезе астмы. При использовании животных с дефицитом цитокина или реагентов, которые нейтрализуют функцию или IL-4, или IL-13, наблюдается важная роль этих цитокинов в регулировании первичного и вторичного иммунного ответа, приводящего к воспалению дыхательных путей и гиперответу дыхательных путей (3, 4). Взятые вместе, эти данные позволяют предположить, что IL-4 и IL-13 оба могут играть перекрывающиеся и независимые роли в аллергическом ответе дыхательных путей и что нацеливание на оба цитокина может иметь значительное дополнительное преимущество по сравнению с нацеливанием на любой один цитокин.A number of in vivo studies also support the notion of the main role of IL-4 and IL-13 in the pathogenesis of asthma. When using animals with a deficiency of cytokine or reagents that neutralize the function of either IL-4 or IL-13, an important role of these cytokines in the regulation of the primary and secondary immune response, leading to airway inflammation and airway hyperresponsiveness, is observed (3, 4). Taken together, these data suggest that IL-4 and IL-13 can both play overlapping and independent roles in the allergic response of the respiratory tract and that targeting both cytokines can have a significant added advantage over targeting any single cytokine.
Антагонисты IL-4 описаны в литературе. Мутанты IL-4, которые действуют как антагонисты, включают мутеин IL-4, IL-4/Y124D (Kruse N., Tony H.P., Sebald W., Conversion of human interleukin-4 into a high affinity antagonist by a single amino acid replacement, Embo J. 11:3237-41, 1992) и двойной мутеин IL-4 [R121D/Y124D] Tony H. et al., Design of Human Inerieukin-4 Antagonist in Inhibiting hierleukin-4-dependent and Inerleukin-13-dependent responses in T-cells and B-cells with high efficiency, Eur. J. Biochem. 225: 659-664 (1994)). Единичный мутеин представляет собой тирозин, замещенный аспартовой кислотой в положении 124 в D-спирали. Двойной мутеин представляет собой аргинин, замещенный аспартовой кислотой в положении 121, и тирозин, замещенный аспартовой кислотой в положении 124 в D-спирали. Изменения в этой части D-спирали хорошо коррелируются с изменениями во взаимодействиях на втором участке связывания.IL-4 antagonists are described in the literature. IL-4 mutants that act as antagonists include the mutein IL-4, IL-4 / Y124D (Kruse N., Tony HP, Sebald W., Conversion of human interleukin-4 into a high affinity antagonist by a single amino acid replacement , Embo J. 11: 3237-41, 1992) and the double mutein IL-4 [R121D / Y124D] Tony H. et al., Design of Human Inerieukin-4 Antagonist in Inhibiting hierleukin-4-dependent and Inerleukin-13-dependent responses in T-cells and B-cells with high efficiency, Eur. J. Biochem. 225: 659-664 (1994)). A single mutein is tyrosine substituted with aspartic acid at position 124 in the D helix. The double mutein is arginine substituted by aspartic acid at position 121, and tyrosine substituted by aspartic acid at position 124 in the D helix. Changes in this part of the D helix correlate well with changes in interactions in the second binding site.
Варианты мутантов IL-4, проявляющие агонизм или антагонизм IL-4 дикого типа, могут быть полезными при лечении состояний, связанных с одним из плейотропных эффектов IL-4. Например, антагонисты IL-4 будут пригодны для лечения состояний, обострившихся при продуцировании IL-4, таких как астма, аллергия или другие воспалительные состояния-ответы. Агонисты IL-4 могут быть полезны для лечения состояний, при которых наличие IL-4 связано с улучшением состояния или ослаблением болезни, например, аутоиммунных болезней, таких как ревматоидный артрит, рассеянный склероз, инсулинзависимый сахарный диабет и т.д. Эти аутоиммунные болезни характеризуются поляризацией при продуцировании популяций Т-клеток-помощников (хелперов), типов 1 и 2 (Th1, Th2). Незараженные СD4+Т-клетки дифференцируют на субпопуляции Th1 или Th2 в зависимости от цитокина, содержащегося во время стимулирования. Агонист IL-4 будет идеально сдвигать продуцирование в сторону Т-клеток-хелперов, а именно, в сторону образования Th2, оказывая тем самым терапевтическое действие.Variants of IL-4 mutants exhibiting agonism or antagonism of wild-type IL-4 may be useful in treating conditions associated with one of the pleiotropic effects of IL-4. For example, IL-4 antagonists will be useful in treating conditions exacerbated by the production of IL-4, such as asthma, allergies, or other inflammatory response states. IL-4 agonists may be useful in treating conditions in which the presence of IL-4 is associated with an improvement or amelioration of the disease, for example, autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis, multiple sclerosis, insulin-dependent diabetes mellitus, etc. These autoimmune diseases are characterized by polarization when producing populations of helper T cells (helpers), types 1 and 2 (Th1, Th2). Uninfected CD4 + T cells differentiate into subpopulations of Th1 or Th2 depending on the cytokine contained during stimulation. An IL-4 agonist will ideally shift production toward T helper cells, namely towards Th2 formation, thereby exerting a therapeutic effect.
В заявке PCT/US93/03613 описан вариант IL-4, содержащий Phe-Leu или Туг-Leu последовательность в альфа-области спирали и отрицательно заряженную аминокислоту среди двух аминокислот в 3'-5'-направлении или 5'-3'-направлении от последовательности Phe-Leu или Tyr-Leu, причем этот вариант имеет повышенное сродство к рецептору IL-4 благодаря нейтральной аминокислоте, замещающей отрицательно заряженную аминокислоту. В этой заявке указано также, что специфическое замещение Trp-Leu или Phe-Leu в а-спирали IL-4 в 2-остатках отрицательно заряженного остатка приводит к повышенному сродству. Вариант является IL-4 слитым белком (с дифтерийным токсином).PCT / US93 / 03613 describes an IL-4 variant comprising a Phe-Leu or Tug-Leu sequence in the alpha region of the helix and a negatively charged amino acid among two amino acids in the 3'-5'-direction or 5'-3'-direction from the Phe-Leu or Tyr-Leu sequence, this variant having increased affinity for the IL-4 receptor due to the neutral amino acid replacing the negatively charged amino acid. This application also indicates that the specific substitution of Trp-Leu or Phe-Leu in the a-helix of IL-4 in the 2 residues of the negatively charged residue leads to increased affinity. The variant is an IL-4 fusion protein (with diphtheria toxin).
Рекомбинантный мутеин (IL-4RA), являющийся производным IL-4 человека, мутированным в двух положениях его аминокислотной последовательности, описан в патентах США 6028176 и 6313272. IL-4RA связывается с высоким сродством с альфа-цепью рецептора IL-4 человека, важным функциональным сигнальным компонентом обоих комплексов рецепторов IL-4 и IL-13. Этот мутеин не обладает активностью агониста и действует как сильнодействующий конкурентный антагонист рецепторов IL-4 и IL-13 in vitro (см. патенты США 6028176 и 613272). Значительный недостаток применения IL-4RA состоит в его довольно коротком периоде полураспада (примерно 3-6 часов). Фармакокинетическое/фармакодинамическое моделирование IL-4RA в модели астмы у приматов показывает, что эффективная средняя стабильная концентрация при достижении оптимального терапевтического эффекта составляет около 60 нг/мл.Recombinant mutein (IL-4RA), a derivative of human IL-4, mutated in two positions of its amino acid sequence, is described in US patents 6028176 and 6313272. IL-4RA binds with high affinity to the alpha chain of the human IL-4 receptor, an important functional a signal component of both complexes of IL-4 and IL-13 receptors. This mutein does not have agonist activity and acts as a potent competitive antagonist of the IL-4 and IL-13 receptors in vitro (see US Patents 6028176 and 613272). A significant disadvantage of using IL-4RA is its relatively short half-life (approximately 3-6 hours). The pharmacokinetic / pharmacodynamic modeling of IL-4RA in the primates asthma model shows that the effective average stable concentration when the optimal therapeutic effect is achieved is about 60 ng / ml.
Одним из подходов к преодолению короткого периода полураспада является частое введение мутеина IL-4RA пациенту, однако, частое введение (обычно путем инъекции или интубации в трахею) создает значительные препятствия переносимости терапии пациентом и проведению терапии в клинических условиях.One of the approaches to overcoming the short half-life is the frequent administration of IL-4RA mutein to the patient, however, the frequent administration (usually by injection or intubation into the trachea) creates significant barriers to patient tolerance and clinical treatment.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Изобретение предусматривает мутеины IL-4RA с более длинным периодом полураспада, чем у ранее описанных мутеинов. Данное изобретение также предусматривает реагенты и способы ингибирования иммунных ответов, опосредованных IL-4 и IL-13. Этот и другие аспекты настоящего изобретения предусмотрены в одном или нескольких вариантах изобретения, указанных ниже.The invention provides IL-4RA muteins with a longer half-life than previously described muteins. The invention also provides reagents and methods for inhibiting the immune responses mediated by IL-4 and IL-13. This and other aspects of the present invention are provided in one or more embodiments of the invention indicated below.
Согласно одному варианту данное изобретение предусматривает очищенный препарат модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4, включающий антагонист рецептора мутеина IL-4, присоединенный к небелковому полимеру, выбранному из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля и полиоксиалкиленов. Согласно одному аспекту изобретения очищенный препарат содержит модифицированный полипептидный антагонист рецептора мутеина IL-4, который кодирован нуклеотидной последовательностью, указанной далее в SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:7 или SEQ ID NO:8. Согласно другому аспекту полипептид включает аминокислотную последовательность, указанную ниже в SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:13, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:15 или SEQ ID NO:16.In one embodiment, the invention provides a purified preparation of a modified IL-4 mutein receptor antagonist, comprising an IL-4 mutein receptor antagonist, attached to a non-protein polymer selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol and polyoxyalkylene. According to one aspect of the invention, the purified preparation comprises a modified IL-4 mutein receptor polypeptide antagonist, which is encoded by the nucleotide sequence indicated below in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 8. According to another aspect, the polypeptide comprises the amino acid sequence shown below in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO :16.
Согласно одному варианту модифицированный полипептидный антагонист рецептора мутеина IL-4 может быть сопряжен с небелковым полимером в аминокислотном остатке в положении 28, 36, 37, 38, 104, 105 или 106 IL-4. Эти положения пронумерованы согласно аминокислотной последовательности IL-4 дикого типа (то есть интерлейкина-4 человека). Согласно одному аспекту этого варианта аминокислотный остаток в положениях 28, 36, 37, 38, 104, 105 или 106 представляет собой цистеин.In one embodiment, the modified IL-4 mutein receptor polypeptide antagonist may be coupled to a non-protein polymer at the amino acid residue at position 28, 36, 37, 38, 104, 105, or 106 of IL-4. These positions are numbered according to the amino acid sequence of wild-type IL-4 (i.e., human interleukin-4). In one aspect of this embodiment, the amino acid residue at positions 28, 36, 37, 38, 104, 105, or 106 is cysteine.
Согласно еще одному варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина по изобретению связывается с альфа-цепью рецептора IL-4 с Кd около 0,1 нМ - 10 мкМ, примерно 0,5 нМ - 1 мкМ или примерно 1,0 нМ - 100 нМ.In yet another embodiment, the modified mutein receptor antagonist of the invention binds to the alpha chain of the IL-4 receptor with a K d of about 0.1 nM - 10 μM, about 0.5 nM - 1 μM, or about 1.0 nM - 100 nM.
Согласно другому варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 ингибирует пролиферативный ответ TF-1-клеток на IL-4 с IC50, равной примерно 0,1 нМ - 10 мкМ, примерно 0,5 нМ - 1 мкМ или примерно 1,0 нМ - 100 нМ.In another embodiment, the modified mutein IL-4 receptor antagonist inhibits the proliferative response of TF-1 cells to IL-4 with an IC 50 of about 0.1 nM - 10 μM, about 0.5 nM - 1 μM, or about 1.0 nM - 100 nM.
Согласно еще одному варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 ингибирует пролиферативный ответ TF-1-клеток на IL-13 с IС50, выбранной из интервалов примерно 0,1 нМ - 10 мкМ, примерно 0,5 нМ - 1 мкМ или примерно 1,0 нМ - 100 нМ.In yet another embodiment, the modified mutein IL-4 receptor antagonist inhibits the proliferative response of TF-1 cells to IL-13 with an IC 50 selected from ranges of about 0.1 nM - 10 μM, about 0.5 nM - 1 μM, or about 1 , 0 nM - 100 nM.
Согласно дальнейшему варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 ингибирует пролиферативный ответ В-клеток человека на IL-4 с IС50, выбранной из интервалов примерно 0,1 нМ - 10 мкМ, примерно 0,5 нМ - 1 мкМ или примерно 1,0 нМ - 100 нМ.According to a further embodiment, the modified mutein IL-4 receptor antagonist inhibits the proliferative response of human B cells to IL-4 with an IC 50 selected from ranges of about 0.1 nM - 10 μM, about 0.5 nM - 1 μM, or about 1.0 nM - 100 nM.
Согласно еще одному варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 ингибирует пролиферативный ответ Т-клеток человека на IL-4 с IС50, выбранной из интервалов примерно 0,1 нМ - 10 мкМ, примерно 0,5 нМ - 1 мкМ или примерно 1,0 нМ - 100 нМ.In yet another embodiment, the modified mutein IL-4 receptor antagonist inhibits the proliferative response of human T cells to IL-4 with an IC 50 selected from ranges of about 0.1 nM - 10 μM, about 0.5 nM - 1 μM, or about 1, 0 nM - 100 nM.
Согласно еще одному варианту модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 по изобретению имеет период полураспада в плазме, который, по меньшей мере, в 2-10 раз больше периода полураспада в плазме не модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4.In yet another embodiment, the modified IL-4 mutein receptor antagonist of the invention has a plasma half-life that is at least 2-10 times the plasma half-life of the unmodified IL-4 mutein receptor antagonist.
Данное изобретение предусматривает также фармацевтические композиции, содержащие: (а) модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4, который связывается с рецептором IL-4 человека, и (б) фармацевтически приемлемый носитель. Изобретение также предусматривает очищенный полинуклеотид, содержащий (а) нуклеотидную последовательность, показанную ниже в SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:6, SEQ ID NO:7 или SEQ ID NO:8, или (б) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, содержащий аминокислотную последовательность, показанную ниже в SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:11, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:13, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:15 или SEQ ID NO:16.The invention also provides pharmaceutical compositions comprising: (a) a modified IL-4 mutein receptor antagonist that binds to the human IL-4 receptor, and (b) a pharmaceutically acceptable carrier. The invention also provides a purified polynucleotide containing (a) the nucleotide sequence shown below in SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 8, or (b) a nucleotide sequence encoding a polypeptide containing the amino acid sequence shown below in SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13, SEQ ID NO: 14, SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 16.
Настоящее изобретение предусматривает также векторы экспрессии, содержащие полинуклеотид по изобретению и клетки-хозяева, содержащие вектор экспрессии по изобретению.The present invention also provides expression vectors containing the polynucleotide of the invention and host cells containing the expression vector of the invention.
Кроме того, данное изобретение предусматривает способы получения модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4, включающий стадии: (а) культивирования клетки-хозяина, описанной выше, в условиях, при которых происходит экспрессия антагониста, и (б) очистки антагониста от культуры клеток-хозяев. Согласно конкретному аспекту антагонист, полученный способом по изобретению, может ингибировать активность, опосредованную IL-4 и IL-13, и сочетается с небелковым полимером, выбранным из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, полипропиленгликоля и полиоксиалкиленов.In addition, the present invention provides methods for producing a modified IL-4 mutein receptor antagonist, comprising the steps of: (a) culturing a host cell as described above under conditions under which expression of the antagonist occurs, and (b) purifying the antagonist from the host cell culture . According to a specific aspect, an antagonist obtained by the method of the invention can inhibit IL-4 and IL-13 mediated activity and is combined with a non-protein polymer selected from the group consisting of polyethylene glycol, polypropylene glycol and polyoxyalkylene.
Изобретение предусматривает также способы лечения нарушения у людей, связанного с повышенной активностью IL-4 и IL-13, включающие стадии: (а) подбора человека с состоянием, при котором увеличена активность IL-4 и IL-13, и (б) введения этому человеку эффективного количества модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 по изобретению или фармацевтической композиции по изобретению. Согласно одному аспекту это нарушение представляет собой астму, хроническое обструктивное легочное заболевание (такое как эмфизема или хронический бронхит) или связанные с этим легочные нарушения.The invention also provides methods for treating a disorder in humans associated with increased activity of IL-4 and IL-13, comprising the steps of: (a) selecting a person with a condition in which the activity of IL-4 and IL-13 is increased, and (b) administering this to humans, an effective amount of a modified mutein IL-4 receptor antagonist of the invention or a pharmaceutical composition of the invention. In one aspect, the disorder is asthma, a chronic obstructive pulmonary disease (such as emphysema or chronic bronchitis), or related pulmonary disorders.
Данное изобретение предусматривает также способ получения модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 в активной форме, антагонисты, полученные этим способом, композиции, содержащие такие антагонисты, и способ лечения расстройств у людей, включающий введение таких антагонистов и фармацевтических композиций, содержащих такие антагонисты. Этот способ включает стадии: (а) культивирования клетки-хозяина, как описано выше, в условиях, при которых происходит экспрессия антагониста; (б) осуществления повторного складывания антагониста в присутствии дитиотреитола и (в) очистки антагониста от культуры клетки-хозяина. Согласно одному варианту способ включает также стадии: (г) сочетания антагониста с небелковым полимером и (д) очистки антагониста, присоединенного к небелковому полимеру.The invention also provides a method for producing a modified IL-4 mutein receptor antagonist in active form, antagonists obtained by this method, compositions containing such antagonists, and a method for treating disorders in humans, comprising administering such antagonists and pharmaceutical compositions containing such antagonists. This method includes the steps of: (a) culturing a host cell, as described above, under conditions under which antagonist expression occurs; (b) re-folding the antagonist in the presence of dithiothreitol; and (c) purifying the antagonist from the culture of the host cell. In one embodiment, the method also includes the steps of: (d) combining the antagonist with a non-protein polymer and (e) purifying the antagonist attached to the non-protein polymer.
Конкретные предпочтительные варианты данного изобретения станут очевидны из нижеследующего более подробного описания некоторых аспектов и из формулы изобретения.Specific preferred embodiments of the present invention will become apparent from the following more detailed description of certain aspects and from the claims.
На чертеже показана схема протекания реакции пэгилирования.The drawing shows a diagram of the progress of the pegylation reaction.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Данное изобретение относится к модифицированным антагонистам рецептора мутеина IL-4, содержащим рецептор мутеина IL-4, присоединенный к небелковому полимеру, предпочтительно, к молекуле полиэтиленгликоля.This invention relates to modified IL-4 mutein receptor antagonists comprising an IL-4 mutein receptor attached to a non-protein polymer, preferably a polyethylene glycol molecule.
Если иное не требуется по контексту, термины в единственном числе включают множественное число и термины во множественном числе включают единственное число.Unless otherwise required by context, singular terms include the plural and plural terms include the singular.
ОпределенияDefinitions
Термины «полинуклеотид» или «последовательность нуклеиновой кислоты» или «молекула нуклеиновой кислоты» относятся к последовательности ДНК или РНК. Эти термины охватывают молекулы, образовавшиеся из любого из известных основных аналогов ДНК или РНК, таких как, без ограничения, 4-ацетилцистеин, 8-гидрокси-N6-метиладенозин, азиридинилцитозин, псевдоизоцитозин, 5-(карбоксигидроксиметил)урацил, 5-фторурацил, 5-карбоксиметиламинометил-2-тиоурацил, 5-карбоксиметиламинометилурацил, дигидроурацил, инозин, N6-изо-пентениладенин, 1-метиладенин, 1-метилпсевдоурацил, 1-метилгуанин, 1-метил-инозин, 2,2-диметилгуанин, 2-метиладенил, 2-метилгуанин, 3-метилцитозин, 5-метилцитозин, N6-метиладенин, 7-метилгуанин, 5-метиламинометилурацил, 5-метоксиаминометил-2-тиоурацил, бета-D-маннозилквеозин, 5'-метоксикарбонилметилурацил, 5-метоксиурацил, 2-метилтио-N6-изопентениладенин, урацил-5-оксиуксусной кислоты метиловый эфир, урацил-5-оксиуксусная кислота, оксибутоксозин, псевдоурацил, квеозин, 2-тиоцитозин, 5-метил-2-тиоурацил, 2-тиоурацил, 4-тиоурацил, 5-метилурацил, N-урацил-5-оксиуксусной кислоты метиловый эфир, урацил-5-оксиуксусная кислота, псевдоурацил, квеозин, 2-тиоцитозин и 2,6-диаминопурин.The terms “polynucleotide” or “nucleic acid sequence” or “nucleic acid molecule” refer to a DNA or RNA sequence. These terms encompass molecules derived from any of the known basic analogues of DNA or RNA, such as, but not limited to, 4-acetylcysteine, 8-hydroxy-N6-methyladenosine, aziridinylcytosine, pseudoisocytosine, 5- (carboxyhydroxymethyl) uracil, 5-fluorouracil, 5 -carboxymethylaminomethyl-2-thiouracil, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, inosine, N6-isopentenyladenine, 1-methyladenine, 1-methylpsevdouracil, 1-methylguanine, 1-methyl-inosine, 2,2-2-dimethyl -methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-methyladenine, 7-methylguanine, 5- ethylaminomethyluracil, 5-methoxyaminomethyl-2-thiouracil, beta-D-mannosylqueosine, 5'-methoxycarbonylmethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyladenine, uracil-5-hydroxyacetic acid methyl ether, 5-hydroxyacetic acid , pseudouracil, queosin, 2-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, N-uracil-5-hydroxy acetic acid methyl ester, uracil-5-hydroxy acetic acid, pseudouracil, , 2-thiocytosine and 2,6-diaminopurin.
Термин «очищенный» или «выделенный» полинуклеотид относится к нуклеиновой кислоте по изобретению, которая (1) была отделена от, по меньшей мере, примерно 50% белков, липидов, углеводов или других материалов, с которыми она содержится, когда общая нуклеиновая кислота выделена из клеток источника, (2) не связана со всем или с частью полинуклеотида, с которым «выделенная нуклеиновая кислота» связана в природе, (3) связана с полинуклеотидом, с которым она не связана в природе, или (4) не встречается в природе как часть более длинной полинуклеотидной последовательности.The term “purified” or “isolated” polynucleotide refers to a nucleic acid of the invention that (1) has been separated from at least about 50% of the proteins, lipids, carbohydrates or other materials with which it is contained when the total nucleic acid is isolated from source cells, (2) is not associated with all or part of the polynucleotide with which the “isolated nucleic acid” is associated in nature, (3) is associated with a polynucleotide with which it is not associated in nature, or (4) is not found in nature as part of a longer polynucleotide in sequence.
Предпочтительно, чтобы выделенная нуклеиновая кислота по изобретению практически не содержала любых других примесных нуклеиновых кислот или других загрязнений, которые обнаружены в ее среде, которые будут участвовать при ее использовании при получении полипептида или при ее терапевтическом, диагностическом, профилактическом применении или применении для исследовательских целей.It is preferred that the isolated nucleic acid of the invention is substantially free of any other impurity nucleic acids or other contaminants that are found in its environment that will be involved in its use in the preparation of the polypeptide or in its therapeutic, diagnostic, prophylactic or research use.
Под «нумерацией согласно IL-4 дикого типа» подразумевается идентификация выбранной аминокислоты со ссылкой на положение, в котором эта аминокислота обычно находится в IL-4 дикого типа.By "numbering according to wild-type IL-4" is meant the identification of the selected amino acid with reference to the position in which the amino acid is usually located in wild-type IL-4.
Термин «вектор» относится к любой молекуле (например, нуклеиновой кислоте, плазмиде или вирусу), используемой для передачи кодирующей информации клетке-хозяину.The term “vector” refers to any molecule (eg, nucleic acid, plasmid or virus) used to transmit coding information to a host cell.
Термин «вектор экспрессии» относится к вектору, который пригоден для трансформации клетки-хозяина и содержит последовательности нуклеиновой кислоты, которые направляют и/или регулируют экспрессию вставленных последовательностей гетерологичных нуклеиновых кислот. Экспрессия включает, но не ограничивается, такие процессы, как транскрипция, трансляция и сплайсинг РНК, если имеются интроны.The term “expression vector” refers to a vector that is suitable for transforming a host cell and contains nucleic acid sequences that direct and / or regulate the expression of inserted heterologous nucleic acid sequences. Expression includes, but is not limited to, processes such as transcription, translation, and RNA splicing, if there are introns.
Термин «клетка-хозяин» используется для обозначения клетки, которая была трансформирована или которая способна трансформироваться при помощи последовательности нуклеиновой кислоты и затем к экспрессии выбранного гена. Термин включает потомство родительской клетки, независимо от того, является ли это потомство идентичным по морфологии или организации генетического материала первоначальному родителю, до тех пор, пока имеется выбранный ген.The term “host cell” is used to refer to a cell that has been transformed or that is capable of being transformed using a nucleic acid sequence and then to express the selected gene. The term includes the progeny of the parent cell, regardless of whether the progeny are identical in morphology or organization of genetic material to the original parent, as long as there is a selected gene.
Термин «трансдукция» обозначает передачу генов от одной бактерии к другой, обычно при помощи фага. «Трансдукция» относится также к приобретению и передаче эукариотных клеточных последовательностей ретровирусами.The term "transduction" refers to the transfer of genes from one bacterium to another, usually using phage. "Transduction" also refers to the acquisition and transmission of eukaryotic cell sequences by retroviruses.
Термин «трансфекция» обозначает поглощение инородной или экзогенной ДНК клеткой, и клетка «трансфецирована», когда экзогенная ДНК была введена в клеточную мембрану. Ряд методов трансфекции хорошо известен и описан в уровне техники. См., например, Graham et al., 1973, Virology 52:456; Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratories, 1989); Davis et al.. Basic Methods in Molecular Biology (Elsevier, 1986); и Chu et al., 1981, Gene 13:197. Такие методы можно применять для введения одного или более фрагментов экзогенной ДНК в подходящие клетки-хозяева.The term "transfection" refers to the uptake of foreign or exogenous DNA by a cell, and the cell is "transfected" when exogenous DNA has been introduced into the cell membrane. A number of transfection methods are well known and described in the art. See, for example, Graham et al., 1973, Virology 52: 456; Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratories, 1989); Davis et al .. Basic Methods in Molecular Biology (Elsevier, 1986); and Chu et al., 1981, Gene 13: 197. Such methods can be used to introduce one or more exogenous DNA fragments into suitable host cells.
Термин «трансформация» относится к изменению генетических характеристик клетки, клетка является трансформированной, когда она была модифицирована и содержит новую ДНК. Например, клетка считается трансформированной, когда она генетически модифицирована в своем естественном состоянии. Вслед за трансфекцией и трансдукцией трансформирующая ДНК может рекомбинироваться с ДНК клетки путем физической интеграции в хромосому клетки, может сохраняться временно в виде эписомального элемента без воспроизводства или может воспроизводиться независимо как плазмида. Считается, что клетка трансформирована стабильно, когда ДНК воспроизведена с делением клетки.The term "transformation" refers to a change in the genetic characteristics of a cell; a cell is transformed when it has been modified and contains new DNA. For example, a cell is considered transformed when it is genetically modified in its natural state. Following transfection and transduction, the transforming DNA can recombine with the DNA of the cell by physical integration into the chromosome of the cell, can be stored temporarily as an episomal element without reproduction, or can be reproduced independently as a plasmid. It is believed that a cell is transformed stably when DNA is reproduced with cell division.
Термин «идентичность», как известно из уровня техники, относится к отношению между последовательностями двух или более молекул полипептида или двух или более молекул нуклеиновой кислоты, что определяется сравнением последовательностей. В уровне техники «идентичность» означает также степень родства последовательностей между молекулами нуклеиновой кислоты или полипептидов, как это может быть и определяется совпадением между нитями двух или более нуклеотидов или двух или более аминокислотных последовательностей. «Идентичность» измеряется в процентном количестве идентичных совпадений между меньшей из двух или более последовательностей с выравниванием гэпов (если они есть) при помощи конкретной математической модели или компьютерной программы (то есть «алгоритмов»).The term "identity", as is known from the prior art, refers to the relationship between sequences of two or more molecules of a polypeptide or two or more nucleic acid molecules, as determined by comparison of sequences. In the prior art, “identity” also means the degree of sequence affinity between nucleic acid molecules or polypeptides, as this can be determined by the coincidence between the strands of two or more nucleotides or two or more amino acid sequences. “Identity” is measured in the percentage of identical matches between the smaller of two or more sequences with gap alignment (if any) using a specific mathematical model or computer program (that is, “algorithms”).
Термин «подобие» является родственным понятием, но по контрасту с «идентичностью» «подобие» относится к мере родства, которое включает как идентичные совпадения, так и пары консервативного замещения. Если две полипептидных последовательности имеют, например, 10/20 идентичных аминокислот, а остальные все представляют собой неконсервативные замещения, тогда величины степеней идентичности и подобия обе будут равны 50%. Если в том же примере имеется еще пять положений, где содержатся консервативные замещения, тогда величина степени идентичности остается равной 50%, а величина степени подобия будет составлять 75% (15/20). Следовательно, в случаях, когда имеются консервативные замещения, величина степени подобия двух полипептидов будет больше, чем величина степени идентичности этих двух полипептидов.The term “similarity” is a related term, but in contrast to “identity”, “similarity” refers to a measure of kinship that includes both identical matches and conservative substitution pairs. If two polypeptide sequences have, for example, 10/20 identical amino acids, and the rest are all non-conservative substitutions, then both degrees of identity and similarity will be 50%. If in the same example there are five more provisions that contain conservative substitutions, then the value of the degree of identity remains equal to 50%, and the value of the degree of similarity will be 75% (15/20). Therefore, in cases where there are conservative substitutions, the magnitude of the degree of similarity of the two polypeptides will be greater than the magnitude of the degree of identity of these two polypeptides.
Степени идентичности и подобия родственных нуклеиновых кислот и полипептидов могут быть легко определены известными методами. Такие методы включают, но не ограничиваются, описанные в COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY (Lesk, A. M., ed.), 1988, Oxford University Press, New York; BIOCOMPUTING: INFORMATICS AND GENOME PROJECTS (Smith, D. W., ed.), 1993, Academic Press, New York; COMPUTER ANALYSIS OF SEQENCE DATA, Part 1 (Griffin, A. M., and Griffin, H. G., eds.), 1994; Humana Press, New Jersey; von Heinje, G., SEQENCE ANALYSIS IN MOLECULAR BIOLOGY, 1987, Academic Press; SEQENCE ANALYSIS PRIMER (Gribskov, M. and Devereux, J., eds.), 1991, M. Stockton Press, New York; Carillo et al., 1988, SIAM J. Applied Math., 48:1073 и Durbin et al., 1998, BIOLOGICAL SEQENCE ANALYSIS, Cambridge University Press.The degrees of identity and similarity of related nucleic acids and polypeptides can be easily determined by known methods. Such methods include, but are not limited to, described in COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY (Lesk, A. M., ed.), 1988, Oxford University Press, New York; BIOCOMPUTING: INFORMATICS AND GENOME PROJECTS (Smith, D. W., ed.), 1993, Academic Press, New York; COMPUTER ANALYSIS OF SEQENCE DATA, Part 1 (Griffin, A. M., and Griffin, H. G., eds.), 1994; Humana Press, New Jersey; von Heinje, G., SEQENCE ANALYSIS IN MOLECULAR BIOLOGY, 1987, Academic Press; SEQENCE ANALYSIS PRIMER (Gribskov, M. and Devereux, J., eds.), 1991, M. Stockton Press, New York; Carillo et al., 1988, SIAM J. Applied Math., 48: 1073; and Durbin et al., 1998, BIOLOGICAL SEQENCE ANALYSIS, Cambridge University Press.
Предпочтительные методы определения степени идентичности разработаны так, чтобы обеспечить наибольшее совпадение между испытуемыми последовательностями. Методы определения степени идентичности описаны в доступных компьютерных программах. Предпочтительные методы определения степени идентичности двух последовательностей с помощью компьютерных программ включают, не ограничиваясь этим, пакет программ GCG, включая GAP (Devereux, et al., 1984, Nucl. Acid. Res., 12:387; Genetics Computer Group, University of Wisconsin, Madison, WI), BLASTP, BLASTN и FASTA (Altschul et al.. 1990, J. Mol. Biol, 215:403-410. Программа BLASTX общедоступна в Национальном центре информации в области биотехнологии (NCBI) и в других источниках (BLAST Manual, Altschul et al., NCB/NLM/NIH Bethesda MD 20894; Altschul et al., 1990, supra). Для определения степени идентичности можно также применять хорошо известный алгоритм Smith Waterman.Preferred methods for determining the degree of identity are designed to provide the greatest match between the test sequences. Methods for determining the degree of identity are described in available computer programs. Preferred methods for determining the degree of identity of two sequences using computer programs include, but are not limited to, the GCG software package, including GAP (Devereux, et al., 1984, Nucl. Acid. Res., 12: 387; Genetics Computer Group, University of Wisconsin , Madison, WI), BLASTP, BLASTN, and FASTA (Altschul et al .. 1990, J. Mol. Biol, 215: 403-410. The BLASTX program is publicly available at the National Center for Biotechnology Information (NCBI) and other sources (BLAST Manual, Altschul et al., NCB / NLM / NIH Bethesda MD 20894; Altschul et al., 1990, supra) The well-known Smith Waterman algorithm can also be used to determine the degree of identity.
Некоторые схемы выравнивания последовательностей двух аминокислот могут привести к совпадению только короткого участка двух последовательностей, и этот небольшой участок может иметь очень высокую степень идентичности последовательностей, даже хотя нет значительной взаимосвязи между двумя последовательностями с полной длиной. Соответственно, в некоторых вариантах выбранный метод выравнивания (программа GAP) приводит к выравниванию, которое включает, по меньшей мере, 50 смежных аминокислот целевого полипептида.Some alignment schemes for two amino acid sequences can result in only a short region of two sequences coinciding, and this small region can have a very high degree of sequence identity, even though there is no significant relationship between the two full-length sequences. Accordingly, in some embodiments, the selected alignment method (GAP program) results in an alignment that includes at least 50 contiguous amino acids of the target polypeptide.
Например, используя компьютерный алгоритм GAP (Genetics Computer Group, University of Wisconsin, Madison, WI), два полипептида, для которых должна быть определена степень идентичности последовательностей, выравнивают для оптимального совпадения их соответственных аминокислот («совпадающий участок», как определяется алгоритмом). Согласно некоторым вариантам в сочетании с алгоритмом используют штраф за открытие гэпа (который рассчитывается как тройная величина средней диагонали; где «средняя диагональ» является средней величиной диагонали используемой матрицы сравнения; «диагональ» означает балл или число, присвоенное каждому полному совпадению аминокислот при помощи конкретной матрицы сравнения) и штраф за расширение гэпа (который обычно равен 1/10 от штрафа за открытие гэпа), а также матрицу сравнения, такую как РАМ250 или BLOSUM62. Согласно некоторым вариантам в алгоритме используют также стандартную матрицу сравнения (cM.Dayhoff et al., 1978, Atlas of Protein Sequence and Structure, 5:345-352 for the РАМ 250 comparison matrix; Henikoffet al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89:10915-10919 for the BLOSUM 62 comparison matrix).For example, using the GAP computer algorithm (Genetics Computer Group, University of Wisconsin, Madison, WI), two polypeptides, for which the degree of sequence identity is to be determined, are aligned to optimally match their respective amino acids (“matching region” as determined by the algorithm). According to some options, in conjunction with the algorithm, a penalty is used for opening a gap (which is calculated as a triple value of the average diagonal; where “average diagonal” is the average diagonal of the used comparison matrix; “diagonal” means the score or number assigned to each complete amino acid match using a specific comparison matrix) and a penalty for widening the gap (which is usually 1/10 of the penalty for opening a gap), as well as a comparison matrix such as RAM250 or BLOSUM62. According to some variants, a standard comparison matrix is also used in the algorithm (cM.Dayhoff et al., 1978, Atlas of Protein Sequence and Structure, 5: 345-352 for the PAM 250 comparison matrix; Henikoffet al., 1992, Proc. Natl. Acad . Sci. USA, 89: 10915-10919 for the BLOSUM 62 comparison matrix).
В некоторых вариантах параметры для сравнения полипептидных последовательностей включают следующие:In some embodiments, parameters for comparing polypeptide sequences include the following:
Алгоритм: Needleman et al., 1970, J. Mol. Biol., 48:443-453;Algorithm: Needleman et al., 1970, J. Mol. Biol., 48: 443-453;
Матрица сравнения: BLOSUM 62Henikoff et al., 1992, supra;Comparison Matrix: BLOSUM 62 Henikoff et al., 1992, supra;
Штраф за гэп: 12;Penalty for a gap: 12;
Штраф за удлинение гэпа: 4;Gap lengthening penalty: 4;
Порог подобия: 0.Similarity Threshold: 0.
С указанными параметрами может быть использована программа GAP. В некоторых вариантах вышеуказанные параметры являются параметрами по умолчанию для сравнения полипептидов (вместе с отсутствием штрафа за концевые гэпы) при использовании алгоритма GAP.With the specified parameters, the GAP program can be used. In some embodiments, the above parameters are the default parameters for comparing polypeptides (together with no penalty for end gaps) using the GAP algorithm.
В данной заявке используются общепринятые двадцать обычных аминокислот и их аббревиатуры. См. IMMUNOLOGY - A SYNTHESIS. 2nd Edition (E.S.Golub and D.R.Gren, Eds.), Sinauer Associates: Sunderland, MA, 1991, эта публикация включена в данную заявку в качестве ссылки. Подходящими компонентами для полипептидов по изобретению могут также быть стереоизомеры (например, D-аминокислоты) двадцати обычных аминокислот, неприродные аминокислоты, такие как α-, α-дизамещенные аминокислоты, N-алкиламинокислоты, молочная кислота и другие необычные аминокислоты. Примеры необычных аминокислот включают 4-гидроксипролин, γ-карбоксиглутамат, ε-N,N,N-триметиллизин, ε-N-ацетиллизин, σ-фосфосерин, N-ацетилсерин, N-формилметионин, 3-метил-гистидин, 5-гидроксилизин, σ-N-метиларгинин и другие подобные иминокислоты (например, 4-гидроксипролин). В системе обозначений полипептидов, используемой в данной заявке, левое направление - это направление к N-концу с аминогруппой и правое направление - это направление к С-концу, несущему карбоксильную группу, это стандартные обозначения. Остатки природного происхождения можно разделить на следующие классы на основе общих свойств боковых цепей:In this application, the generally accepted twenty common amino acids and their abbreviations are used. See IMMUNOLOGY - A SYNTHESIS. 2 nd Edition (ESGolub and DRGren, Eds.), Sinauer Associates: Sunderland, MA, 1991, this publication is incorporated herein by reference. Suitable components for the polypeptides of the invention may also be stereoisomers (e.g., D-amino acids) of twenty common amino acids, unnatural amino acids, such as α-, α-disubstituted amino acids, N-alkyl amino acids, lactic acid and other unusual amino acids. Examples of unusual amino acids include 4-hydroxyproline, γ-carboxyglutamate, ε-N, N, N-trimethyl lysine, ε-N-acetyl lysine, σ-phosphoserine, N-acetylserin, N-formylmethionine, 3-methyl-histidine, 5-hydroxylisine, σ-N-methylarginine and other similar amino acids (e.g. 4-hydroxyproline). In the polypeptide naming system used in this application, the left direction is the direction to the N-terminus with an amino group and the right direction is the direction to the C-terminus bearing a carboxyl group, these are standard notation. Residues of natural origin can be divided into the following classes based on the common properties of the side chains:
1) гидрофобные: норлейцин (Nor), Met, Ala, Val, Leu, Ile;1) hydrophobic: norleucine (Nor), Met, Ala, Val, Leu, Ile;
2) нейтральные гидрофильные: Cys, Ser, Thr, Asn, Gln;2) neutral hydrophilic: Cys, Ser, Thr, Asn, Gln;
3) кислые: Asp, Glu;3) acidic: Asp, Glu;
4) основные: His, Lys, Arg;4) main: His, Lys, Arg;
5) остатки, которые влияют на ориентацию цепей: Gly, Pro; и5) residues that affect the orientation of the chains: Gly, Pro; and
6) ароматические: Trp, Tyr, Phe.6) aromatic: Trp, Tyr, Phe.
Консервативные замещения аминокислот могут вовлекать обмен члена одного из этих классов на другой член того же класса. Консервативные замещения могут охватывать остатки аминокислот неприродного происхождения, которые обычно вводятся путем химического синтеза пептидов, а не синтезом в биологических системах. Они включают пептидомиметики и другие обратимые или инвертированные формы аминокислот.Conservative amino acid substitutions may involve exchanging a member of one of these classes for another member of the same class. Conservative substitutions may encompass residues of amino acids of a non-natural origin, which are usually introduced by chemical synthesis of peptides rather than synthesis in biological systems. These include peptidomimetics and other reversible or inverted forms of amino acids.
Неконсервативные замещения могут включать обмен члена одного из этих классов на член другого класса. Такие замещенные остатки могут быть введены в участки человеческого белка, которые являются гомологами нечеловеческих белков, или в негомологичные участки молекулы.Non-conservative substitutions may include exchanging a member of one of these classes for a member of another class. Such substituted residues can be introduced into regions of the human protein that are homologues of non-human proteins, or into non-homologous regions of the molecule.
При осуществлении таких изменений согласно некоторым вариантам можно рассмотреть гидропатический индекс аминокислот. Каждой аминокислоте был присвоен гидропатический индекс на основе ее гидрофобности и характеристик зарядов. Эти аминокислоты: изолейцин (+4,5); валин (+4,2); лейцин (+3,8); фенилаланин (+2,8); цистеин/цистин (+2,5); метионин (+1,9); аланин (+1,8); глицин (-0,4); треонин (-0,7); серин (-0,8); триптофан (-0,9); тирозин (-1,3); пролин (-1,6); гистидин (-3,2); глутамат (-3,5); глутамин (-3,5); аспартат (-3,5); аспарагин (-3,5); лизин (-3,9) и аргинин (-4,5).When making such changes, according to some options, you can consider the hydropathic index of amino acids. Each amino acid was assigned a hydropathic index based on its hydrophobicity and charge characteristics. These amino acids are isoleucine (+4.5); valine (+4.2); leucine (+3.8); phenylalanine (+2.8); cysteine / cystine (+2.5); methionine (+1.9); alanine (+1.8); glycine (-0.4); threonine (-0.7); serine (-0.8); tryptophan (-0.9); tyrosine (-1.3); proline (-1.6); histidine (-3.2); glutamate (-3.5); glutamine (-3.5); aspartate (-3.5); asparagine (-3.5); lysine (-3.9) and arginine (-4.5).
Важная роль гидропатического индекса аминокислот при сравнении интерактивной функции белка отмечена в уровне техники (см., например, Kyte et al., 1982, J. Mol. Biol. 157:105-131). Известно, что некоторые аминокислоты могут замещать другие аминокислоты, имеющие сходный гидропатический индекс или балл, и все еще сохранять похожую биологическую активность. При осуществлении изменений на основе гидропатического индекса согласно некоторым вариантам проводят замещение аминокислот, чьи гидропатические индексы равны ±2. Согласно некоторым вариантам используют аминокислоты с величиной указанного индекса ±1 и согласно другим вариантам - с величиной указанного индекса ±0,5.The important role of the hydropathic amino acid index in comparing the interactive function of a protein is noted in the prior art (see, for example, Kyte et al., 1982, J. Mol. Biol. 157: 105-131). It is known that some amino acids can replace other amino acids having a similar hydropathic index or score, and still maintain a similar biological activity. When making changes based on the hydropathic index according to some options, amino acids are substituted whose hydropatic indices are ± 2. In some embodiments, amino acids with a specified index of ± 1 are used, and in other embodiments, with an index of ± 0.5.
Из уровня техники известно, что замещение подобных аминокислот можно осуществить эффективно на основе гидрофильности, особенно когда получаемый при этом биологически функциональный белок или пептид предназначен для применения в иммунологии, как описано в данной заявке.It is known from the prior art that the substitution of such amino acids can be carried out efficiently on the basis of hydrophilicity, especially when the resulting biologically functional protein or peptide is intended for use in immunology, as described in this application.
Согласно некоторым вариантам самая большая локальная средняя гидрофильность белка, регулируемая гидрофильностью соседних аминокислот, коррелирует с его иммуногенностью и антигенностью, то есть с биологическим свойством белка.In some embodiments, the largest local average hydrophilicity of a protein, regulated by the hydrophilicity of neighboring amino acids, correlates with its immunogenicity and antigenicity, that is, with the biological property of the protein.
Остаткам этих аминокислот присвоены следующие величины гидрофильности: аргинин (+3,0); лизин (+3,0); аспартат (+3,0±1); глутамат (+3,0±1); серин (+0,3); аспарагин (+0,2); глутамин (+0,2); глицин (0); треонин (-0,4); пролин (-0,5±1); аланин (-0,5); гистидин (-0,5); цистеин (-1,0); метионин (-1,3); валин (-1,5); лейцин (-1,8); изолейцин (-1,8); тирозин (-2,3); фенилаланин (-2,5) и триптофан (-3,4).The following hydrophilicity values are assigned to the residues of these amino acids: arginine (+3.0); lysine (+3.0); aspartate (+ 3.0 ± 1); glutamate (+ 3.0 ± 1); serine (+0.3); asparagine (+0.2); glutamine (+0.2); glycine (0); threonine (-0.4); proline (-0.5 ± 1); alanine (-0.5); histidine (-0.5); cysteine (-1.0); methionine (-1.3); valine (-1.5); leucine (-1.8); isoleucine (-1.8); tyrosine (-2.3); phenylalanine (-2.5) and tryptophan (-3.4).
При осуществлении изменений на основе похожих величин гидрофильности согласно некоторым вариантам проводят замещение аминокислот, величина гидрофильности которых составляет ± 2, согласно некоторым вариантам эта величина равна ± 1 и согласно другим вариантам эта величина равна ± 0,5. Можно также на основе гидрофильности идентифицировать эпитопы из последовательностей первичных аминокислот. Эти участки называются также «эпитопными кор-участками».When making changes based on similar hydrophilicity values, according to some options, amino acid substitution is carried out, the hydrophilicity of which is ± 2, according to some options this value is ± 1 and according to other options this value is ± 0.5. Based on hydrophilicity, it is also possible to identify epitopes from sequences of primary amino acids. These sites are also called “epitope core sites”.
Примеры замещений аминокислот приведены в Таблице 1.Examples of amino acid substitutions are shown in Table 1.
Специалист в данной области способен определить подходящие варианты полипептида, что описано ниже с применением хорошо известных методов. Согласно некоторым вариантам специалист может определить подходящие участки молекулы, которые могут быть изменены без уничтожения активности нацеленными участками, которые не считаются важными для активности. Согласно другим вариантам специалист может идентифицировать остатки и части молекул, которые сохраняются среди подобных полипептидов. Согласно другим вариантам даже те области, которые могут быть важны для биологической активности или для структуры, могут подвергаться консервативным замещениям аминокислот без уничтожения биологической активности или без вредного влияния на структуру полипептидов.A person skilled in the art is able to determine suitable polypeptide variants as described below using well-known methods. In some embodiments, one of skill in the art can determine suitable regions of the molecule that can be changed without destroying the activity by targeted regions that are not considered important to the activity. In other embodiments, one of skill in the art can identify residues and parts of molecules that are retained among similar polypeptides. In other embodiments, even those regions that may be important for biological activity or for structure can undergo conservative amino acid substitutions without destroying biological activity or without adversely affecting the structure of the polypeptides.
Кроме того, специалист может изучить работы по изучению структуры-функции, в которых идентифицированы остатки в подобных полипептидах, которые важны для активности или структуры. С учетом такого сравнения специалист может предсказать значение остатков аминокислот в белке, которые соответствуют остаткам аминокислот, важным для активности или структуры в подобных белках. Специалист может выбрать химически подобные заместители для аминокислот в случае таких предсказанных важных остатков аминокислот.In addition, one skilled in the art may study work on the structure-function, in which residues in similar polypeptides that are important for activity or structure are identified. Given this comparison, one skilled in the art can predict the value of amino acid residues in a protein that correspond to amino acid residues that are important for activity or structure in such proteins. One skilled in the art can select chemically similar substituents for amino acids in the case of such predicted important amino acid residues.
Специалист может также проанализировать трехмерную структуру и аминокислотную последовательность в связи со структурой в подобных полипептидах. Располагая такой информацией, специалист может предсказать выравнивание остатков аминокислот полипептида по отношению к его трехмерной структуре. Согласно некоторым вариантам специалист может решить не осуществлять радикальных изменений остатков аминокислот, которые, как предсказано, находятся на поверхности белка, так как такие остатки могут участвовать в важных реакциях взаимодействий с другими молекулами. Более того, специалист может генерировать опытные варианты, содержащие одно замещение в аминокислотах в каждом желательном остатке аминокислоты. Эти варианты затем можно подвергнуть скринингу, применяя методы определения активности, известные специалистам. Такие варианты можно использовать для сбора информации о подходящих вариантах. Например, если обнаружено, что изменение в конкретном остатке аминокислоты привело к исчезновению, нежелательному снижению активности или появлению неподходящей активности, таких вариантов с такими изменениями нужно избегать. Другими словами, основываясь на информации, полученной из таких рутинных экспериментов, специалист может легко определить аминокислоты, дальнейшего замещения в которых нужно избегать самого по себе или в сочетании с другими мутациями.One of skill in the art can also analyze the three-dimensional structure and amino acid sequence in connection with the structure in similar polypeptides. Having such information, a specialist can predict the alignment of amino acid residues of a polypeptide with respect to its three-dimensional structure. In some embodiments, a person skilled in the art may decide not to make radical changes to amino acid residues that are predicted to be on the surface of the protein, since such residues may participate in important reactions of interactions with other molecules. Moreover, one skilled in the art can generate test variants containing one amino acid substitution at each desired amino acid residue. These options can then be screened using activity determination methods known to those skilled in the art. Such options can be used to collect information about suitable options. For example, if it is found that a change in a particular amino acid residue leads to disappearance, an undesirable decrease in activity or the appearance of inappropriate activity, such variants with such changes should be avoided. In other words, based on the information obtained from such routine experiments, a specialist can easily determine amino acids in which further substitution should be avoided by itself or in combination with other mutations.
Ряд научных публикаций был посвящен предсказанию вторичной структуры. См. Moult, 1996, Curr. Op. in Biotech. 7:422-427; Chou et al., 1974, Biochemistry 13:222-245; Chou et al., 1978, Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 47:45-148; Chou et al., 1979, Ann. Rev. Biochem. 47:251-276 и Chou et al., 1979, Biophys. J. 26:367-384. Более того, в настоящее время доступны компьютерные программы, помогающие предсказать вторичную структуру. Один из методов предсказания вторичной структуры основан на моделировании гомологии. Например, два полипептида или белка, у которых степень идентичности равна более 30% или степень подобия более 40%, часто имеют похожие структурные топологии. Расширение базы структурных данных о белках (PDB) в последнее время обеспечило улучшенную предсказуемость вторичной структуры, включая потенциальное число складок в структуре полипептида или белка. См. Holm et al., 1999, Nucl. Acid. Res. 27:244-247. Было высказано предположение, что существует ограниченное число складок в данном полипептиде или белке и что, как только критическое число структур определяется, резко повышается точность предсказания структуры.A number of scientific publications have been devoted to the prediction of secondary structure. See Moult, 1996, Curr. Op. in Biotech. 7: 422-427; Chou et al., 1974, Biochemistry 13: 222-245; Chou et al., 1978, Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 47: 45-148; Chou et al., 1979, Ann. Rev. Biochem. 47: 251-276 and Chou et al., 1979, Biophys. J. 26: 367-384. Moreover, computer programs are currently available to help predict the secondary structure. One of the methods for predicting the secondary structure is based on homology modeling. For example, two polypeptides or proteins in which the degree of identity is greater than 30% or the degree of similarity is greater than 40% often have similar structural topologies. The expansion of the protein structural data base (PDB) has recently provided improved predictability of the secondary structure, including the potential number of folds in the structure of the polypeptide or protein. See Holm et al., 1999, Nucl. Acid Res. 27: 244-247. It has been suggested that there is a limited number of folds in a given polypeptide or protein and that as soon as a critical number of structures is determined, the accuracy of the structure prediction sharply increases.
Дополнительные методы предсказания вторичной структуры включают «образование нитей» (Jones, 1997, Curr. Opin. Struct. Biol. 7:377-87; Sippi et al., 1996, Structure 4:15-19), «анализ профиля» (Bowie et al., 1991, Science 253: 164-170; Gribskov et al., 1990, Meth. Enzym. 183:146-159; Gribskov et al., 1987, Proc. Nat. Acad. Sci. 84:4355-4358) и «эволюционные связи» (см. Holm, 1999, supra и Brenner, 1997, supra).Additional methods for predicting the secondary structure include “filament formation” (Jones, 1997, Curr. Opin. Struct. Biol. 7: 377-87; Sippi et al., 1996, Structure 4: 15-19), “profile analysis” (Bowie et al., 1991, Science 253: 164-170; Gribskov et al., 1990, Meth. Enzym. 183: 146-159; Gribskov et al., 1987, Proc. Nat. Acad. Sci. 84: 4355-4358 ) and “evolutionary relationships” (see Holm, 1999, supra and Brenner, 1997, supra).
В некоторых случаях варианты белков включают варианты гликозилирования, в которых число и/или тип сайтов гликозилирования были изменены по сравнению с аминокислотными последовательностями родительских форм полипептида. В других случаях варианты белка включают большее или меньшее количество N-связанных сайтов гликозилирования, чем нативный белок. N-связанный сайт гликозилирования характеризуется последовательностью Asn-X-Ser или Asn-X-Thr, где остаток аминокислоты, обозначенный X, может быть любым остатком аминокислоты, кроме пролина. Замещение остатков аминокислот для получения этой последовательности обеспечивает потенциальный новый сайт для добавления N-связанной углеводной цепи. Или же замещения, которые удаляют эту последовательность, будут удалять существующую N-связанную углеводную цепь. Предусмотрена также перестройка N-связанных углеводных цепей, когда один или более N-связанных сайтов гликозилирования (обычно те, которые имеют природное происхождение) удаляются и создаются один или более новых N-связанных сайтов. Дополнительные предпочтительные варианты включают цистеиновые варианты, в которых один или более цистеиновых остатков делецированы или замещены на другую аминокислоту (например, серин) по сравнению с последовательностью родительской формы аминокислоты. Цистеиновые варианты могут быть полезны, когда должен осуществиться рефолдинг белков для получения биологически активной конформации, такой как возникающая после выделения нерастворимых тел включения. Цистеиновые варианты обычно содержат меньше цистеиновых остатков, чем нативный белок, и обычно содержат то же число для минимизации взаимодействий, возникающих из-за не спаренных цистеинов. Согласно дополнительным аспектам варианты белков могут включать мутации, такие как замещения, присоединения, делеции или любая их комбинация, и обычно получаются путем сайтнаправленного мутагенеза с использованием одного или более мутагенных олигонуклеотидов в соответствии с методами, описанными в данной заявке, а также методами, известными из уровня техники (см., например, Sambrook et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, 3rd Ed, 2001, Cold Spring Harbor. N.Y. and Berger and Kimmel, METHODS IN ENZYMOLOGY, Volume 152, Guide to Molecular Cloning Techniques, 1987, Academic Press, Inc., San Diego, CA., которые включены в данную заявку в качестве ссылок).In some cases, protein variants include glycosylation variants in which the number and / or type of glycosylation sites have been changed compared to the amino acid sequences of the parent forms of the polypeptide. In other cases, protein variants include more or less N-linked glycosylation sites than the native protein. The N-linked glycosylation site is characterized by the sequence Asn-X-Ser or Asn-X-Thr, where the amino acid residue denoted by X may be any amino acid residue other than proline. Substitution of amino acid residues to obtain this sequence provides a potential new site for the addition of an N-linked carbohydrate chain. Or, substitutions that remove this sequence will remove the existing N-linked carbohydrate chain. A rearrangement of N-linked carbohydrate chains is also contemplated when one or more N-linked glycosylation sites (usually those of natural origin) are deleted and one or more new N-linked sites are created. Additional preferred variants include cysteine variants in which one or more cysteine residues are deleted or substituted with another amino acid (eg, serine) compared to the sequence of the parent form of the amino acid. Cysteine variants may be useful when protein refolding must be carried out to obtain a biologically active conformation, such as arising after isolation of insoluble inclusion bodies. Cysteine variants usually contain less cysteine residues than the native protein, and usually contain the same number to minimize interactions arising from unpaired cysteines. According to additional aspects, protein variants may include mutations, such as substitutions, additions, deletions, or any combination thereof, and are usually obtained by site-directed mutagenesis using one or more mutagenic oligonucleotides in accordance with the methods described in this application, as well as methods known from prior art (see, e.g., Sambrook et al., MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL, 3rd Ed, 2001, Cold Spring Harbor. NY and Berger and Kimmel, METHODS IN ENZYMOLOGY, Volume 152, Guide to Molecular Cloning Techniques, 1987, Academic Press, Inc., San Diego, CA., which are incorporated herein by HONORS links).
Согласно некоторым вариантам замещения аминокислоты включают такие, которые (1) уменьшают восприимчивость к протеолизу, (2) уменьшают восприимчивость к окислению, (3) изменяют сродство к связыванию при образовании белковых комплексов, (4) изменяют сродство к связыванию и/или (5) придают или модифицируют другие физико-химические или функциональные свойства таких полипептидов.According to some substitutional options, amino acids include those that (1) decrease the susceptibility to proteolysis, (2) decrease the susceptibility to oxidation, (3) change the binding affinity during the formation of protein complexes, (4) change the binding affinity and / or (5) confer or modify other physicochemical or functional properties of such polypeptides.
Согласно другим вариантам единичное или множественное замещения аминокислот (в некоторых вариантах консервативные замещения аминокислот) могут осуществляться в последовательности природного происхождения (в некоторых вариантах, в части полипептида, которая находится вне домена(-ов), формирующего (-их) внутримолекулярные контакты). Согласно предпочтительным вариантам консервативное замещение аминокислот обычно незначительно изменяет структурные характеристики родительской последовательности (например, замещение аминокислотой не имеет тенденции к разрушению спирали, которая возникает в родительской последовательности, или к разрыву других типов вторичной структуры, которые характеризуют родительскую последовательность). Примеры известных вторичных и третичных структур полипептидов описаны в PROTEINS, STRUCTURES AND MOLECULAR PRINCIPLES (Creighton, Ed.), 1984, W. H. Freeman and Company, New York; INTRODUCTION TO PROTEIN STRUCTURE (C. Branden and J. Tooze, eds.), 1991, Garland Publishing, New York, N.Y. и Thornton et al., 1991, Nature 354:105, причем каждая из этих публикаций включена в данную заявку в качестве ссылки.In other embodiments, single or multiple amino acid substitutions (in some embodiments, conservative amino acid substitutions) can be carried out in a sequence of natural origin (in some embodiments, in the part of the polypeptide that is outside the domain (s) forming the intramolecular contacts). In preferred embodiments, conservative amino acid substitution usually slightly changes the structural characteristics of the parent sequence (for example, amino acid substitution does not tend to disrupt the helix that occurs in the parent sequence, or to break other types of secondary structure that characterize the parent sequence). Examples of known secondary and tertiary structures of polypeptides are described in PROTEINS, STRUCTURES AND MOLECULAR PRINCIPLES (Creighton, Ed.), 1984, W. H. Freeman and Company, New York; INTRODUCTION TO PROTEIN STRUCTURE (C. Branden and J. Tooze, eds.), 1991, Garland Publishing, New York, N.Y. and Thornton et al., 1991, Nature 354: 105, each of which is incorporated herein by reference.
Аналоги пептидов обычно применяются в фармацевтической промышленности как непептидные лекарства со свойствами, аналогичными свойствам пептидного темплата. Эти типы непептидного соединения называются «пептидными миметиками» или «пептидомиметиками». См. Fauchere, 1986, Adv. Drug Res. 15:29; Veber & Freidinger, 1985, TINS p.392 и Evans et al., 1987, J. Med. Chem. 30:1299, которые включены в данную заявку в качестве ссылок для любой цели. Такие соединения часто создают при помощи компьютерного молекулярного моделирования. Пептидные миметики, которые структурно похожи на терапевтически применяемые пептиды, могут быть использованы для получения подобного терапевтического или профилактического эффекта. Обычно пептидомиметики структурно подобны эталонному полипептиду (то есть полипептиду, который имеет биохимическое свойство или фармакологическую активность), такому как человеческое антитело, но содержат одну или более пептидных связей, возможно замещенных связью, выбранной из -CH2-NH-, -CH2-S, -CH2CH2-, -СН=СН- (цис- и транс-), -СОСН2-, -СН(ОН)СН2- и -CH2SO-, введенные хорошо известными методами. Систематическое замещение одной или более аминокислот в консенсусной последовательности D-аминокислотой того же типа (например, D-лизином вместо L-лизина) можно использовать в некоторых вариантах для получения более стабильных пептидов. Кроме того, малоподвижные белки, включающие консенсусную последовательность или в основном идентичный вариант консенсусной последовательности, могут быть получены известными способами (Rizo and Gierasch, 1992, Ann. Rev. Biochem. 61:387, включена в данную заявку в качестве ссылок для любой цели), например, путем добавления внутренних цистеиновых остатков, способных образовать внутримолекулярные дисульфидные мостики, которые циклизуют полипептид.Peptide analogs are commonly used in the pharmaceutical industry as non-peptide drugs with properties similar to those of a peptide template. These types of non-peptide compounds are called "peptide mimetics" or "peptidomimetics." See Fauchere, 1986, Adv. Drug Res. 15:29; Veber & Freidinger, 1985, TINS p. 392 and Evans et al., 1987, J. Med. Chem. 30: 1299, which are incorporated herein by reference for any purpose. Such compounds are often created using computer molecular modeling. Peptide mimetics that are structurally similar to therapeutically useful peptides can be used to provide a similar therapeutic or prophylactic effect. Typically, peptidomimetics are structurally similar to a reference polypeptide (i.e., a polypeptide that has a biochemical property or pharmacological activity), such as a human antibody, but contains one or more peptide bonds, possibly substituted by a bond selected from -CH 2 —NH—, —CH 2 - S, -CH 2 CH 2 -, -CH = CH- (cis- and trans-), -CHCH 2 -, -CH (OH) CH 2 - and -CH 2 SO-, introduced by well-known methods. The systematic substitution of one or more amino acids in a consensus sequence by a D-amino acid of the same type (for example, D-lysine instead of L-lysine) can be used in some embodiments to produce more stable peptides. In addition, sedentary proteins comprising a consensus sequence or a substantially identical variant of the consensus sequence can be obtained by known methods (Rizo and Gierasch, 1992, Ann. Rev. Biochem. 61: 387, incorporated herein by reference for any purpose) for example, by adding internal cysteine residues capable of forming intramolecular disulfide bridges that cyclize the polypeptide.
(а) Характеристики модифицированных антагонистов рецептора мутеина IL-4.(a) Characteristics of modified IL-4 mutein receptor antagonists.
«Модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4" в данной заявке включают мутеин IL-4RA, описанный в патентах США 6028176 и 6 313 272 (включены в данную заявку в качестве ссылок) с дополнительными замещениями аминокислот, причем указанные замещения способствуют сайтспецифичному сочетанию (присоединению), по меньшей мере, одного небелкового полимера, такого как полипропиленгликоль, полиоксиалкилен или полиэтиленгликоль (ПЭГ) с мутеином. Сайтспецифичное присоединение ПЭГ, например, позволяет получить модифицированный мутеин, который обладает преимуществами полиэтилен-гликозилированного (ПЭГилигированного) соединения, а именно, более длинным периодом полураспада в плазме и пониженной иммуногенностью при сохранении более высокой активности по сравнению с неспецифичными методами ПЭГилигирования, такими как N-концевое ПЭГилигирование или ПЭГилигирование в боковой цепи лизина. Для данного изобретения является также неотъемлемым выбор специфического сайта в заместителе аминокислоты, который способствует надлежащему фолдингу молекулы вслед за экспрессией. Модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4 связываются с IL-4 и IL-13 с потерей сродства не более чем в 10 раз по сравнению с IL-4RA. Модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4 ингибируют опосредованную IL-4 и IL-13 активность с потерей активности не более чем десятикратной, по сравнению с активностью IL-4RA. Кроме того, модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4 характеризуются величиной полураспада в плазме, которая, по меньшей мере, в 2-10 раз больше, чем для не модифицированного IL-4RA.“Modified IL-4 mutein receptor antagonists” in this application include the IL-4RA mutein described in US Pat. at least one non-protein polymer, such as polypropylene glycol, polyoxyalkylene or polyethylene glycol (PEG) with mutein. Site-specific addition of PEG, for example, allows to obtain a modified mutein that has the advantages of a polyethylene glycosylated (PEGylated) compound, namely, a longer plasma half-life and reduced immunogenicity while maintaining higher activity compared to non-specific PEGylation methods such as N-terminal PEGylation or PEGylation in the lysine side chain. it is also inalienable to select a specific site in an amino acid substituent that promotes proper folding of the molecule following expression. Modified mutein IL-4 receptor antagonists bind to IL-4 and IL-13 with an affinity loss of no more than 10 times compared with IL-4RA. Modified IL-4 mutein receptor antagonists inhibit IL-4 and IL-13 mediated activity with a loss of activity of not more than ten-fold compared with IL-4RA activity. In addition, modified mutein IL-4 receptor antagonists are characterized by plasma half-lives that are at least 2-10 times greater than for unmodified IL-4RA.
Мутеины IL-4 по изобретению могут также характеризоваться вставками, делециями, замещениями и модификациями аминокислот в месте одного или более сайтов или в других остатках полипептидной цепи нативного IL-4. Согласно данному изобретению любые такие вставки, делеции, замещения и модификации обеспечивают получение мутеина IL-4, который сохраняет активность, связанную с IL-4.The IL-4 muteins of the invention may also be characterized by insertions, deletions, substitutions, and amino acid modifications at the site of one or more sites or at other residues of the native IL-4 polypeptide chain. According to the present invention, any such insertions, deletions, substitutions and modifications provide for the mutein IL-4, which retains the activity associated with IL-4.
Дополнительным аспектом настоящего изобретения является способ, согласно которому происходят экспрессия и рефолдинг, как описано в Примере 2. Мутеин IL-4 должен быть надлежащим образом очищен, чтобы можно было осуществить эффективное ПЭГилирование. Метод очистки описан, например, ниже в Примере 2. Когда происходит рефолдинг мутеина в присутствии сульфгидрильного защитного агента, такого как бета-меркаптоэтанол, глютатион или цистеин, очищенный мутеин не может быть ПЭГилигирован, так как активный сульфгидрил в цистеине, введенном в IL-4, инактивируется окисленным защитным агентом. Между свободным цистеином мутеина IL-4 и защитным агентом образуется ковалентная дисульфидная связь. В противоположность этому, применение сульфгидрильного защитного агента дитиотреитола (DTT), который окисляется с образованием стабильной дисульфидной связи, не будет образовывать ковалентную связь со свободным цистеином мутеина IL-4, что оставляет его сульфгидрильную группу свободной для реакции с ПЭГмальимидным реагентом. Мутеины IL-4, очищенные после рефолдинга в присутствии бета-меркаптоэтанола, глютатиона или цистеина, могут реагировать с ПЭГ, если они обработаны DTT, но образуется смесь моноПЭГилированных и муьтиПЭГилированных продуктов, что предполагает также ПЭГилигирование существующих цистеинов IL-4. ПЭГилигирование имеющихся цистеинов приведет к неправильному сворачиванию с образованием продуктов, которые являются неактивными.An additional aspect of the present invention is a method according to which expression and refolding occur as described in Example 2. The IL-4 mutein must be properly purified so that effective PEGylation can be accomplished. The purification method is described, for example, in Example 2 below. When mutein is refolded in the presence of a sulfhydryl protective agent such as beta-mercaptoethanol, glutathione or cysteine, the purified mutein cannot be pegylated, since the active sulfhydryl in cysteine introduced in IL-4 , inactivated by an oxidized protective agent. A covalent disulfide bond is formed between the free cysteine of mutein IL-4 and the protective agent. In contrast, the use of the dithiothreitol sulfhydryl protective agent (DTT), which oxidizes to form a stable disulfide bond, will not form a covalent bond with the cysteine free mutein IL-4, which leaves its sulfhydryl group free to react with the PEG malimide reagent. IL-4 muteins purified after refolding in the presence of beta-mercaptoethanol, glutathione or cysteine can react with PEG if they are treated with DTT, but a mixture of mono-PEGylated and muti-PEGylated products is formed, which also involves the PEGylation of existing IL-4 cysteines. PEGylation of existing cysteines will lead to improper folding with the formation of products that are inactive.
Кd модифицированных антагонистов рецептора мутеина IL-4 к рецептору IL-4 можно определить любым известным методом, включая такие методики, как Bimolecular interaction Analysis (BIA) (анализ бимолекулярного взаимодействия) в реальном времени, описанный в Примере 4. BIA представляет собой методику для изучения биоспецифических взаимодействий в реальном времени без мечения любого из реагентов (например, BIAcore™). Изменения в оптическом резонансе поверхностного плазмона (SPR) могут быть использованы для индикации реакций между биологическими молекулами в реальном времени.K d of the modified mutein receptor antagonists to the IL-4 receptor IL-4 can be determined by any known method, including techniques such as Bimolecular interaction Analysis (BIA) (bimolecular interaction analysis) in real time as described in Example 4. BIA is a technique for study of biospecific interactions in real time without labeling any of the reagents (for example, BIAcore ™). Changes in the optical resonance of a surface plasmon (SPR) can be used to indicate real-time reactions between biological molecules.
Способность модифицированных антагонистов рецепторов мутеина IL-4 ингибировать пролиферативный ответ иммунных клеток можно оценить, используя метод пролиферативного анализа, описанный в Примере 5, эта способность выражается в виде ингибирующей на 50% концентрации (IС50).The ability of modified IL-4 mutein receptor antagonists to inhibit the proliferative response of immune cells can be assessed using the proliferative analysis method described in Example 5, this ability is expressed as a 50% inhibitory concentration (IC 50 ).
В методе BIAcore™ модифицированные антагонисты рецепторов мутеина IL-4 по изобретению связываются специфически с рецептором человеческого IL-4 с предпочтительной величиной Кd в пределах от примерно 1,0 нМ до примерно 100 нМ. Согласно более предпочтительным вариантам данного изобретения эти антагонисты связываются с рецептором человеческого IL-4 с Кd, равной примерно от 0,5 нМ до 1,0 мкМ. Согласно еще более предпочтительным вариантам эти антагонисты связываются с рецептором человеческого IL-4 с Кd, равной примерно от 0,1 нМ до 10 мкМ.In the BIAcore ™ method, the modified mutein IL-4 receptor antagonists of the invention bind specifically to the human IL-4 receptor with a preferred K d value ranging from about 1.0 nM to about 100 nM. In more preferred embodiments of the invention, these antagonists bind to the human IL-4 receptor with a K d of between about 0.5 nM and 1.0 μM. In even more preferred embodiments, these antagonists bind to the human IL-4 receptor with a K d of between about 0.1 nM and 10 μM.
Кроме того, модифицированные антагонисты рецепторов мутеина IL-4 по изобретению будут связываться с рецептором человеческого IL-4 и нейтрализовать его способность промотировать пролиферацию клеток иммунной системы с предпочтительной величиной IС50 в пределах от примерно 1,0 нМ до примерно 100 нМ. Более предпочтительные антагонисты человека связывают рецептор IL-4 и нейтрализуют его способность к пролиферации клеток иммунной системы с величиной IС50 в пределах от примерно от 0,5 нМ до 1,0 мкМ, а наиболее предпочтительные антагонисты по изобретению - с величиной IС50 в пределах от примерно 0,1 нМ до примерно 10 мкМ.In addition, the modified mutein IL-4 receptor antagonists of the invention will bind to the human IL-4 receptor and neutralize its ability to promote cell proliferation of the immune system with a preferred IC 50 value in the range of about 1.0 nM to about 100 nM. More preferred human antagonists bind the IL-4 receptor and neutralize its ability to proliferate cells of the immune system with an IC 50 value ranging from about 0.5 nM to 1.0 μM, and the most preferred antagonists of the invention with an IC 50 value within from about 0.1 nM to about 10 μM.
Варианты модифицированных антагонистов рецепторов мутеина IL-4 по изобретению характеризуются также величиной периода полураспада в плазме, которая предпочтительно, по меньшей мере, в 2-10 раз больше, чем у не модифицированного IL-4RA, а наиболее предпочтительные варианты по изобретению имеют величину периода полураспада в плазме, которая в 10-100 раз больше, чем у не модифицированного IL-4RA (см. Пример 7).Variants of modified mutein IL-4 receptor antagonists of the invention are also characterized by a half-life in plasma, which is preferably at least 2-10 times greater than that of unmodified IL-4RA, and the most preferred variants of the invention have a half-life in plasma, which is 10-100 times greater than that of unmodified IL-4RA (see Example 7).
Ряд модифицированных антагонистов рецепторов мутеина IL-4 с характеристиками, описанными выше, были идентифицированы путем скрининга с применением указанных выше методов анализа. Антагонисты согласно данному изобретению содержат полипептидные последовательности, приведенные в Таблице 2 (SEQ ID NO: 10-16).A number of modified IL-4 mutein receptor antagonists with the characteristics described above were identified by screening using the above analysis methods. The antagonists of this invention contain the polypeptide sequences shown in Table 2 (SEQ ID NO: 10-16).
(б) Полинуклеотиды, кодирующие модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4.(b) Polynucleotides encoding modified mutein IL-4 receptor antagonists.
Данное изобретение предусматривает также полинуклеотиды, кодирующие модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4. Эти полинуклеотиды можно применять, например, для количественного получения антагонистов по изобретению. Полинуклеотид по изобретению может быть легко получен разными способами, включая, без ограничения, химический синтез, скрининг кДНК или библиотеки геномов, скрининг библиотеки экспрессии и/или амплификацию кДНК по полимеразной цепной реакции (PCR).The invention also provides polynucleotides encoding modified mutein IL-4 receptor antagonists. These polynucleotides can be used, for example, to quantify the antagonists of the invention. The polynucleotide of the invention can be easily prepared in a variety of ways, including, without limitation, chemical synthesis, cDNA or genome library screening, expression library screening and / or cDNA amplification by polymerase chain reaction (PCR).
Рекомбинация ДНК, описанная в данной заявке, осуществляется обычно методами, описанными в Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) и/или Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., eds., Green Publishers Inc. and Wiley and Sons 1994). Данное изобретение предусматривает нуклеиновые кислоты и способы их получения, описанные в данной заявке.The DNA recombination described in this application is usually carried out by methods described in Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1989) and / or Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., Eds. , Green Publishers Inc. and Wiley and Sons 1994). The present invention provides nucleic acids and methods for their preparation described in this application.
Один способ получения подходящей последовательности нуклеиновой кислоты представляет собой полимеразную цепную реакцию (PCR). Согласно этому способу кДНК получается из поли(А)+РНК или РНК с применением обратной транскрипазы. Два праймера, обычно комплиментарные двум отдельным фрагментам кДНК модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4, добавляются к кДНК вместе с полимеразой, такой как Taq-полимераза, и полимераза амплифицирует фрагмент кДНК между двумя праймерами.One method for obtaining a suitable nucleic acid sequence is polymerase chain reaction (PCR). According to this method, cDNA is obtained from poly (A) + RNA or RNA using reverse transcriptase. Two primers, usually complementary to two separate cDNA fragments of a modified IL-4 mutein receptor antagonist, are added to the cDNA together with a polymerase, such as Taq polymerase, and the polymerase amplifies the cDNA fragment between the two primers.
Другим средством получения нуклеиновой кислоты по изобретению является химический синтез с применением методов, которые хорошо известны специалисту, например, описанных Engels et al., 1989, Angew. Chem. Intl. Ed. 28:716-34. Наряду с другими эти методы включают способы синтеза нуклеиновой кислоты с применением фосфотриэфира, фосфорамидита и Н-фосфоната. Предпочтительный метод такого химического синтеза представляет собой синтез на полимерном носителе с применением стандартной методики с фосфорамидитом. Обычно ДНК содержит несколько сотен нуклеотидных звеньев. Нуклеиновые кислоты, содержащие более примерно 100 нуклеотидных звеньев, могут быть синтезированы в виде нескольких фрагментов с применением этих методов. Затем эти фрагменты могут быть лигированы вместе. Можно использовать и другие методы, известные специалистам.Another means of obtaining the nucleic acid of the invention is chemical synthesis using methods that are well known to those skilled in the art, for example, those described by Engels et al., 1989, Angew. Chem. Intl. Ed. 28: 716-34. Among other methods, these methods include nucleic acid synthesis using phosphotriether, phosphoramidite and H-phosphonate. A preferred method for such chemical synthesis is polymer supported synthesis using a standard phosphoramidite procedure. Typically, DNA contains several hundred nucleotide units. Nucleic acids containing more than about 100 nucleotide units can be synthesized in several fragments using these methods. Then these fragments can be ligated together. Other methods known to those skilled in the art can be used.
Полинуклеотиды по изобретению, которые можно применять для кодирования модифицированных антагонистов рецепторов мутеина IL-4, показаны в Таблице 3 (SEQ ID NO:2-8).Polynucleotides of the invention that can be used to code for modified IL-4 mutein receptor antagonists are shown in Table 3 (SEQ ID NO: 2-8).
Изобретение предусматривает также векторы экспрессии, включающие полинуклеотид по изобретению, и клетки-хозяева, содержащие вектор экспрессии по изобретению.The invention also provides expression vectors comprising the polynucleotide of the invention and host cells containing the expression vector of the invention.
Полинуклеотид по изобретению может быть вставлен в подходящий вектор экспрессии с применением стандартных методов дотирования. Обычно выбирают вектор, который является функциональным в конкретной используемой клетке-хозяине (то есть вектор совместим с процессами, происходящими в клетке-хозяине, и поэтому может возникнуть амплификация гена и/или экспрессия гена). Полинуклеотид по изобретению может экспрессироваться в прокариотные, дрожжевые клетки-хозяева, в хозяйские клетки насекомых и/или эукариотные клетки-хозяева. Выбор клеток-хозяев будет зависеть от разных факторов, таких как желательная степень экспрессии. Обзор векторов экспрессии см. в Meth. Enz. Vol.185 (D.V.Goeddel, ed., Academic Press, 1990).The polynucleotide of the invention can be inserted into a suitable expression vector using standard donation techniques. Typically, a vector is selected that is functional in the particular host cell used (i.e., the vector is compatible with the processes occurring in the host cell, and therefore gene amplification and / or gene expression may occur). The polynucleotide of the invention can be expressed in prokaryotic, yeast host cells, in host insect cells and / or eukaryotic host cells. The choice of host cells will depend on various factors, such as the desired degree of expression. For a review of expression vectors, see Meth. Enz. Vol. 185 (D.V. Goeddel, ed., Academic Press, 1990).
Обычно векторы экспрессии, применяемые в клетке-хозяине, содержат последовательности для сохранения плазмид и для клонирования и экспрессии экзогенных нуклеотидных последовательностей. Такие последовательности, называемые «фланкирующими последовательностями», в некоторых случаях обычно включают одну или более следующих нуклеотидных последовательностей: промотор, одна или более последовательностей энхансера (усилителя), источник репликации, транскрипционная, терминальная (концевая) последовательность, полная интронная последовательность, содержащая донор- и акцептор-сайт сплайсинга, последовательность, кодирующая основную последовательность для секреции полипептида, сайт связывания рибосом, полиаденилирующая последовательность, участок полилинкера для вставки нуклеиновой кислоты, кодирующей полипептид, который должен экспрессироваться, и выбираемый элемент маркера. Каждая из этих последовательностей обсуждается ниже.Typically, the expression vectors used in the host cell contain sequences for the preservation of plasmids and for cloning and expression of exogenous nucleotide sequences. Such sequences, called "flanking sequences", in some cases usually include one or more of the following nucleotide sequences: a promoter, one or more enhancer (enhancer) sequences, a replication source, a transcriptional, terminal (terminal) sequence, a complete intron sequence containing a donor and a splice acceptor site, a sequence encoding a basic sequence for secretion of a polypeptide, a ribosome binding site, polyadenylation sequence, a polylinker site for insertion of nucleic acid encoding the polypeptide to be expressed, and a selectable marker element. Each of these sequences is discussed below.
Фланкирующие последовательности могут быть гомологичными (то есть из тех же фрагментов и/или того же штамма, что и хозяйские клетки), гетерологичными (то есть из фрагментов, отличающихся от фрагментов хозяйских клеток или штамма), гибридными (то есть являются комбинацией фланкирующих последовательностей из более чем одного источника) или синтетическими, или фланкирующие последовательности могут быть нативными последовательностями, которые нормально функционируют, регулируя экспрессию антагониста рецептора мутеина IL-4. Как таковой источник фланкирующей последовательности может быть любым прокариотным или эукариотным организмом, любым организмом позвоночного или непозвоночного, или любым растением, при условии, что фланкирующая последовательность является функциональной в процессах, протекающих в клетке-хозяине, и может ими активироваться.Flanking sequences can be homologous (i.e., from the same fragments and / or the same strain as the host cells), heterologous (i.e., from fragments different from the fragments of the host cells or strain), hybrid (i.e., a combination of flanking sequences from more than one source) or synthetic or flanking sequences can be native sequences that function normally by regulating the expression of an IL-4 mutein receptor antagonist. As such, the source of the flanking sequence can be any prokaryotic or eukaryotic organism, any vertebrate or invertebrate organism, or any plant, provided that the flanking sequence is functional in the processes occurring in the host cell and can be activated by them.
Фланкирующие последовательности, используемые в векторах согласно изобретению, могут быть получены любым из методов, хорошо известных из уровня техники. Обычно используемые по изобретению фланкирующие последовательности, другие, чем фланкирующие последовательности генов антагониста рецептора мутеина IL-4, должны были быть предварительно идентифицированы путем составления карты или путем переваривания рестрикционной эндонуклеазой, и могли быть, таким образом, изолированы из подходящего тканевого источника с применением соответствующих рестрикционных эндонуклеаз. В некоторых случаях полная нуклеотидная последовательность фланкирующей последовательности может быть известна. В данной заявке фланкирующая последовательность может быть синтезирована методами, описанными для синтеза или клонирования нуклеиновой кислоты, описанными в данной заявке.The flanking sequences used in the vectors of the invention can be obtained by any of the methods well known in the art. The flanking sequences commonly used according to the invention, other than the flanking sequences of the IL-4 mutein receptor antagonist genes, must have been previously identified by mapping or by digestion with restriction endonuclease, and could thus be isolated from a suitable tissue source using appropriate restriction enzymes. endonuclease. In some cases, the complete nucleotide sequence of the flanking sequence may be known. In this application, the flanking sequence can be synthesized by the methods described for the synthesis or cloning of a nucleic acid described in this application.
Если вся или только часть фланкирующей последовательности известна, она может быть получена путем PCR и/или путем скрининга геномной библиотеки при помощи подходящего олигонуклеотида и/или фрагмента фланкирующей последовательности из того же или другого вида. Если фланкирующая последовательность неизвестна, фрагмент ДНК, содержащий фланкирующую последовательность, может быть выделен из большего участка ДНК, который может содержать, например, кодирующую последовательность или даже другой(-ие) ген или гены. Выделение может быть осуществлено путем переваривания рестрикционной эндонуклеазой с получением нужного фрагмента ДНК с последующей изоляцией путем очистки с применением геля агарозы, Qiagen® хроматография на колонке (Chatsworth, CA), или другими методами, известными специалисту. Выбор подходящих ферментов для достижения этой цели очевиден для специалиста в данной области.If all or only part of the flanking sequence is known, it can be obtained by PCR and / or by screening the genomic library using a suitable oligonucleotide and / or fragment of the flanking sequence from the same or another species. If the flanking sequence is not known, a DNA fragment containing the flanking sequence can be isolated from a larger region of DNA, which may contain, for example, a coding sequence or even other gene (s) or genes. Isolation can be accomplished by restriction endonuclease digestion to produce the desired DNA fragment, followed by isolation using agarose gel purification, Qiagen® column chromatography (Chatsworth, CA), or other methods known to the skilled person. The selection of suitable enzymes to achieve this goal is obvious to a person skilled in this field.
Репликатор обычно представляет собой часть прокариотных векторов экспрессии, доступную коммерчески, и способствует амплификации вектора в клетке-хозяине. Если выбранный вектор не содержит источник сайта репликации, его можно синтезировать на основе известной последовательности химическим путем и лигировать в вектор. Например, репликатор из плазмиды pBR322 (New England Biolabs, Beverly, MA) пригоден для большинства грам-отрицательных бактерий, а различные источники (например, SV40, полиома, аденовирус, вирус везикулярного стоматита (VSV) или вирусы папилломы, такие как HPV или BPV) подходят для клонирования векторов в клетках млекопитающих. Обычно репликатор не нуждается в векторах экспрессии млекопитающих (например, SV40 часто используется только потому, что он содержит ранний промотор).The replicator is usually a part of prokaryotic expression vectors, commercially available, and contributes to the amplification of the vector in the host cell. If the selected vector does not contain a source of the replication site, it can be synthesized based on a known sequence chemically and ligated into the vector. For example, the replicator from plasmid pBR322 (New England Biolabs, Beverly, MA) is suitable for most gram-negative bacteria, and various sources (for example, SV40, polyoma, adenovirus, vesicular stomatitis virus (VSV) or papilloma viruses such as HPV or BPV ) are suitable for cloning vectors in mammalian cells. Typically, the replicator does not need mammalian expression vectors (for example, SV40 is often used only because it contains an early promoter).
Транскрипционная терминальная последовательность обычно расположена в положении 3' конца кодирующего участка полипептида и служит для терминации транскрипции. Обычно транскрипционная терминальная последовательность в прокариотных клетках представляет собой обогащенный G-C фрагмент с последующей поли-Т-последовательностью. Хотя последовательность легко клонируется из библиотеки и даже может быть куплена как часть вектора, ее можно легко синтезировать, используя способы синтеза нуклеиновой кислоты, такие как описаны в данной заявке.The transcriptional terminal sequence is usually located at position 3 'of the end of the coding region of the polypeptide and serves to terminate transcription. Typically, the transcriptional terminal sequence in prokaryotic cells is a G-C enriched fragment followed by a poly-T sequence. Although the sequence is easily cloned from the library and can even be purchased as part of a vector, it can be easily synthesized using nucleic acid synthesis methods such as those described in this application.
Селективный маркерный ген кодирует белок, который необходим для выживания и роста клетки-хозяина, выращиваемой в селективной культуральной среде. Типичные селективные маркерные гены кодируют белки, которые (а) придают резистентность к антибиотикам и другим токсинам; (б) дополняют ауксотрофные дефекты клетки; или (в) снабжают необходимыми питательными веществами, которые недоступны из сложной среды. Предпочтительными селективными маркерами являются ген, резистентный к канамицину, ген, резистентный к ампициллину, и ген, резистентный к тетрациклину. Ген, резистентный к неомицину, также можно использовать для селекции в прокариотных и эукариотных клетках-хозяевах.A selective marker gene encodes a protein that is necessary for the survival and growth of a host cell grown in a selective culture medium. Typical selective marker genes encode proteins that (a) confer resistance to antibiotics and other toxins; (b) complement auxotrophic cell defects; or (c) supply necessary nutrients that are not available from a complex environment. Preferred selective markers are the kanamycin resistant gene, the ampicillin resistant gene, and the tetracycline resistant gene. The neomycin-resistant gene can also be used for selection in prokaryotic and eukaryotic host cells.
Другие селективные гены могут быть применены для амплификации гена, который будет экспрессироваться. Амплификация представляет собой процесс, в котором гены, которые очень необходимы для продуцирования белка, критического для роста, повторяются в тандеме с хромосомами последующих поколений рекомбинантных клеток. Примеры подходящих селективных маркеров для человеческих клеток включают дигидрофолатредуктазу (DHFR) и тимидинкиназу. Трансформанты человеческих клеток помещают в условия действия давления отбора, причем только трансформанты адаптируются к выживанию за счет селективного гена, содержащегося в векторе. Давление отбора создается путем культивирования трансформированных клеток при условиях, в которых концентрация агента отбора в среде последовательно изменяется, что приводит к амплификации, как селективного гена, так и ДНК, которая кодирует модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4. В результате из амплифицированной ДНК синтезируются повышенные количества модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4.Other selective genes can be used to amplify the gene to be expressed. Amplification is a process in which genes, which are very necessary for the production of a protein critical for growth, are repeated in tandem with the chromosomes of subsequent generations of recombinant cells. Examples of suitable selective markers for human cells include dihydrofolate reductase (DHFR) and thymidine kinase. Transformants of human cells are placed under the conditions of selection pressure, and only the transformants adapt to survival due to the selective gene contained in the vector. The selection pressure is created by culturing the transformed cells under conditions in which the concentration of the selection agent in the medium changes sequentially, which leads to amplification of both the selective gene and the DNA that encodes a modified mutein IL-4 receptor antagonist. As a result, increased amounts of a modified IL-4 mutein receptor antagonist are synthesized from amplified DNA.
Сайт связывания рибосомы обычно необходим для инициирования трансляции мРНК и характеризуется последовательностью Шайна-Далгарно (прокариоты) или последовательностью Козака (эукариоты). Этот элемент обычно расположен на конце 3' по отношению к промотору и 5' - к кодирующей последовательности модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4. Последовательность Шайна-Далгарно изменена, но обычно является полипурином (то есть имеет высокое содержание А-G). Многие последовательности Шайна-Далгарно были идентифицированы, каждая из них может быть легко синтезирована с применением методов, описанных в данной заявке, и используется в прокариотном векторе.The ribosome binding site is usually necessary to initiate mRNA translation and is characterized by a Shine-Dalgarno sequence (prokaryotes) or a Kozak sequence (eukaryotes). This element is usually located at the 3 ′ end with respect to the promoter and 5 ′ with the coding sequence of the modified IL-4 mutein receptor antagonist. The Shine-Dalgarno sequence is altered, but is usually polypurine (i.e., has a high A-G content). Many Shine-Dalgarno sequences have been identified, each of which can be easily synthesized using the methods described in this application, and is used in a prokaryotic vector.
Лидирующая, или сигнальная, последовательность может быть использована для направления модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 из клетки-хозяина. Обычно нуклеотидная последовательность, кодирующая сигнальную последовательность, расположена на кодирующем участке молекулы нуклеиновой кислоты модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 или непосредственно на 5' конце кодирующего участка модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4. Многие сигнальные последовательности были идентифицированы, и любая из них, которая действует в выбранной клетке-хозяине, может быть применена в сочетании с молекулой нуклеиновой кислоты модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4. Следовательно, сигнальная последовательность может быть гомологичной (естественного происхождения) или гетерологичной по отношению к молекуле нуклеиновой кислоты модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4. Дополнительно, сигнальная последовательность может быть синтезирована химическими способами, описанными в данной заявке. В большинстве случаев секреция модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 из клетки-хозяина благодаря наличию сигнального пептида приведет к удалению сигнального пептида из выделенного модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4. Сигнальная последовательность может быть компонентом вектора, или она может быть частью молекулы модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4, которая инсертирована в вектор.The leading, or signal, sequence can be used to direct the modified IL-4 mutein receptor antagonist from the host cell. Typically, a nucleotide sequence encoding a signal sequence is located on the coding region of a modified IL-4 mutein receptor antagonist nucleic acid molecule or directly on the 5 ′ end of the coding region of a modified IL-4 mutein receptor antagonist. Many signal sequences have been identified, and any one that acts in a selected host cell can be used in combination with a modified IL-4 mutein receptor antagonist nucleic acid molecule. Therefore, the signal sequence can be homologous (of natural origin) or heterologous with respect to the nucleic acid molecule of the modified mutein IL-4 receptor antagonist. Additionally, the signal sequence can be synthesized by the chemical methods described in this application. In most cases, the secretion of the modified IL-4 mutein receptor antagonist from the host cell due to the presence of the signal peptide will remove the signal peptide from the isolated modified IL-4 mutein receptor antagonist. The signal sequence may be a component of the vector, or it may be part of a molecule of a modified IL-4 mutein receptor antagonist that is inserted into the vector.
Во многих случаях транскрипция молекулы нуклеиновой кислоты увеличивается за счет присутствия одного или более интронов в векторе; это особенно справедливо, когда полипептид продуцируется в эукариотных клетках-хозяевах, особенно в клетках-хозяевах млекопитающего. Использованные интроны могут быть естественного происхождения в гене модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4, особенно, когда используемый ген является последовательностью полного генома или ее фрагментом. Если интрон не является интроном естественного происхождения в гене, он может быть получен из другого источника. Положение интрона по отношению к фланкирующим последовательностям и гену модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 обычно является важным, так как интрон для придания эффективности должен быть транскрибирован. Таким образом, когда молекула нуклеиновой кислоты по изобретению транскрибируется, предпочтительным положением интрона является положение 3' к сайту начала транскрипции и положение 5' к поли-А-транскрипционной терминальной последовательности. Предпочтительно, чтобы интрон или интроны были расположены на одной стороне или на другой стороне (то есть 5' или 3') кДНК, так чтобы он (они) не прерывал кодирующую последовательность. Любой интрон из любого источника, включая вирусные, прокариотные и эукариотные (растительные или животные) организмы, может быть использован в практике данного изобретения, при условии, что он совместим с клеткой-хозяином, в которую он инсертируется. Используются также синтетические интроны. В векторе может быть применен более чем один интрон.In many cases, the transcription of a nucleic acid molecule is increased due to the presence of one or more introns in the vector; this is especially true when the polypeptide is produced in eukaryotic host cells, especially in mammalian host cells. The introns used may be of natural origin in the modified IL-4 mutein receptor antagonist gene, especially when the gene used is the entire genome sequence or fragment thereof. If the intron is not a naturally-occurring intron in a gene, it can be obtained from another source. The position of the intron with respect to the flanking sequences and the gene of the modified mutein IL-4 receptor antagonist is usually important, since the intron must be transcribed to be effective. Thus, when the nucleic acid molecule of the invention is transcribed, the preferred position of the intron is position 3 ′ to the transcription start site and position 5 ′ to the poly-A transcriptional terminal sequence. Preferably, the intron or introns are located on one side or on the other side (i.e. 5 ′ or 3 ′) of the cDNA so that it (they) does not interrupt the coding sequence. Any intron from any source, including viral, prokaryotic and eukaryotic (plant or animal) organisms, can be used in the practice of this invention, provided that it is compatible with the host cell into which it is inserted. Synthetic introns are also used. More than one intron can be used in a vector.
Векторы экспрессии и клонирования по изобретению обычно содержат промотор, который распознается организмом хозяина и который связан с молекулой нуклеиновой кислоты по изобретению. Промоторы являются нетранскрибированными последовательностями, расположенными в направлении апстрим (а именно, к 5') к исходному кодону структурного гена (обычно 100-1000 пар оснований), которые контролируют транскрипцию структурного гена. Промоторы обычно относят к одному из двух классов: индуцибельным промоторам и конститутивным промоторам. Индуцибельные промоторы повышают степень транскрипции из ДНК под их контролем в ответ на некоторые изменения в условиях культивирования, такие как наличие или отсутствие питательной среды или изменение температуры. С другой стороны, конститутивные промоторы инициируют непрерывное продуцирование генного продукта, то есть происходит незначительный контроль экспрессии гена или его нет совсем. Большое число промоторов, признаваемых различными потенциальными клетками-хозяевами, хорошо известно. Подходящий промотор может быть связан с молекулой нуклеиновой кислоты по изобретению путем удаления промотора из источника ДНК при переваривании рестрикционным ферментом и инсертирования желательной последовательности промотора в вектор. Последовательность промотора антагониста рецептора мутеина нативного IL-4 можно применять для управления амплификацией и/или экспрессией нуклеиновой кислоты по изобретению. Гетерологичный промотор является предпочтительным, однако, только если он обеспечивает большую степень транскрипции и более высокие выходы экспрессированного белка по сравнению с нативным промотором и если он совместим с системой клетки-хозяина, которая была отобрана.The expression and cloning vectors of the invention typically comprise a promoter that is recognized by the host organism and which is linked to the nucleic acid molecule of the invention. Promoters are non-transcribed sequences located in the upstream direction (namely, towards 5 ') to the original codon of the structural gene (usually 100-1000 base pairs) that control the transcription of the structural gene. Promoters usually belong to one of two classes: inducible promoters and constitutive promoters. Inducible promoters increase the degree of transcription from DNA under their control in response to some changes in cultivation conditions, such as the presence or absence of a nutrient medium or a change in temperature. On the other hand, constitutive promoters initiate the continuous production of a gene product, i.e. there is little control over gene expression or none at all. A large number of promoters recognized by various potential host cells are well known. A suitable promoter may be coupled to the nucleic acid molecule of the invention by removing the promoter from the DNA source by digestion with a restriction enzyme and inserting the desired promoter sequence into the vector. The sequence of the native IL-4 mutein receptor antagonist promoter can be used to control amplification and / or expression of a nucleic acid of the invention. A heterologous promoter is preferred, however, only if it provides a greater degree of transcription and higher yields of the expressed protein compared to the native promoter and if it is compatible with the host cell system that was selected.
Промоторы, подходящие для использования с прокариотными хозяевами, включают бета-лактамазу и системы лактозных промоторов; щелочную фосфатазу, систему триптофанового (trp) промотора и гибридные промоторы, такие как tac-промотор. Подходящими являются также другие известные бактериальные промоторы. Их последовательности опубликованы, что дает возможность специалисту лигировать их желательной последовательностью ДНК с применением линкеров и адаптеров, необходимых для создания подходящих сайтов рестрикции.Promoters suitable for use with prokaryotic hosts include beta-lactamase and lactose promoter systems; alkaline phosphatase, tryptophan (trp) promoter system, and hybrid promoters such as the tac promoter. Other known bacterial promoters are also suitable. Their sequences are published, which enables the specialist to ligate them with the desired DNA sequence using linkers and adapters necessary to create suitable restriction sites.
Подходящие для применения с дрожжевыми клетками-хозяевами промоторы также хорошо известны из уровня техники. Дрожжевые энхансеры предпочтительно использовать с дрожжевыми промоторами. Подходящие промоторы для клеток-хозяев млекопитающего хорошо известны и включают, без ограничения, промоторы, полученные из геномов вирусов, таких как вирус полиомы, fowlpox вирус, аденовирус (такой как аденовирус 2), вирус папилломы крупного рогатого скота, вирус саркомы птиц, цитомегаловирус, ретровирусы, вирус гепатита В и, наиболее предпочтительно, вакуолизирующий обезьяний вирус 40 (SV40). Другие подходящие промоторы включают гетерологичные промоторы млекопитающих, например, хитшоковые промоторы (промоторы теплового шока) и актиновый промотор.Suitable promoters for use with yeast host cells are also well known in the art. Yeast enhancers are preferably used with yeast promoters. Suitable promoters for mammalian host cells are well known and include, without limitation, promoters derived from virus genomes such as polyoma virus, fowlpox virus, adenovirus (such as adenovirus 2), cattle papilloma virus, avian sarcoma virus, cytomegalovirus, retroviruses, hepatitis B virus and, most preferably, vacuolating monkey virus 40 (SV40). Other suitable promoters include heterologous mammalian promoters, for example, hitshock promoters (heat shock promoters) and the actin promoter.
Другие промоторы, представляющие интерес для контролирования экспрессии генов, включают, без ограничения, область раннего промотора SV40 (Bernoist and Chambon, 1981, Nature, 290:304-10), промотор CMV, промотор, содержащийся в положении 3' длинного трминального повтора вируса саркомы Рауса (Yamamoto et al., Cell 22:787-97), промотор тимидинкиназы герпеса (Wagner et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78:1444-45), регуляторные последовательности гена металлотионина (Brinster et al., 1982, Nature, 296:39-42), прокариотные векторы экспрессии, такие как промотор бета-лактамазы (Vella-Kamaroff et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75:3727-31) или tac-промотор (DeBoer et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80:21-25). Представляют также интерес следующие области контроля транскрипции у животных, которые проявляют тканевую специфичность и были использованы в трансгенных животных: область контроля гена эластазы I, которая активна в панкреатических ацинарных клетках (Swift et al., 1984, Cell 38:639-46; Ornitz et al., 1986, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 50:399-409 (1986); MacDonald, 1987, Hepatology 7:425-515); область контроля инсулинового гена, которая активна в панкреатических бета-клетках (Hanahan, 1985, Nature 315:115-22); область контроля гена иммуноглобулина, которая активна в лимфоидных клетках (Grosscheld et al., 1984, Cell 38:647-58, Adames et al., 1985, Nature 318:533-38; Alexander et al, 1987, Mol. Cell. Biol, 7:1436-44); область контроля вируса Биттнера, которая активна в тестикулярных клетках, клетках молочной железы, лимфоидных и тучных клетках (Leder et al, 1986, Cell, 45:485-95); область контроля альбуминового гена, которая активна в печени (Pinkert et al, 1987, Genes and Devel. 1:268-76); область контроля гена альфа-фетопротеина, которая активна в печени (Krumlauf et al, 1985, Mol. Cell. Biol., 5:1639-48; Hammer et al., 1987, Science, 235:53-58); область контроля гена альфа-1-антитрипсина, которая активна в печени (Kelsey et al. Genes and Devel. 1:161-71); область контроля гена бета-глобина, которая активна в миелоидных клетках (Mogram et al., 1985, Nature, 315:338-40; Kollias et al., 1986, Cell, 46:89-94); область контроля гена основного белка миелина, которая активна в олигодендроцитных клетках мозга (Readhead et al., 1987, Cell 48:703-12); область контроля гена легкой цепи-2 миозина, которая активна в скелетных мышцах (Sani, 1985, Nature, 314:283-86) и область контроля гена гормона, выделяющего гонадотропин, которая активна в гипоталамусе (Mason et al., 1986, Science, 234:1372-78).Other promoters of interest for controlling gene expression include, but are not limited to, the SV40 early promoter region (Bernoist and Chambon, 1981, Nature, 290: 304-10), the CMV promoter, the promoter, located at position 3 'of the long terminal repeat of the sarcoma virus Rousa (Yamamoto et al., Cell 22: 787-97), herpes thymidine kinase promoter (Wagner et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 78: 1444-45), regulatory sequences of the metallothionine gene (Brinster et al., 1982, Nature, 296: 39-42), prokaryotic expression vectors such as the beta-lactamase promoter (Vella-Kamaroff et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75: 3727-31) or tac-pro motor (DeBoer et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 80: 21-25). Also of interest are the following transcriptional control regions in animals that exhibit tissue specificity and have been used in transgenic animals: an elastase I gene control region that is active in pancreatic acinar cells (Swift et al., 1984, Cell 38: 639-46; Ornitz et al., 1986, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 50: 399-409 (1986); MacDonald, 1987, Hepatology 7: 425-515); an insulin gene control region that is active in pancreatic beta cells (Hanahan, 1985, Nature 315: 115-22); an immunoglobulin gene control region that is active in lymphoid cells (Grosscheld et al., 1984, Cell 38: 647-58, Adames et al., 1985, Nature 318: 533-38; Alexander et al, 1987, Mol. Cell. Biol 7: 1436-44); the Bittner virus control region that is active in testicular cells, breast cells, lymphoid and mast cells (Leder et al, 1986, Cell, 45: 485-95); the control region of the albumin gene that is active in the liver (Pinkert et al, 1987, Genes and Devel. 1: 268-76); an alpha fetoprotein gene control region that is active in the liver (Krumlauf et al, 1985, Mol. Cell. Biol., 5: 1639-48; Hammer et al., 1987, Science, 235: 53-58); an alpha-1-antitrypsin gene control region that is active in the liver (Kelsey et al. Genes and Devel. 1: 161-71); a beta globin gene control region that is active in myeloid cells (Mogram et al., 1985, Nature, 315: 338-40; Kollias et al., 1986, Cell, 46: 89-94); the control region of the gene for the myelin basic protein, which is active in oligodendrocyte brain cells (Readhead et al., 1987, Cell 48: 703-12); the control region of the myosin light chain-2 gene, which is active in skeletal muscle (Sani, 1985, Nature, 314: 283-86) and the control region of the gonadotropin releasing hormone gene, which is active in the hypothalamus (Mason et al., 1986, Science, 234: 1372-78).
Энхансерная последовательность может быть инсертирована в вектор для увеличения транскрипции нуклеиновой кислоты по изобретению высшими эукариотами. Энхансеры являются цис-действующими элементами ДНК, обычно длиной примерно 10-300 пар оснований, которые действуют на промотор для увеличения транскрипции. Энхансеры довольно независимы от ориентации и положения. Было установлено, что они находятся в положении 5' и 3' к единице транскрипции. Несколько последовательностей энхансеров, доступные из генов млекопитающих, известны (например, глобулин, эластаза, альбумин, альфа-фетопротеин и инсулин). Однако обычно используют энхансер вируса. Энхансер SV40, энхансер раннего промотора цитомегаловируса, энхансер, полиомы и энхансеры аденовирусов являются примерами усилителей для активации эукариотных промоторов. Хотя энхансер может быть сплайсирован в вектор в положении 5' или 3' по отношению к молекуле нуклеиновой кислоты по изобретению, он обычно расположен на сайте 5' от промотора.An enhancer sequence can be inserted into a vector to increase transcription of the nucleic acid of the invention by higher eukaryotes. Enhancers are cis-acting DNA elements, typically about 10-300 base pairs long, that act on the promoter to increase transcription. Enhancers are quite independent of orientation and position. It was found that they are in position 5 'and 3' to the transcription unit. Several enhancer sequences available from mammalian genes are known (e.g., globulin, elastase, albumin, alpha-fetoprotein and insulin). However, a virus enhancer is usually used. The SV40 enhancer, cytomegalovirus early promoter enhancer, enhancer, polyomas and adenovirus enhancers are examples of amplifiers for activating eukaryotic promoters. Although the enhancer can be spliced into a vector at the 5 ′ or 3 ′ position with respect to the nucleic acid molecule of the invention, it is usually located at the 5 ′ site of the promoter.
Векторы экспрессии по изобретению могут быть получены из исходного вектора, например, коммерчески доступного. Такие векторы могут или не могут содержать все из желательных фланкирующих последовательностей. Если одна или более фланкирующих последовательностей, описанных в данной заявке, еще не присутствует в векторе, они могут быть индивидуально получены и лигированы в векторе. Способы, используемые для получения каждой из фланкирующих последовательностей, хорошо известны специалисту.The expression vectors of the invention can be obtained from a starting vector, for example, commercially available. Such vectors may or may not contain all of the desired flanking sequences. If one or more flanking sequences described in this application is not yet present in the vector, they can be individually obtained and ligated in the vector. The methods used to obtain each of the flanking sequences are well known to those skilled in the art.
Предпочтительные векторы в практике данного изобретения должны быть совместимыми с бактериальными клетками-хозяевами, клетками-хозяевами насекомых и млекопитающих. Такие векторы, наряду с другими, включают pCRII, pCR3 и pcDNA3.l (Invitrogen, San Diego, CA), pBSII (Stratagene, La Jolla, CA), pET15 (Novagen, Madison, WI), pGEX (Phannacia Biotech, Piscataway, NJ), pEGFP-N2 (Clontech, Palo Alto, CA), pETL (BlueBacII, Invitrogen), pDSR-alpha (WO 90/14363) и pFastBacDual (Gibco-BRL, Grand Island, NJ).Preferred vectors in the practice of this invention should be compatible with bacterial host cells, insect and mammalian host cells. Such vectors, among others, include pCRII, pCR3, and pcDNA3.l (Invitrogen, San Diego, CA), pBSII (Stratagene, La Jolla, CA), pET15 (Novagen, Madison, WI), pGEX (Phannacia Biotech, Piscataway, NJ), pEGFP-N2 (Clontech, Palo Alto, CA), pETL (BlueBacII, Invitrogen), pDSR-alpha (WO 90/14363) and pFastBacDual (Gibco-BRL, Grand Island, NJ).
Другие подходящие векторы включают, без ограничения, космиды, плазмиды или модифицированные вирусы, при этом специалисту очевидно, что векторная система должна быть совместимой с выбранной клеткой-хозяином. Такие векторы включают, без ограничения, плазмиды, такие как производные плазмиды Bluescript® (фагмида на основе ColEl с большим числом копий, Stratagene Cloning Systems, La Jolla CA), PCR клонирующие плазмиды для клонирования Tag-амплифицированных продуктов PCR (например, производные плазмиды ТОРО™ ТА Cloning® Kit, PCR2.1®, Invitrogen, Carlsbad, CA) и векторы млекопитающих, дрожжей или вирусов, такие как система экспрессии бакуловируса (производные плазмиды рВасРАК, Clontech, Palo Alto, CA).Other suitable vectors include, but are not limited to, cosmids, plasmids, or modified viruses, it being apparent to one skilled in the art that the vector system should be compatible with the selected host cell. Such vectors include, but are not limited to, plasmids such as Bluescript® plasmid derivatives (ColEl large copy phagemid, Stratagene Cloning Systems, La Jolla CA), PCR cloning plasmids for cloning Tag-amplified PCR products (e.g., TOPO plasmid derivatives ™ TA Cloning® Kit, PCR2.1®, Invitrogen, Carlsbad, CA) and mammalian, yeast or virus vectors, such as the baculovirus expression system (plasmid derivatives pBacPA, Clontech, Palo Alto, CA).
После создания вектора и инсерции нуклеиновой кислоты по изобретению в надлежащий сайт вектора готовый вектор может быть инсертирован в подходящую хозяйскую клетку для амплификации и/или экспрессии полипептида. Трансформация вектора экспрессии по изобретению в выбранной хозяйской клетке может осуществляться хорошо известными способами, включая такие как трансфекция, инфекция, применение хлорида кальция, электропорация, микроинъекция, липофекция, применение DEAE-декстрана или другие методы. Выбранный метод частично является функцией типа хозяйской клетки, которая должна быть использована. Эти и другие методы хорошо известны и описаны, например, в Sambrook et al., supra.After the vector has been created and the nucleic acid of the invention is inserted into an appropriate vector site, the finished vector can be inserted into a suitable host cell for amplification and / or expression of the polypeptide. Transformation of the expression vector of the invention in a selected host cell can be accomplished by well-known methods, including such as transfection, infection, use of calcium chloride, electroporation, microinjection, lipofection, use of DEAE-dextran or other methods. The method chosen is partly a function of the type of host cell that should be used. These and other methods are well known and described, for example, in Sambrook et al., Supra.
Клетки-хозяева могут быть прокариотными (такими как E.coli) или эукариотными (такими как клетки дрожжей, насекомых или позвоночных). Клетка-хозяин при культивировании в соответствующих условиях синтезирует модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4, который впоследствии может быть собран из культуральной среды (если клетка-хозяин секретирует его в эту среду) или непосредственно из клетки-хозяина, продуцирующей его (если он не секретируется). Выбор подходящей клетки-хозяина зависит от разных факторов, таких как желательная степень экспрессии, модификации полипептидов, которые желательны или необходимы для появления активности (такие как гликозилирование или фосфорилирование) и легкость фолдинга с получением.Host cells can be prokaryotic (such as E. coli) or eukaryotic (such as yeast, insect or vertebrate cells). When cultured under appropriate conditions, the host cell synthesizes a modified IL-4 mutein receptor antagonist, which can subsequently be collected from the culture medium (if the host cell secrets it into this medium) or directly from the host cell that produces it (if it is not secreted ) The selection of a suitable host cell depends on various factors, such as the desired degree of expression, modifications of the polypeptides that are desirable or necessary for the appearance of activity (such as glycosylation or phosphorylation) and the ease of folding to obtain.
Ряд подходящих клеток-хозяев известны из уровня техники и многие доступны в American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA. Примеры включают, без ограничения, клетки млекопитающих, такие как клетки яичников китайского хомяка (СНО), клетки СНО DHFR(-) (Urnaub et al., 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97:4216-20), клетки 293 или 293Т почек человеческого эмбриона (НЕК) или клетки 3Т3. Селекция подходящих клеток-хозяев млекопитающих и методы трансформации, культивирования, амплификации, скрининга, получения продуктов и очистки являются известными. Другими подходящими клеточными линиями млекопитающих являются клеточные линии COS-1 и COS-7 обезьян и клеточная линия CV-1. Другие примеры клеток-хозяев млекопитающих включают клеточные линии приматов и клеточные линии грызунов, включая трансформированные клеточные линии. Пригодными являются также нормальные диплоидные клетки, клеточные штаммы из in vitro культуры первичной ткани, а также первичные эксплантаты. Клетки-кандидаты могут иметь генотипный дефект селективного гена или могут содержать доминирующий действующий селективный ген. Другие подходящие клеточные линии млекопитающих включают, без ограничения, клетки нейробластомы N2A мыши, HeLa, клетки L-929 мыши, линии 3Т3, полученные у мышей Swiss, Balb-c или NIH, клеточные линии ВНК или НаК хомячка. Каждая из этих клеточных линий известна и доступна специалистам в области экспрессии белков.A number of suitable host cells are known in the art and many are available from the American Type Culture Collection (ATCC), Manassas, VA. Examples include, without limitation, mammalian cells such as Chinese hamster ovary (CHO) cells, CHF DHFR (-) cells (Urnaub et al., 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97: 4216-20), 293 or 293T cells of human embryo kidneys (HEK) or 3T3 cells. Selection of suitable mammalian host cells and methods of transformation, cultivation, amplification, screening, preparation of products and purification are known. Other suitable mammalian cell lines are monkey cell lines COS-1 and COS-7 and cell line CV-1. Other examples of mammalian host cells include primate cell lines and rodent cell lines, including transformed cell lines. Normal diploid cells, cell strains from in vitro primary tissue culture, and primary explants are also suitable. Candidate cells may have a genotypic defect of a selective gene or may contain a dominant active selective gene. Other suitable mammalian cell lines include, without limitation, murine N2A neuroblastoma cells, HeLa, mouse L-929 cells, 3T3 lines obtained from Swiss, Balb-c or NIH mice, hamster BHK or HAC cell lines. Each of these cell lines is known and accessible to those skilled in the art of protein expression.
Подходящими по данному изобретению являются также клетки-хозяева, являющиеся бактериальными клетками. Например, в области биотехнологии хорошо известны различные штаммы Е.соli (например, НВ101, DH5S, DH10 и МС1061). В этом способе можно также применять различные штаммы B.subtilis, Pseudomonas spp., другие Bacillus spp., Streptomyces spp. и т.п.Also suitable according to the invention are host cells that are bacterial cells. For example, various strains of E. coli are well known in the field of biotechnology (for example, HB101, DH5S, DH10 and MC1061). Various strains of B. subtilis, Pseudomonas spp., Other Bacillus spp., Streptomyces spp. Can also be used in this method. etc.
Специалистам также известны и доступны в качестве клеток-хозяев для экспрессии полипептидов по изобретению многие штаммы дрожжевых клеток. Предпочтительные дрожжевые клетки включают, например, Saccharomyces cervisae и Pichia pastoris.Many strains of yeast cells are also known and are available to those skilled in the art as host cells for expression of the polypeptides of the invention. Preferred yeast cells include, for example, Saccharomyces cervisae and Pichia pastoris.
Кроме того, если это желательно, можно в способах по изобретению применять системы клеток насекомых. Такие системы описаны, например, в Kitts et al., 1993, Biotechniques, 14:810-17; Lucklow, 1993, Curr. Opin. Biotechnol. 4:564-72; и Lucklow et al., 1993, J. Virol., 67:4566-79. Предпочтительными клетками насекомых являются Sf-9 и Hi5 (Invitrogen).Furthermore, if desired, insect cell systems may be used in the methods of the invention. Such systems are described, for example, in Kitts et al., 1993, Biotechniques, 14: 810-17; Lucklow, 1993, Curr. Opin. Biotechnol. 4: 564-72; and Lucklow et al., 1993, J. Virol., 67: 4566-79. Preferred insect cells are Sf-9 and Hi5 (Invitrogen).
Полинуклеотиды по изобретению, содержащиеся в клетке-хозяине, могут быть изолированы без наличия в них других компонентов клетки, таких как компоненты мембраны, белки и липиды. Полинуклеотиды могут быть выделены из клеток стандартными методами очистки нуклеиновых кислот или могут быть синтезированы с применением метода амплификации, такого как полимеразная цепная реакция (PCR), или автоматического синтезатора. Методы выделения полинуклеотидов являются рутинными и известны из уровня техники. Любой такой метод получения полинуклеотида можно использовать для получения изолированных полинуклеотидов, кодирующих антагонисты по изобретению. Например, для изоляции полинуклеотидов, которые кодируют антагонисты, можно применять рестрикционные ферменты и пробы. Предпочтительно, чтобы изолированные полинуклеотиды были в виде препаратов, которые не содержат вообще или не содержат 70, 80 или 90% других веществ.The polynucleotides of the invention contained in a host cell can be isolated without other cell components, such as membrane components, proteins, and lipids. Polynucleotides can be isolated from cells using standard nucleic acid purification methods or can be synthesized using an amplification method such as polymerase chain reaction (PCR) or an automatic synthesizer. Polynucleotide isolation methods are routine and known in the art. Any such method for producing polynucleotide can be used to obtain isolated polynucleotides encoding the antagonists of the invention. For example, restriction enzymes and probes can be used to isolate polynucleotides encoded by antagonists. Preferably, the isolated polynucleotides are in the form of preparations that do not contain at all or do not contain 70, 80 or 90% of other substances.
Специалистам очевидно, что нуклеиновая кислота и полипептиды, описанные в данной заявке, могут быть получены рекомбинантными и другими методами. Например, кДНК модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 по изобретению может быть получена стандартными методами молекулярной биологии с использованием в качестве темплата мРНК. Затем кДНК может быть реплицирована с применением методов молекулярной биологии, известных из уровня техники и описанных в Примере 1. В Примере 2 описаны специфические методы рекомбинантной экспрессии и очистки, применяемые при получении модифицированных антагонистов мутеина по изобретению.It will be apparent to those skilled in the art that the nucleic acid and polypeptides described herein can be prepared by recombinant and other methods. For example, cDNA of a modified mutein IL-4 receptor antagonist of the invention can be obtained by standard molecular biology methods using mRNA as a template. Then, the cDNA can be replicated using molecular biology methods known in the art and described in Example 1. Example 2 describes specific recombinant expression and purification methods used to produce the modified mutein antagonists of the invention.
(в) Оценка терапевтической полезности человеческих антагонистов.(c) Evaluation of the therapeutic utility of human antagonists.
Для оценки потенциальной активности конкретного антагониста в терапии аллергической астмы антагонист может быть испытан in vitro при определении пролиферации клеток, как подробно описано в Примерах 5 и 6. Кроме того, период полураспада в плазме модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 может быть измерен in vivo при изучении фармакокинетики у крыс, как описано в Примере 6.To assess the potential activity of a particular antagonist in the treatment of allergic asthma, the antagonist can be tested in vitro to determine cell proliferation, as described in detail in Examples 5 and 6. In addition, the half-life in plasma of the modified mutein IL-4 receptor antagonist can be measured in vivo with the study of pharmacokinetics in rats, as described in Example 6.
(г) Фармацевтические композиции.(g) Pharmaceutical compositions.
Любой из модифицированных антагонистов рецепторов мутеина IL-4, описанных выше, может быть в составе фармацевтической композиции, содержащей фармацевтически приемлемый носитель. Фармацевтически приемлемый носитель предпочтительно является непирогенным. Композиция может вводиться сама по себе или в сочетании с, по меньшей мере, одним другим агентом, таким как стабилизатор, который может быть введен в любом стерильном биосовместимом фармацевтическом носителе, включая, без ограничения, физиологический раствор, забуференный физиологический раствор, декстрозу и воду. Можно применять различные водные носители, например, 0,4% физиологический раствор, 0,3% глицин и т.п. Эти растворы стерильны и обычно не содержат частиц. Эти растворы могут быть стерилизованы обычными, хорошо известными методами стерилизации (например, при фильтрации).Any of the modified mutein IL-4 receptor antagonists described above may be formulated into a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier. A pharmaceutically acceptable carrier is preferably non-pyrogenic. The composition may be administered alone or in combination with at least one other agent, such as a stabilizer, which may be administered in any sterile biocompatible pharmaceutical carrier, including, but not limited to, saline, buffered saline, dextrose, and water. Various aqueous carriers can be used, for example, 0.4% saline, 0.3% glycine, and the like. These solutions are sterile and usually do not contain particles. These solutions can be sterilized by conventional, well-known sterilization methods (for example, by filtration).
Если требуется, композиции могут содержать фармацевтически приемлемые вспомогательные вещества. Приемлемые вспомогательные вещества, предпочтительно, являются нетоксичными для реципиентов в применяемых дозах и концентрациях. Фармацевтическая композиция может содержать вспомогательные вещества для модификации, сохранения или стабилизации, например, рН, осмолярности, вязкости, прозрачности, цвета, изотоничности, запаха, стерильности, стабильности, скорости растворения или высвобождения, адсорбции или проникновения композиции. Подходящие компоненты составов включают, без ограничения, аминокислоты (такие как глицин, глютамин, аспарагин, аргинин или лизин), антимикробные агенты, антиоксиданты (такие как аскорбиновая кислота, сульфит натрия или кислый сульфит натрия), буферные вещества (такие как борат, бикарбонат, Tris-HCl, цитраты, фосфаты или органические кислоты), агенты, придающие объем (например, маннит или глицин), хелатирующие агенты (такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA)), комплексообразователи (такие как кофеин, поливинилпирролидон, бета-циклодекстрин или гидроксипропил-бета-циклодекстрин), наполнители, моно-сахариды, дисахариды и другие углеводы (такие как глюкоза, манноза или декстрины), белки (такие как альбумин сыворотки, желатин или иммуноглобулины), красители, ароматизаторы и разбавители, эмульгаторы, гидрофильные полимеры (такие как поливинилпирролидон), низкомолекулярные полипептиды, солеобразующие противоионы (такие как натрий), консерванты (такие как бензалконийхлорид, бензойная кислота, салициловая кислота, тимерозал, фенетиловый спирт, метилпарабен, пропилпарабен, хлоргексидин, сорбиновая кислота или перекись водорода), растворители (такие как глицерин, полипропиленгликоль или полиэтиленгликоль), сахарные спирты (такие как маннит или сорбит), суспендирующие агенты, поверхностно-активные вещества или смачивающие агенты (такие как pluronics, ПЭГ, эфиры сорбитана, полисорбаты, такие как полисорбат 20 или полисорбат 80, тритон, трометамин, лецитин, холестерин или тилоксапал), агенты, повышающие стабильность (такие как сахароза или сорбит), агенты, повышающие тоничность (такие как галоиды щелочных металлов, предпочтительно, хлорид натрия или калия или маннит-сорбит), носители для доставки, разбавители, эксципиенты и/или фармацевтические адъюванты. См. Remington's Pharmaceutical Sciences (18th Ed., A.R.Gennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990).If desired, the compositions may contain pharmaceutically acceptable excipients. Suitable excipients are preferably non-toxic to recipients at the applicable doses and concentrations. The pharmaceutical composition may contain excipients for modifying, maintaining or stabilizing, for example, pH, osmolarity, viscosity, transparency, color, isotonicity, odor, sterility, stability, dissolution or release rate, adsorption or penetration of the composition. Suitable components of the formulations include, without limitation, amino acids (such as glycine, glutamine, asparagine, arginine or lysine), antimicrobial agents, antioxidants (such as ascorbic acid, sodium sulfite or sodium acid sulfite), buffering agents (such as borate, bicarbonate, Tris-HCl, citrates, phosphates or organic acids), bulking agents (e.g. mannitol or glycine), chelating agents (such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)), complexing agents (such as caffeine, polyvinylpyrrolidone, beta-cyclodextr n or hydroxypropyl beta-cyclodextrin), fillers, mono-saccharides, disaccharides and other carbohydrates (such as glucose, mannose or dextrins), proteins (such as serum albumin, gelatin or immunoglobulins), colorants, flavorings and diluents, emulsifiers, hydrophilic polymers (such as polyvinylpyrrolidone), low molecular weight polypeptides, salt-forming counterions (such as sodium), preservatives (such as benzalkonium chloride, benzoic acid, salicylic acid, thimerosal, phenethyl alcohol, methyl paraben, propyl paraben, chlorine xidine, sorbic acid or hydrogen peroxide), solvents (such as glycerin, polypropylene glycol or polyethylene glycol), sugar alcohols (such as mannitol or sorbitol), suspending agents, surfactants or wetting agents (such as pluronics, PEG, sorbitan esters, polysorbates, such as polysorbate 20 or polysorbate 80, triton, tromethamine, lecithin, cholesterol or tyloxapal), stability enhancing agents (such as sucrose or sorbitol), tonicity enhancing agents (such as alkali metal halides, preferred tionary, sodium or potassium chloride-or mannitol sorbitol), delivery vehicles, diluents, excipients and / or pharmaceutical adjuvants. See Remington's Pharmaceutical Sciences (18 th Ed., ARGennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990).
Концентрация антагониста по изобретению в таком фармацевтическом составе может меняться в широких пределах, а именно, от менее 0,5%, обычно 1% или, по меньшей мере, около 1%, до 15 или 20% по весу и выбирается, в основном, из расчета на объемы жидкости, вязкости и т.д. в соответствии с конкретным выбранным методом введения. Если это желательно, в фармацевтическую композицию может быть включен более чем один тип антагониста, например, с разной величиной Кd к рецептору IL-4.The concentration of the antagonist according to the invention in such a pharmaceutical composition can vary within wide limits, namely, from less than 0.5%, usually 1% or at least about 1%, to 15 or 20% by weight and is mainly selected based on the volume of fluid, viscosity, etc. in accordance with the particular chosen method of administration. If desired, more than one type of antagonist may be included in the pharmaceutical composition, for example, with different K d values for IL-4 receptor.
Композиции могут вводиться пациенту сами по себе или в комбинации с другими агентами, лекарствами или гормонами. В добавление к активным ингредиентам эти фармацевтические композиции могут содержать подходящие фармацевтически приемлемые носители, включающие эксципиенты и вспомогательные добавки, которые облегчают введение активных соединений в препараты, которые могут быть использованы фармацевтически.The compositions may be administered to a patient alone or in combination with other agents, drugs or hormones. In addition to the active ingredients, these pharmaceutical compositions may contain suitable pharmaceutically acceptable carriers, including excipients and adjuvants, which facilitate the incorporation of the active compounds into preparations that can be used pharmaceutically.
Приемлемые препараты предпочтительно являются нетоксичными для реципиентов в применяемых дозах и концентрациях.Acceptable formulations are preferably non-toxic to recipients at the applicable doses and concentrations.
Фармацевтическая композиция может содержать компоненты для модификации, сохранения или стабилизации, например, рН, осмолярности, вязкости, прозрачности, цвета, изотоничности, запаха, стерильности, стабильности, скорости растворения или высвобождения, адсорбции или проникновения композиции. Подходящие компоненты составов включают, без ограничения, аминокислоты (такие как глицин, глютамин, аспарагин, аргинин или лизин), антимикробные агенты, антиоксиданты (такие как аскорбиновая кислота, сульфит натрия или кислый сульфит натрия), буферные вещества (такие как борат, бикарбонат, Tris-HCl, цитраты, фосфаты или органические кислоты), агенты, придающие объем (например, маннит или глицин), хелатирующие агенты (такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA)), комплексообразователи (такие как кофеин, поливинилпирролидон, бета-циклодекстрин или гидроксипропил-бета-циклодекстрин), наполнители, моносахариды, дисахариды и другие углеводы (такие как глюкоза, манноза или декстрины), белки (такие как альбумин сыворотки, желатин или иммуноглобулины), красители, ароматизаторы и разбавители, эмульгаторы, гидрофильные полимеры (такие как поливинилпирролидон), низкомолекулярные полипептиды, солеобразующие противоионы (такие как натрий), консерванты (такие как бензалконийхлорид, бензойная кислота, салициловая кислота, тимерозал, фенетиловый спирт, метилпарабен, пропилпарабен, хлоргексидин, сорбиновая кислота или перекись водорода), растворители (такие как глицерин, полипропиленгликоль или полиэтиленгликоль), сахарные спирты (такие как маннит или сорбит), суспендирующие агенты, поверхностно-активные вещества или смачивающие агенты (такие как pluronics, ПЭГ, эфиры сорбитана, полисорбаты, такие как полисорбат 20 или полисорбат 80, тритон, трометамин, лецитин, холестерин или тилоксапал), агенты, повышающие стабильность (такие как сахароза или сорбит), агенты, повышающие тоничность (такие как галоиды щелочных металлов, предпочтительно, хлорид натрия или калия или маннит-сорбит), носители для доставки, разбавители, эксципиенты и/или фармацевтические адъюванты. См. Remington's Pharmaceutical Sciences (18th Ed., A.R.Gennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990).The pharmaceutical composition may contain components for modifying, maintaining or stabilizing, for example, pH, osmolarity, viscosity, transparency, color, isotonicity, odor, sterility, stability, dissolution or release rate, adsorption or penetration of the composition. Suitable components of the formulations include, without limitation, amino acids (such as glycine, glutamine, asparagine, arginine or lysine), antimicrobial agents, antioxidants (such as ascorbic acid, sodium sulfite or sodium acid sulfite), buffering agents (such as borate, bicarbonate, Tris-HCl, citrates, phosphates or organic acids), bulking agents (e.g. mannitol or glycine), chelating agents (such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA)), complexing agents (such as caffeine, polyvinylpyrrolidone, beta-cyclodextr n or hydroxypropyl beta-cyclodextrin), fillers, monosaccharides, disaccharides and other carbohydrates (such as glucose, mannose or dextrins), proteins (such as serum albumin, gelatin or immunoglobulins), colorants, flavors and diluents, emulsifiers, hydrophilic polymers ( such as polyvinylpyrrolidone), low molecular weight polypeptides, salt-forming counterions (such as sodium), preservatives (such as benzalkonium chloride, benzoic acid, salicylic acid, thimerosal, phenethyl alcohol, methylparaben, propylparaben, chlorine xidine, sorbic acid or hydrogen peroxide), solvents (such as glycerin, polypropylene glycol or polyethylene glycol), sugar alcohols (such as mannitol or sorbitol), suspending agents, surfactants or wetting agents (such as pluronics, PEG, sorbitan esters, polysorbates such as polysorbate 20 or polysorbate 80, triton, tromethamine, lecithin, cholesterol or tyloxapal), stability enhancing agents (such as sucrose or sorbitol), tonicity enhancing agents (such as alkali metal halides, preferred specifically sodium or potassium chloride or mannitol sorbitol), delivery vehicles, diluents, excipients and / or pharmaceutical adjuvants. See Remington's Pharmaceutical Sciences (18 th Ed., ARGennaro, ed., Mack Publishing Company, 1990).
Оптимальная фармацевтическая композиция может быть получена специалистом в данной области в зависимости, например, от намечаемого пути введения, формы доставки и желательной дозы. См., например. Remington's Pharmaceutical Sciences, supra. Такие композиции могут влиять на физическое состояние, стабильность, скорость in vivo высвобождения и скорость in vivo клиренса нуклеиновой кислоты или модулятор плотности кости по изобретению.The optimal pharmaceutical composition can be obtained by a specialist in this field depending, for example, on the intended route of administration, form of delivery and the desired dose. See for example. Remington's Pharmaceutical Sciences, supra. Such compositions may affect the physical condition, stability, in vivo release rate and in vivo nucleic acid clearance rate or bone density modulator of the invention.
Первичный наполнитель или носитель в составе фармацевтической композиции может быть водным или неводным. Например, подходящим носителем для инъекции может быть вода, физиологический раствор или искусственная спинномозговая жидкость, возможно, дополненная другими веществами, типичными для композиций для парентерального введения. Примерами носителей являются также нейтральный буферный физиологический раствор или физиологический раствор, смешанный с альбумином сыворотки. Другие примеры фармацевтических композиций содержат Tris-буфер с величиной рН около 7,0-8,5 или ацетатный буфер с рН около 4,0-5,5, которые могут также включать сорбит или его подходящий заменитель. Согласно одному из вариантов изобретения фармацевтические композиции по изобретению могут быть приготовлены для хранения путем смешения выбранных компонентов с желательной степенью чистоты с возможными добавками (Remington's Pharmaceutical Sciences, supra) в виде лиофилизированного осадка или водного раствора. Кроме того, композиция может быть в виде лиофилизата, содержащего соответствующие эксципиенты, такие как сахароза.The primary excipient or carrier in the pharmaceutical composition may be aqueous or non-aqueous. For example, a suitable vehicle for injection may be water, saline or artificial cerebrospinal fluid, optionally supplemented with other substances typical of parenteral compositions. Examples of carriers are also neutral buffered saline or saline mixed with serum albumin. Other examples of pharmaceutical compositions contain Tris buffer with a pH of about 7.0-8.5 or acetate buffer with a pH of about 4.0-5.5, which may also include sorbitol or a suitable substitute for it. According to one embodiment of the invention, the pharmaceutical compositions of the invention can be prepared for storage by mixing selected components with the desired degree of purity with possible additives (Remington's Pharmaceutical Sciences, supra) in the form of a lyophilized precipitate or aqueous solution. In addition, the composition may be in the form of a lyophilisate containing the appropriate excipients, such as sucrose.
Фармацевтические композиции могут быть приготовлены для парентеральной доставки. Композиции могут также получаться для ингаляции или для доставки через пищеварительный тракт, например, оральной доставки. Приготовление таких фармацевтически приемлемых композиций известно специалистам.Pharmaceutical compositions can be prepared for parenteral delivery. Compositions can also be prepared for inhalation or for delivery through the digestive tract, for example, oral delivery. The preparation of such pharmaceutically acceptable compositions is known to those skilled in the art.
Компоненты композиции содержатся в концентрациях, которые приемлемы для места введения. Например, буферные вещества применяют для поддержания композиции при физиологическом рН или слегка меньшем значении рН, обычно, в интервале от примерно 5 до примерно 8.The components of the composition are contained in concentrations that are acceptable for the injection site. For example, buffering agents are used to maintain the composition at a physiological pH or slightly lower pH, typically in the range of about 5 to about 8.
Когда используется парентеральное введение, терапевтические композиции по изобретению могут быть в виде апирогенного, парентерально приемлемого водного раствора, содержащего желательное вещество по изобретению в фармацевтически приемлемом носителе. Особенно подходящим носителем для парентеральной инъекции является стерильная дистиллированная вода, в которой вещество получается в виде стерильного изотонического раствора, надлежащим образом стерилизованного.When parenteral administration is used, the therapeutic compositions of the invention may be in the form of a pyrogen-free, parenterally acceptable aqueous solution containing the desired substance of the invention in a pharmaceutically acceptable carrier. A particularly suitable carrier for parenteral injection is sterile distilled water, in which the substance is obtained in the form of a sterile isotonic solution, properly sterilized.
Другой препарат может содержать вещество по изобретению вместе с таким агентом, как инъецируемые микросферы, биоразрушаемые частицы, полимерные соединения (такие как полимолочная кислота или полигликолевая кислота), гранулы или липосомы, которые обеспечивают регулируемое или пролонгированное высвобождение продукта, который затем может быть доставлен при помощи инъекции депо. Можно также применять гиалуроновую кислоту, которая промотирует пролонгированное нахождение в циркуляционной системе. Другие подходящие средства для введения вещества по изобретению включают имплантируемые системы для доставки лекарств.Another preparation may contain a substance according to the invention together with an agent such as injectable microspheres, biodegradable particles, polymer compounds (such as polylactic acid or polyglycolic acid), granules or liposomes, which provide controlled or prolonged release of the product, which can then be delivered using injection depot. Hyaluronic acid, which promotes a prolonged presence in the circulation system, can also be used. Other suitable means for administering a substance of the invention include implantable drug delivery systems.
Согласно одному варианту изобретения фармацевтическая композиция может быть получена для введения путем ингаляции. Например, нуклеиновая кислота или модулятор плотности кости по изобретению могут быть в составе сухого порошка для ингаляции. Ингаляционные растворы также могут быть получены с пропеллентом для доставки аэрозоля. Согласно другому варианту растворы могут вводиться при помощи небулайзера. Введение в легкие описано в заявке WO 94/20069, где раскрыто введение в легкие химически модифицированных белков.According to one embodiment of the invention, the pharmaceutical composition can be prepared for administration by inhalation. For example, a nucleic acid or bone density modulator of the invention may be formulated as a dry powder for inhalation. Inhalation solutions can also be prepared with a propellant for aerosol delivery. In another embodiment, the solutions may be administered using a nebulizer. An introduction to the lungs is described in WO 94/20069, which discloses an introduction to the lungs of chemically modified proteins.
В других вариантах составы могут быть введены перорально. Согласно одному из вариантов изобретения нуклеиновые кислоты или модуляторы плотности кости по изобретению, которые вводятся таким путем, могут содержаться вместе с теми носителями, которые обычно используются при получении твердых дозированных форм, таких как таблетки или капсулы, или без этих носителей. Например, может быть получена капсула с целью высвобождения активной части состава в том месте желудочно-кишечного тракта, где максимальна биодоступность и минимизировано досистемное разложение. Для обеспечения абсорбции антагониста или модулятора по изобретению могут включаться дополнительные агенты. Могут также применяться разбавители, ароматизаторы, низкоплавкие воски, растительные масла, смазывающие агенты, суспендирующие агенты, дезинтеграторы для таблеток и связующие.In other embodiments, the compositions may be administered orally. In one embodiment of the invention, the nucleic acids or bone density modulators of the invention that are administered in this way can be contained with or without carriers which are commonly used in the preparation of solid dosage forms, such as tablets or capsules. For example, a capsule can be prepared to release the active part of the composition in that part of the gastrointestinal tract where bioavailability is maximized and pre-systemic decomposition is minimized. Additional agents may be included to provide absorption of the antagonist or modulator of the invention. Diluents, flavorings, low melting waxes, vegetable oils, lubricants, suspending agents, tablet disintegrants and binders may also be used.
Другие фармацевтические композиции могут включать эффективное количество нуклеиновых кислот или модуляторов плотности кости по изобретению в смеси с нетоксичными эксципиентами, которые пригодны для изготовления таблеток. Путем растворения таблеток в стерильной воде или другом подходящем носителе могут быть получены растворы в единичной дозированной форме. Подходящие эксципиенты включают, без ограничения, инертные разбавители, такие как карбонат кальция, карбонат или бикарбонат натрия, лактоза или фосфат кальция; или связующие, такие как крахмал, желатин или смола акации; или смазывающие агенты, такие как стеарат магния, стеариновая кислота или тальк.Other pharmaceutical compositions may include an effective amount of the nucleic acids or bone density modulators of the invention in admixture with non-toxic excipients that are suitable for the manufacture of tablets. By dissolving the tablets in sterile water or another suitable vehicle, solutions can be prepared in unit dosage form. Suitable excipients include, but are not limited to, inert diluents such as calcium carbonate, sodium carbonate or bicarbonate, lactose or calcium phosphate; or binders such as starch, gelatin or acacia resin; or lubricants, such as magnesium stearate, stearic acid or talc.
Другие фармацевтические композиции очевидны для специалистов, они включают нуклеиновые кислоты или модуляторы плотности кости по изобретению в составе композиций для пролонгированной или регулируемой доставки. Способы получения различных других средств для пролонгированной или регулируемой доставки, например, липосомных носителей, биоразлагаемых микрочастиц или пористых гранул и депо для инъекций, хорошо известны специалистам. См., например, PCT/US93/00829, в которой описано регулируемое высвобождение пористых полимерных микрочастиц для доставки фармацевтических композиций.Other pharmaceutical compositions are readily apparent to those skilled in the art; they include nucleic acids or bone density modulators of the invention as part of sustained or controlled delivery compositions. Methods of obtaining various other means for prolonged or controlled delivery, for example, liposome carriers, biodegradable microparticles or porous granules and depots for injection, are well known in the art. See, for example, PCT / US93 / 00829, which describes the controlled release of porous polymer microparticles for the delivery of pharmaceutical compositions.
Дополнительные примеры препаратов с пролонгированным высвобождением включают полупроницаемые полимерные матрицы в виде формованных изделий, например, пленок или микрокапсул. Матрицы с пролонгированным высвобождением могут включать сложные полиэфиры, гидрогели, полилактиды (патент США №3773919 и патент ЕР №058481), сополимеры L-глутаминовой кислоты и гамма-этил-L-глутамата (Sidman et al., 1983, Biopolymers 22:547-56), поли-(2-гидроксиэтилметакрилат) (Langer et al., 1981, J.Biomed. Mater. Res. 15:167-277 и Langer, 1982, Chem. Tech. 12:98-105), сополимер этилена с винилацетатом (Langer et al., supra) или поли-D(-)-3-гидроксимасляную кислоту (патент ЕР №133988). Композиции пролонгированного высвобождения могут также включать липосомы, которые можно получить одним из известных способов. См., например, Eppstein et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:3688-92; и European Patent Nos. 036676, 088046 и 143949.Further examples of sustained release formulations include semipermeable polymer matrices in the form of molded articles, for example, films or microcapsules. Sustained release matrices may include polyesters, hydrogels, polylactides (US Pat. No. 3,773,919 and EP Patent No. 058481), copolymers of L-glutamic acid and gamma-ethyl-L-glutamate (Sidman et al., 1983, Biopolymers 22: 547- 56), poly- (2-hydroxyethyl methacrylate) (Langer et al., 1981, J. Biomed. Mater. Res. 15: 167-277 and Langer, 1982, Chem. Tech. 12: 98-105), ethylene copolymer with vinyl acetate (Langer et al., supra) or poly-D (-) - 3-hydroxybutyric acid (EP patent No. 133988). Sustained release compositions may also include liposomes, which can be prepared by one of the known methods. See, for example, Eppstein et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82: 3688-92; and European Patent Nos. 036676, 088046 and 143949.
Фармацевтическая композиция для введения in vivo обычно должна быть стерильной. Этого можно достигнуть путем фильтрации через стерильные фильтрующие мембраны. Если композиция лиофилизирована, стерилизация с применением указанного метода может быть проведена или до, или после лиофилизации и восстановления. Композиция для парентерального введения может храниться в лиофилизированной форме или в растворе. Кроме того, парентеральные композиции обычно помещены в контейнер, имеющий стерильное входное отверстие, например, пакет для внутривенного раствора или емкость с пробкой, через которую вводится гиподермальная игла для инъекции.The pharmaceutical composition for in vivo administration should usually be sterile. This can be achieved by filtration through sterile filter membranes. If the composition is lyophilized, sterilization using this method can be performed either before or after lyophilization and recovery. The composition for parenteral administration may be stored in lyophilized form or in solution. In addition, parenteral compositions are usually placed in a container having a sterile inlet, for example, an intravenous solution bag or a container with a stopper through which a hypodermal injection needle is inserted.
Фармацевтические композиции по изобретению могут быть введены любыми методами, описанными в данной заявке, включая, без ограничения, оральный, внутривенный, внутримышечный, внутриартериальный, интрамедуллярный, интратекальный, интравентрикулярный, трансдермальный, подкожный, интраперитониальный, интраназальный, парентеральный, топический, сублингвальный или ректальный.The pharmaceutical compositions of the invention can be administered by any of the methods described herein, including, but not limited to, oral, intravenous, intramuscular, intraarterial, intramedullary, intrathecal, intraventricular, transdermal, subcutaneous, intraperitoneal, intranasal, parenteral, topical, sublingual.
После приготовления фармацевтических композиций они могут быть помещены в соответствующий контейнер с этикеткой для лечения указанного состояния. Такая этикетка будет включать указание количества, частоты и метода введения.After preparing the pharmaceutical compositions, they can be placed in an appropriate container with a label for the treatment of this condition. Such a label will include an indication of quantity, frequency and method of administration.
(г) Терапевтические способы.(d) Therapeutic methods.
Данное изобретение предусматривает способы ослабления симптомов расстройства за счет связывания альфа-цепи рецептора IL-4 и ингибирования активности, опосредованной IL-4 и IL-13.The present invention provides methods for alleviating the symptoms of a disorder by binding the alpha chain of IL-4 receptor and inhibiting IL-4 and IL-13 mediated activity.
Эти расстройства включают, без ограничения, гиперреактивность дыхательных путей и воспаление дыхательных путей, включая рекруитмент и активацию тучных клеток, эозинофилов и лимфоцитов, связанные с астмой и другими иммунологическими или аллергическими нарушениями.These disorders include, without limitation, airway hyperreactivity and airway inflammation, including recruitment and activation of mast cells, eosinophils and lymphocytes associated with asthma and other immunological or allergic disorders.
Согласно одному варианту изобретения терапевтически эффективная доза модифицированного антагониста рецептора мутеина IL-4 по изобретению и/или фармацевтической композиции по изобретению вводится пациенту, имеющему расстройство, характеризующееся повышенной активностью IL-4 и IL-13, как расстройства, указанные выше.According to one embodiment of the invention, a therapeutically effective dose of a modified IL-4 mutein receptor antagonist of the invention and / or a pharmaceutical composition of the invention is administered to a patient having a disorder characterized by increased activity of IL-4 and IL-13, as the disorders indicated above.
(д) Определение терапевтически эффективной дозы.(e) Determination of a therapeutically effective dose.
Определение терапевтически эффективной дозы известно специалистам в данной области. Терапевтически эффективная доза обозначает количество антагониста, которое применяется для эффективного лечения астмы, по сравнению с эффективностью, которая является очевидной в отсутствие терапевтически эффективной дозы.The determination of a therapeutically effective dose is known to those skilled in the art. A therapeutically effective dose refers to the amount of antagonist that is used to effectively treat asthma, compared with the effectiveness that is apparent in the absence of a therapeutically effective dose.
Терапевтически эффективная доза может быть определена вначале на животных моделях, обычно крыс, мышей, кроликов, собак, свиней или приматов. Животная модель может также применяться для определения соответствующего интервала концентраций и метода введения.A therapeutically effective dose may be determined initially in animal models, usually rats, mice, rabbits, dogs, pigs or primates. An animal model can also be used to determine the appropriate concentration range and method of administration.
Такая информация может затем быть использована для определения подходящих доз и методов введения людям.Such information can then be used to determine appropriate doses and methods of administration to humans.
Терапевтическая эффективность и токсичность, например, ED50 (доза, являющаяся терапевтически эффективной у 50% популяции) и LD50 (доза, являющаяся летальной у 50% популяции) человеческого антагониста могут быть определены стандартными фармацевтическими методами в клеточных культурах или экспериментальных животных. Отношение токсичной дозы к дозе, терапевтически эффективной, представляет собой терапевтический индекс и может быть выражено как отношение LD50/ЕD50.Therapeutic efficacy and toxicity, e.g., ED 50 (the dose therapeutically effective in 50% of the population) and LD 50 (the dose is lethal in 50% of the population) of a human antagonist, can be determined by standard pharmaceutical procedures in cell cultures or experimental animals. The ratio of toxic dose to therapeutically effective dose is the therapeutic index and can be expressed as the ratio of LD 50 / ED 50 .
Фармацевтические композиции, которые обладают высокими терапевтическими индексами, являются предпочтительными. Данные, полученные при изучении животных, применяются для определения интервала доз для людей. Дозы, содержащиеся в таких композициях, находятся, предпочтительно, в пределах циркулирующих концентраций, которые включают ED50 с небольшой токсичностью или без токсичности. Дозы варьируются в этом интервале, который зависит от применяемой дозированной формы, чувствительности пациента и метода введения.Pharmaceutical compositions that have high therapeutic indices are preferred. The data obtained in the study of animals are used to determine the dose range for humans. Doses contained in such compositions are preferably within the range of circulating concentrations that include ED 50 with little or no toxicity. Doses vary in this range, which depends on the dosage form used, patient sensitivity and method of administration.
Точная доза определяется практикующим врачом на основе факторов, относящихся к пациенту, который подвергается лечению. Дозы и метод введения регулируются таким образом, чтобы обеспечить достаточные уровни антагониста или поддержать желательный эффект. Факторы, которые нужно принять во внимание, включают серьезность болезни, общее состояние здоровья пациента, возраст, вес и пол субъекта, режим питания, время и частоту введения, комбинацию(-и) лекарств, чувствительность реакции и переносимость/реакция терапии.The exact dose is determined by the practitioner based on factors related to the patient being treated. Dosages and route of administration are adjusted to provide sufficient antagonist levels or to maintain the desired effect. Factors to consider include the severity of the disease, the general health of the patient, the age, weight and gender of the subject, diet, time and frequency of administration, drug combination (s), sensitivity of the response, and tolerability / response of therapy.
Фармацевтические композиции длительного действия могут вводиться каждые 3-4 дня, каждую неделю или один раз каждые две недели в зависимости от величины периода полураспада и скорости клиренса конкретного состава.Long-acting pharmaceutical compositions may be administered every 3-4 days, every week, or once every two weeks, depending on the half-life and the clearance rate of a particular formulation.
Полинуклеотиды, кодирующие модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4 по изобретению, могут быть построены и введены в клетку ex vivo или in vivo с использованием хорошо разработанных методов, включая, без ограничения, перенос ДНК, опосредованной трансферрином-поликатионом, трансфекцию с голыми или инкапсулированными нуклеиновыми кислотами, клеточное слияние, опосредованное липосомами, внутриклеточную транспортацию гранул латекса с покрытием из ДНК, слияние протопластов, вирусную инфекцию, электропорацию, «генное ружье» и трансфекцию, опосредованную DEAE или фосфатом кальция.Polynucleotides encoding the modified mutein IL-4 receptor antagonists of the invention can be constructed and introduced into an ex vivo or in vivo cell using well-designed methods, including, without limitation, transferrin-mediated polycation-mediated DNA transfer, transfection with naked or encapsulated nucleic acids acids, liposome-mediated cell fusion, intracellular transport of DNA coated latex granules, protoplast fusion, viral infection, electroporation, gene gun and transfec iju mediated DEAE or calcium phosphate.
Эффективные in vivo дозы антагониста находятся в пределах от примерно 5 мкг до примерно 50 мкг/кг, примерно от 50 мкг до примерно 5 мкг/кг, примерно от 100 мкг до примерно 500 мкг/кг веса пациента и от примерно 200 мкг до примерно 250 мкг/кг веса пациента. При введении полинуклеотидов, кодирующих антагонисты, эффективные in vivo дозы находятся в пределах от примерно 100 нг до примерно 200 нг, от 500 нг до примерно 50 мг, от примерно 1 мкг до примерно 2 мг, от примерно 5 мкг до примерно 500 мкг и от примерно 20 мкг до примерно 100 мкг ДНК.Effective in vivo doses of the antagonist range from about 5 μg to about 50 μg / kg, from about 50 μg to about 5 μg / kg, from about 100 μg to about 500 μg / kg of the patient’s weight, and from about 200 μg to about 250 mcg / kg of patient weight. When polynucleotides encoding antagonists are administered, effective in vivo doses range from about 100 ng to about 200 ng, from 500 ng to about 50 mg, from about 1 μg to about 2 mg, from about 5 μg to about 500 μg, and about 20 μg to about 100 μg of DNA.
Метод введения фармацевтических композиций по изобретению, содержащих модифицированные антагонисты рецептора мутеина IL-4, может быть любым методом доставки антагониста хозяину. Фармацевтические композиции по изобретению особенно подходят для парентерального введения, а именно, подкожного, внутримышечного, внутривенного, внутритрахеального или интраназального и другими методами введения в легкие.The method of administering the pharmaceutical compositions of the invention containing modified mutein IL-4 receptor antagonists may be any method for delivering the antagonist to the host. The pharmaceutical compositions of the invention are particularly suitable for parenteral administration, namely, subcutaneous, intramuscular, intravenous, intratracheal or intranasal and other methods of administration to the lungs.
Все патенты и заявки на патент, цитируемые в данной заявке, включены в нее в качестве ссылок. Вышеприведенное описание раскрывает данное изобретение в общем. Более подробно оно описано в нижеследующих конкретных примерах, которые приведены только для иллюстрации изобретения и не ограничивают его объем.All patents and patent applications cited in this application are incorporated herein by reference. The above description discloses the invention in general. It is described in more detail in the following specific examples, which are given only to illustrate the invention and do not limit its scope.
Примеры.Examples.
Пример 1.Example 1
Рекомбинантное получение цистеиновых мутеинов IL-4-RA и IL-4-RE.Recombinant production of cysteine muteins IL-4-RA and IL-4-RE.
Для рекомбинантной экспрессии IL-4 была выбрана система экспрессии рЕТ Directional TOPO® (Invitrogen). Эта система использует высокоэффективную одностадийную стратегию «TOPO® Cloning» для осуществления прямого клонирования продукта PCR с тупым концом и Т71ас промотор для IPTG-индуцируемой экспрессии с высокой степенью нужного гена в E.coli. Дополнительные характеристики включают lacI ген для уменьшения базальной транскрипции, источник pBR322 для репликации и сохранения плазмиды и ген, резистентный к ампициллину для селекции.For recombinant expression of IL-4, the Directional TOPO® pET expression system (Invitrogen) was selected. This system uses the highly efficient, one-step TOPO® Cloning strategy to directly clone a blunt-ended PCR product and the T71ac promoter for IPTG-induced expression with a high degree of desired gene in E. coli. Additional features include the lacI gene to reduce basal transcription, the source of pBR322 for replication and preservation of the plasmid, and the ampicillin resistant gene for selection.
IL-4 клонировали в вектор pET101/D-TOPO для продуцирования рекомбинантного белка IL-4. Олигонуклеотидные праймеры приведены в Таблице 4. Был создан передний PCR праймер с 5'САСС липким концом для облегчения прямого клонирования, с уникальным сайтом рестрикционного фермента NdeI для субклонирования и начальным стартовым кодоном ATG. Обратный PCR праймер включал два стоп-кодона для препятствия введению с-терминальных меток и уникальный сайт рестрикционного фермента BamHI для субклонирования. С использованием ранее клонированного человеческого IL-4 в качестве темплата был получен PCR продукт IL-4 с тупым концом. Продукт был очищен на геле и его инкубировали с раствором соли и вектором ТОРО® в течение 5 минут при комнатной температуре для осуществления прямого клонирования в вектор pET101/D-TOPO. Рекомбинантный вектор трансформировали в химически компетентных One Shot ТОР10 E.coli. Рекомбинантную плазмидную ДНК применяли для секвенирования ДНК для подтверждения правильной последовательности.IL-4 was cloned into pET101 / D-TOPO vector to produce recombinant IL-4 protein. Oligonucleotide primers are shown in Table 4. A forward PCR primer with a 5'ACCC sticky end was created to facilitate direct cloning, with a unique NdeI restriction enzyme site for subcloning and an ATG start codon. The reverse PCR primer included two stop codons to prevent the introduction of c-terminal labels and a unique BamHI restriction enzyme site for subcloning. Using the previously cloned human IL-4 as a template, a blunt-terminated PCR product of IL-4 was obtained. The product was gel purified and incubated with salt solution and TOPO® vector for 5 minutes at room temperature to effect direct cloning into pET101 / D-TOPO vector. The recombinant vector was transformed into the chemically competent One Shot TOP10 of E. coli. Recombinant plasmid DNA was used for DNA sequencing to confirm the correct sequence.
IL-4/pET101/D-TOPO служил в качестве темплата для получения цистеиновых мутеинов IL-4RE при помощи набора QuikChange® Site-Directed Mutagenesis Kit, Strategene. Каждый цистеиновый мутеин получали с применением двух олигонуклеотидных праймеров, каждый из которых комплементарен противоположным нитям вектора, и содержался кодон TGC или GCA для введения желательной мутации цистеина. В Таблице 4 перечислены праймеры, используемые для получения мутеинов IL-4RE. С использованием праймеров циклизации и условий, указанных в протоколе изготовителя, была получена мутационная плазмида, содержащая ступенчатые ники. Этот продукт был обработан DpnI эндонуклеазой в течение 1 часа при 37°С для переваривания метилированного немутированного темплата родительской ДНК. ДНК, обработанная DpnI была трансформирована в суперкомпетентных клетках XL-1 Blue, где были восстановлены ники в мутированной плазмиде. Мутагенную ДНК плазмиды анализировали в соответствии со стандартными методами секвенирования для подтверждения правильной последовательности.IL-4 / pET101 / D-TOPO served as a template for the production of IL-4RE cysteine muteins using the QuikChange® Site-Directed Mutagenesis Kit, Strategene. Each cysteine mutein was obtained using two oligonucleotide primers, each of which is complementary to the opposite strands of the vector, and contained a TGC or GCA codon to introduce the desired cysteine mutation. Table 4 lists the primers used to produce IL-4RE muteins. Using cyclization primers and the conditions specified in the manufacturer's protocol, a mutation plasmid containing step nicks was obtained. This product was treated with DpnI endonuclease for 1 hour at 37 ° C to digest the methylated, unmutated template of parental DNA. DpnI-treated DNA was transformed in super-competent XL-1 Blue cells, where nicks in the mutated plasmid were reduced. The mutagenic DNA of the plasmid was analyzed in accordance with standard sequencing methods to confirm the correct sequence.
Пример 2.Example 2
Рекомбинантная экспрессия и очистка.Recombinant expression and purification.
Клетки BL21 Star (DE3) One Shot (Invitrogen), которые трансформировали при помощи белка, содержащего плазмиды, были охарактеризованы для оптимальной экспрессии и выращивались при 37°С до достижения величины OD600, равной примерно 0,4, и индуцировали с помощью 1 мМ IPTG (Invitrogen) в течение 3 ч при 37°С. Один литр клеток таблетировали при скорости 13000 об/мин в течение 10 мин, взвешивали и хранили при -80°С. Замороженные таблетки клеток ресуспендировали в 8 мл буфера, деструктирующего клетки (0,1 М фосфатного буфера с рН 7,3, 0,1% Triton X100, 1 мМ EDTA) на грамм клеток и обрабатывали ультразвуком 4х в течение 1 мин с интервалами 1 мин. Клеточный лизат удаляли центрифугированием при 35000 г в течение 10 мин. Таблетки клеток затем промывали 2-3х в суспензии в 30 мл буфера, деструктирующего клетки, обрабатывали ультразвуком в течение 1 мин и центрифугировали. Конечные таблетки клеток, тела включения, хранили при -20°С. Тела включения ресуспендировали в 5 мл солюбилизирующего буфера (0,2М Tris, рН 9, 7М гуанидинхлорида) на грамм клеток. Добавляли реагенты сульфотолиза (0,16 г сульфита натрия, 0,08 г тетратионата калия на грамм клеток) и перемешивали тела включения при комнатной температуре в течение 2 часов. Нерастворенные компоненты затем удаляли центрифугированием при 35000 g в течение 20 мин, оставались солюбилизированные тела включения. Тела включения затем пропускали на колонке вытеснительной хроматографии Superdex200 size (Akta) для изоляции белка. Колонку уравновешивали 2 объемами колонки (CV) 6M смеси гуанидингидрохлорид/PBS, рН 7, со скоростью истечения 1 мл/мин, белок элюировали 1,5 CV. Собирали пиковые фракции (каждая 1,5 мл) и подвергали электрофорезу на геле 12% или 4-20% Bis-Tris-SDS. Собирали фракции, содержащие белок, и добавляли конечную концентрацию 7,5 мМ DTT для уменьшения молекул белка. После инкубации в течение 2 ч при комнатной температуре смесь разбавляли 5х водой и подвергали диализу в 4,5 л 3 мМ NaH2PO4, 7 мМ Na2HPO4, 2 мМ КСl, 120 мМ NaCl. Диализ продолжали 3-4 дня, подавая свежий буфер, по меньшей мере, 3 раза. Диализованный продукт затем фильтровали через фильтр 0,2 мкм и доводили рН до 5 уксусной кислотой. Колонку уравновешивали 10 CV буфера 1 (25 мМ ацетата аммония, рН 5), создавали градиент в течение 20 мин до 100% буфера В (25 мМ ацетата аммония, рН 5/ 1М NaCl). Собирали пиковые фракции (1,5 мл каждая) и подвергали электрофорезу на геле 12% или 4-20% Bis-Tris-SDS. Фракции, содержащие полученный продукт, собирали и разбавляли 2х буфером А (0,1% TFA/вода). Затем белок хроматографировали методом ЖХВР с обращенной фазой С4 (Beckman system Gold), используя петлю 5 мл и скорость истечения 1 мл/мин по следующей программе: 10% буфера А во время инъекции, 10 мин градиент до 40% буфера В (0,1% TFA/ACN), 30 мин градиент до 50% буфера В и 5 мин градиент до 100% буфера В. Собирали пиковые фракции (0,5 мл каждая) и подвергали электрофорезу на геле 12% или 4-20% Bis-Tris-SDS. Фракции, содержащие белок, высушивали и ресуспендировали в 0,1М MES, рН 6,1 для анализа и определений.BL21 Star (DE3) One Shot (Invitrogen) cells, which were transformed with a protein containing plasmids, were characterized for optimal expression and grown at 37 ° C until an OD 600 of about 0.4 was obtained and induced with 1 mM IPTG (Invitrogen) for 3 hours at 37 ° C. One liter of cells was pelletized at a speed of 13000 rpm for 10 min, weighed and stored at -80 ° C. Frozen cell tablets were resuspended in 8 ml of cell disruption buffer (0.1 M phosphate buffer, pH 7.3, 0.1% Triton X100, 1 mM EDTA) per gram of cells and treated with 4x ultrasound for 1 min at 1 min intervals . The cell lysate was removed by centrifugation at 35,000 g for 10 minutes. The cells were then washed 2-3x in suspension in 30 ml of cell disruption buffer, sonicated for 1 min and centrifuged. The final cell tablets, inclusion bodies, were stored at -20 ° C. Inclusion bodies were resuspended in 5 ml of solubilizing buffer (0.2 M Tris, pH 9, 7 M guanidine chloride) per gram of cells. Sulfotolysis reagents (0.16 g of sodium sulfite, 0.08 g of potassium tetrathionate per gram of cells) were added and inclusion bodies were stirred at room temperature for 2 hours. The undissolved components were then removed by centrifugation at 35,000 g for 20 minutes, solubilized inclusion bodies remained. Inclusion bodies were then passed on a Superdex200 size (Akta) size exclusion chromatography column to isolate the protein. The column was balanced with 2 column volumes (CV) of a 6M guanidine hydrochloride / PBS mixture, pH 7, at a flow rate of 1 ml / min, the protein was eluted with 1.5 CV. Peak fractions (each 1.5 ml) were collected and gel electrophoresed with 12% or 4-20% Bis-Tris-SDS. Protein containing fractions were collected and a final concentration of 7.5 mM DTT was added to reduce protein molecules. After incubation for 2 h at room temperature, the mixture was diluted with 5x water and dialyzed in 4.5 L of 3 mM NaH 2 PO 4 , 7 mM Na 2 HPO 4 , 2 mM KCl, 120 mM NaCl. Dialysis was continued for 3-4 days, feeding fresh buffer at least 3 times. The dialyzed product was then filtered through a 0.2 μm filter and the pH was adjusted to 5 with acetic acid. The column was equilibrated with 10 CV of buffer 1 (25 mM ammonium acetate, pH 5), a gradient was created over 20 minutes to 100% buffer B (25 mM ammonium acetate, pH 5 / 1M NaCl). Peak fractions (1.5 ml each) were collected and gel electrophoresed with 12% or 4-20% Bis-Tris-SDS. Fractions containing the obtained product were collected and diluted with 2x buffer A (0.1% TFA / water). Then the protein was chromatographed using C4 reverse phase HPLC (Beckman system Gold) using a 5 ml loop and a flow rate of 1 ml / min according to the following program: 10% buffer A during injection, 10 min gradient to 40% buffer B (0.1 % TFA / ACN), 30 min gradient to 50% buffer B and 5 min gradient to 100% buffer B. Peak fractions (0.5 ml each) were collected and gel electrophoresed with 12% or 4-20% Bis-Tris- SDS Protein containing fractions were dried and resuspended in 0.1 M MES, pH 6.1 for analysis and determinations.
Пример 3.Example 3
Сайт-специфическое ПЭГилирование цистеина и очистка.Site-specific PEGylation of cysteine and purification.
Для ПЭГилирования цистеина, содержащего мутеины IL4 RA, был разработан протокол с использованием стабильной тиоэфирной связи между сульфгидрильной группой белка и мальимидной группой линейного производного метоксиполиэтиленгликоль-малеимида 22 kD (Nektar Therapeutics). К 600M белка, растворенного в реакционном буфере ОЛМ MES, рН 6, добавляли 2-х-молярный избыток mПЭГ-MAL 22 kD. Через 0,5 ч выдержки при комнатной температуре реакцию обрывали 2М избытком цистеина по отношению к mПЭГ-MAL 22 kD (см. чертеж). ПЭГилированный белок очищали от не прореагировавшего mПЭГ-MAL 22 kD (обработанного цистеином) и не прореагировавшего цистеинового мутеина IL4 RA при помощи катионного обмена и вытеснительной хроматографии. Сырые реакционные смеси подавали на катионообменные колонки Vivapure Mini S (Vivascience), уравновешенные 0,4 мл 0,1M MES, pH 6. Колонки дважды промывали 0,4 мл 0,1М MES, pH 6 с последующим центрифугированием 2000х g после каждой промывки. Образцы затем вымывали из колонки центрифугированием при помощи 0,4 мл 0,6М NaCl/0,1M MES, pH 6. Элюированные фракции объемом 0,4 мл загружали в колонку ЖХВР TSK-GEL G2000SWYL (Tosoh Biosep), используя систему Gold Beckman. Образцы вновь растворяли в фосфатно-буферном физиологическом растворе (Dulbecco's PBS), представляющем собой мобильную фазу со скоростью истечения 1 мл/мин в течение 30 мин. Пиковые фракции (0,5 мл) собирали и подвергали электрофорезу на геле 4-12% Bis-Tris-SDS для выделения ПЭГилированного белка. Фракции, содержащие полученный продукт, собирали и концентрировали, используя устройство Ultrafree Biomax-5 (Millipore) по протоколу производителя, до получения примерно 60 мкМ (или ~ 1 мг/мл) для анализа и in vitro испытаний. Конечная концентрация ПЭГилигированных белков была определена методом аминокислотного анализа. Конечные выходы приведены в Таблице 5.To pegylate cysteine containing IL4 RA muteins, a protocol was developed using a stable thioether linkage between the sulfhydryl group of the protein and the malimide group of the 22 kD linear methoxypolyethylene glycol maleimide derivative (Nektar Therapeutics). To a 600M protein dissolved in the OLM MES reaction buffer, pH 6, a 2 molar excess of mPEG-MAL 22 kD was added. After 0.5 h at room temperature, the reaction was terminated with a 2M excess of cysteine with respect to mPEG-MAL 22 kD (see drawing). The pegylated protein was purified from unreacted mPEG-MAL 22 kD (treated with cysteine) and unreacted cysteine mutein IL4 RA by cation exchange and size exclusion chromatography. The crude reaction mixtures were fed to Vivapure Mini S cation exchange columns (Vivascience), equilibrated with 0.4 ml of 0.1 M MES, pH 6. The columns were washed twice with 0.4 ml of 0.1 M MES, pH 6, followed by centrifugation of 2000 x g after each washing. Samples were then washed from the column by centrifugation with 0.4 ml of 0.6 M NaCl / 0.1 M MES, pH 6. Eluted fractions of 0.4 ml were loaded onto a TSK-GEL G2000SWYL GLC column (Tosoh Biosep) using a Gold Beckman system. Samples were redissolved in phosphate buffered saline (Dulbecco's PBS), which is a mobile phase with a flow rate of 1 ml / min for 30 minutes. Peak fractions (0.5 ml) were collected and gel electrophoresed with 4-12% Bis-Tris-SDS to isolate the PEGylated protein. Fractions containing the resulting product were collected and concentrated using an Ultrafree Biomax-5 device (Millipore) according to the manufacturer's protocol, to obtain approximately 60 μM (or ~ 1 mg / ml) for analysis and in vitro tests. The final concentration of PEGylated proteins was determined by amino acid analysis. The final outputs are shown in Table 5.
Пример 4.Example 4
Реакция связывания с рецептором IL-4 с помощью BiaCore.Binding reaction to the IL-4 receptor using BiaCore.
Рецептор IL-4 иммобилизировали на сенсорном чипе для исследований BiaCore СМ5 путем присоединения аминогруппы. Поверхность сенсора активировали EDC/NHS импульсом. Рецептор IL-4 растворяли в 10 мМ ацетатном буфере (рН 5,0) и впрыскивали в элемент 2 с проточным электролитом с последующей импульсной подачей 1,0 М этаноламина-НСl для деактивации поверхности. Степень иммобилизации рецептора составляла - 3000 RU. Элемент 1 с проточным электролитом также активировали без лиганда, чтобы он функционировал как контрольный. Для проведения кинетического анализа использовали BiaCore Wizard. Кандидаты-антагонисты IL4RE разбавляли MBS-EP (разделяющий буфер) и впрыскивали со скоростью 30 мкл/мин в течение 30 мин при времени диссоциации 15 мин. Регенерацию чипа проводили путем двух 30-секундных инъекций 10 мМ глицина, рН 2,5, (скорость течения 100 мкл/мин) до базовой линии перед следующей инъекцией в серии концентраций. Величины константы диссоциации (КД) определяли для каждого кандидата, исходя из кинетики прямого связывания (Таблица 5). Результаты показывают, что у всех конструкций IL4-RE-A104C, IL4-RE-N105C и IL4-RE-Q106C константы диссоциации меньше 0,6 мМ.The IL-4 receptor was immobilized on a sensor chip for BiaCore CM5 studies by attachment of an amino group. The sensor surface was activated by an EDC / NHS pulse. The IL-4 receptor was dissolved in 10 mM acetate buffer (pH 5.0) and injected into cell 2 with flowing electrolyte, followed by a pulsed feed of 1.0 M ethanolamine-Hcl to deactivate the surface. The degree of immobilization of the receptor was 3000 RU. Element 1 with flowing electrolyte was also activated without a ligand so that it functions as a control. For the kinetic analysis used BiaCore Wizard. IL4RE antagonists were diluted with MBS-EP (separation buffer) and injected at a rate of 30 μl / min for 30 minutes with a dissociation time of 15 minutes. The chip was regenerated by two 30-second injections of 10 mM glycine, pH 2.5, (flow rate 100 μl / min) to the baseline before the next injection in a series of concentrations. The values of the dissociation constant (K D ) were determined for each candidate, based on the kinetics of direct binding (table 5). The results show that for all constructs IL4-RE-A104C, IL4-RE-N105C and IL4-RE-Q106C, dissociation constants are less than 0.6 mM.
Пример 5.Example 5
Определение пролиферации TF-1-клеток.Determination of proliferation of TF-1 cells.
Пролиферативный ответ TF-1-клеток на IL-4 (0,5 нг/мл, 0,033 нМ) или IL-13 (0,5 нг/мл, 0,416 нМ) использовали для оценки функциональной антагонистической активности IL-4RE. Для этого TF-1-клетки культивировали в течение 2-4 дней в планшете с 96 лунками (1×104/лунку, объемом 100 мкл) в RPMI+10% сыворотки с IL-4, IL-13 и IL-4RE или без них. Обработку GM-CSF использовали в качестве положительного контроля. За 24 часа до последнего считывания в каждую лунку добавляли 10 мкл AlamarBlue (10 об.%). Измеряли флуоресценцию при 530/590 нм, используя WALLAC Victor 2. Ингибирующую концентрацию (IС50) рассчитывали по титрационной дозе кандидата IL-4RE. Данные биоанализа для TF-1 и ингибирования IL-4 и IL-13 приведены в Таблице 6. Результаты показывают, что конструкции IL4-RE-К37С, IL4-RE-N38C и IL4-RE-A104C имеют величины IС50, сравнимые с IC50 для IL-4-RA в присутствии IL-4 или IL-13.The proliferative response of TF-1 cells to IL-4 (0.5 ng / ml, 0.033 nM) or IL-13 (0.5 ng / ml, 0.416 nM) was used to evaluate the functional antagonistic activity of IL-4RE. For this, TF-1 cells were cultured for 2-4 days in a 96-well plate (1 × 10 4 / well, 100 μl) in RPMI + 10% serum with IL-4, IL-13 and IL-4RE or without them. GM-CSF treatment was used as a positive control. 24 hours before the last reading, 10 μl of AlamarBlue (10 vol%) was added to each well. Fluorescence was measured at 530/590 nm using WALLAC Victor 2. The inhibitory concentration (IC 50 ) was calculated by the titration dose of candidate IL-4RE. Bioassay data for TF-1 and inhibition of IL-4 and IL-13 are shown in Table 6. The results show that constructs IL4-RE-K37C, IL4-RE-N38C and IL4-RE-A104C have IC 50 values comparable to IC50 for IL-4-RA in the presence of IL-4 or IL-13.
Пример 6.Example 6
Определение пролиферации первичных клеток.Determination of proliferation of primary cells.
Пролиферативный ответ первичных клеток человека (Т- и В-клеток) на IL-4 оценивали после предварительной обработки IL-4RE. Периферические мононуклеарные кровяные клетки (PBMCs) выделяли из периферической крови и некоторые обрабатывали РНА в течение 4 дней для индуцирования образования бластных Т-клеток. PBMCS также обрабатывали анти-СD40 для активации активности В-клеток и сразу же использовали. Клетки высевали в планшеты с 96 лунками (105 клеток/лунку). Препараты бластных Т-клеток и В-клеток, обработанных РНА, стимулировали в течение 3 дней IL-4 (10 нг/мл, 0,667 нМ) в присутствии меняющихся концентраций IL-4RE. Введение меченного тритием тимидина в последние 20 часов инкубации использовали как индикатор пролиферации. Результаты этих определений показаны в Таблице 7. Эти результаты показывают, что все ПЭГилигированные конструкции обладали величиной IС50, почти в 5 раз превышающей IС50 IL-4RA в двух анализах первичных клеток.The proliferative response of human primary cells (T and B cells) to IL-4 was evaluated after pretreatment with IL-4RE. Peripheral mononuclear blood cells (PBMCs) were isolated from peripheral blood and some were treated with PHA for 4 days to induce the formation of blast T cells. PBMC S was also treated with anti-CD40 to activate B cell activity and used immediately. Cells were seeded in 96 well plates (10 5 cells / well). Preparations of blast T cells and B cells treated with PHA were stimulated for 3 days with IL-4 (10 ng / ml, 0.667 nM) in the presence of varying concentrations of IL-4RE. Administration of tritiated thymidine in the last 20 hours of incubation was used as an indicator of proliferation. The results of these determinations are shown in Table 7. These results show that all PEGiligirovannye structure had an IC50 value of almost 5 times greater than the IC50 IL-4RA in the two primary cell assays.
Пример 7.Example 7
Изучение фармакокинетики на крысах.The study of pharmacokinetics in rats.
Использовали взрослых самцов крыс Spraque-Dawley. Крыс канюлировали катетером в яремную вену для забора образцов крови. Кроме того, крысам в группе с внутривенным (IV) введением вводили катетеры в бедренную вену для введения лекарства.Used adult male Spraque-Dawley rats. Rats were cannulated with a catheter into the jugular vein to collect blood samples. In addition, rats in the intravenous (IV) group were injected with femoral catheters for drug administration.
Крысам вводили или IL-4RA, или модифицированный антагонист рецептора мутеина IL-4 в дозах 1 и 0,5 мг/кг, соответственно. Использовали и IV (внутривенный) и SC (подкожный) методы введения. IV дозу вводили инъекцией непосредственно в катетер, постоянно находящийся в бедренной вене. SC доза вводилась путем инъекции в дорсальную торакальную область. В каждой группе были 3 крысы.Rats were injected with either IL-4RA or a modified IL-4 mutein receptor antagonist at doses of 1 and 0.5 mg / kg, respectively. Both IV (intravenous) and SC (subcutaneous) administration methods were used. An IV dose was administered by injection directly into a catheter resident in the femoral vein. The SC dose was administered by injection into the dorsal thoracic region. There were 3 rats in each group.
После инъекции в виде болюса (IV или SC) отбирали образцы крови перед введением дозы и в заданные моменты времени до 168 часов после введения дозы. Центрифугирование образцов крови начинали в течение 1 часа после отбора. Плазму собирали и помещали на сухой лед при примерно -70°С.After injection in the form of a bolus (IV or SC), blood samples were taken before the dose and at specified points in time up to 168 hours after the dose. Centrifugation of blood samples began within 1 hour after sampling. Plasma was collected and placed on dry ice at about -70 ° C.
Концентрации IL-4RA и модифицированного мутеина в плазме определяли количественно методом иммуноферментного анализа. Анти-1b-4-антитело использовали в качестве реагентов для покрытия и детектирования. Низший предел количественного определения этим методом составлял 0,2 нг/мл. Фармакокинетические параметры определяли методом компартментального анализа с применением WinNonlin (Pharsight, Mountain view, CA). Особенный интерес представляют оценка кинетики абсорбции и элиминации, объемы распределения, а также абсорбированные количества.Plasma concentrations of IL-4RA and modified mutein were quantified by enzyme-linked immunosorbent assay. Anti-1b-4 antibody was used as a reagent for coating and detection. The lowest limit for quantification by this method was 0.2 ng / ml. Pharmacokinetic parameters were determined by the method of compartmental analysis using WinNonlin (Pharsight, Mountain view, CA). Of particular interest are the estimation of the kinetics of absorption and elimination, distribution volumes, as well as absorbed amounts.
Claims (17)
(а) нуклеотидную последовательность, указанную как SEQ ID NO:4, или SEQ ID NO:5, или SEQ ID NO:6, или
(б) нуклеотидную последовательность, кодирующую полипептид, содержащий аминокислотную последовательность, указанную как SEQ ID NO:12, или SEQ ID NO:13, или SEQ ID NO:14.1. Purified polynucleotide designed to obtain a modified mutein receptor antagonist IL-4, containing
(a) the nucleotide sequence indicated as SEQ ID NO: 4, or SEQ ID NO: 5, or SEQ ID NO: 6, or
(b) a nucleotide sequence encoding a polypeptide containing the amino acid sequence indicated as SEQ ID NO: 12, or SEQ ID NO: 13, or SEQ ID NO: 14.
(а) культивирования клетки-хозяина по п.3 в условиях, при которых антагонист экспрессируется, и
(б) очистки антагониста от культуры клетки-хозяина.4. A method for producing a modified mutein IL-4 receptor antagonist, comprising the steps of:
(a) culturing the host cell according to claim 3 under conditions under which the antagonist is expressed, and
(b) purifying the antagonist from the culture of the host cell.
а) культивирования клетки-хозяина по п.3 при условиях, когда экспрессируется антагонист;
б) рефолдинга антагониста в присутствии дитиотреитола и
в) очистки антагониста от культуры клетки-хозяина.5. A method for producing a modified IL-4 mutein receptor antagonist in active form, comprising the steps of:
a) culturing the host cell according to claim 3 under conditions when an antagonist is expressed;
b) refolding of the antagonist in the presence of dithiothreitol and
c) purification of the antagonist from the culture of the host cell.
г) присоединения антагониста к небелковому полимеру и
д) очистки антагониста, присоединенного к небелковому полимеру.6. The method according to claim 5, characterized in that it further comprises the steps of:
g) attaching the antagonist to a non-protein polymer and
d) purification of the antagonist attached to a non-protein polymer.
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US49890603P | 2003-08-29 | 2003-08-29 | |
US60/498,906 | 2003-08-29 | ||
US52822803P | 2003-12-09 | 2003-12-09 | |
US60/528,228 | 2003-12-09 | ||
US60/530,182 | 2003-12-17 | ||
US10/820,559 | 2004-04-08 | ||
US10/820,559 US7404957B2 (en) | 2003-08-29 | 2004-04-08 | Modified IL-4 mutein receptor antagonists |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006110046A RU2006110046A (en) | 2007-10-10 |
RU2389796C2 true RU2389796C2 (en) | 2010-05-20 |
Family
ID=38952500
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006110046/13A RU2389796C2 (en) | 2003-08-29 | 2004-07-20 | Modified antagonist of receptor il-4 and purified polynucleotide intended for its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2389796C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569745C2 (en) * | 2010-06-08 | 2015-11-27 | Пиерис АГ | Tear lipocalin muteins, binding alpha il-4 r |
US10398754B2 (en) | 2011-12-13 | 2019-09-03 | Pieris Pharmaceuticals Gmbh | Methods for preventing or treating certain disorders by inhibiting binding of IL-4 and/or IL-13 to their respective receptors |
-
2004
- 2004-07-20 RU RU2006110046/13A patent/RU2389796C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KREITMAN R.J. et al., Site-specific conjugation to interieukin 4 containing mutated cysteine residues produces interieukin 4-toxin conjugates with improved binding and activity, Biochemistry, 1994, v.33, №38, p.11637-11644. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2569745C2 (en) * | 2010-06-08 | 2015-11-27 | Пиерис АГ | Tear lipocalin muteins, binding alpha il-4 r |
US10398754B2 (en) | 2011-12-13 | 2019-09-03 | Pieris Pharmaceuticals Gmbh | Methods for preventing or treating certain disorders by inhibiting binding of IL-4 and/or IL-13 to their respective receptors |
US10857202B2 (en) | 2011-12-13 | 2020-12-08 | Pieris Pharmaceuticals Gmbh | Methods for preventing or treating certain disorders by inhibiting binding of IL-4 and/or IL-13 to their respective receptors |
US11382951B2 (en) | 2011-12-13 | 2022-07-12 | Pieris Pharmaceuticals Gmbh | Methods for preventing or treating certain disorders by inhibiting binding of IL-4 and/or IL-13 to their respective receptors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006110046A (en) | 2007-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7785580B2 (en) | Modified IL-4 mutein receptor antagonists | |
US7700558B2 (en) | Methods for treating diabetes using fibroblast growth factor-like polypeptides | |
US7695938B2 (en) | Vectors and recombinant host cells comprising nucleic acid molecules encoding Fibroblast Growth Factor-like polypeptides | |
US20040014948A1 (en) | Single-chain antagonist polypeptides | |
US7404957B2 (en) | Modified IL-4 mutein receptor antagonists | |
RU2389796C2 (en) | Modified antagonist of receptor il-4 and purified polynucleotide intended for its production | |
CN100549030C (en) | The IL-4 mutein receptor antagonists of modifying | |
NZ574252A (en) | Modified IL-4 mutein receptor antagonists |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110721 |