WO1998005762A1 - Plasminogen activator capable of being activated by thrombin - Google Patents

Plasminogen activator capable of being activated by thrombin Download PDF

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WO1998005762A1
WO1998005762A1 PCT/EP1997/003925 EP9703925W WO9805762A1 WO 1998005762 A1 WO1998005762 A1 WO 1998005762A1 EP 9703925 W EP9703925 W EP 9703925W WO 9805762 A1 WO9805762 A1 WO 9805762A1
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plasminogen activator
thrombin
plasmin
cleavage
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PCT/EP1997/003925
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German (de)
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Ulrich Kohnert
Stephan Fischer
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Roche Diagnostics Gmbh
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    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides

Definitions

  • the invention relates to a thrombin-activatable plasminogen activator, medicaments for the treatment of thromboembolic disorders, pharmaceutical compositions which contain such a plasminogen activator, and their use
  • Tissue plasminogen activator (t-PA) is a multi-domain serine protease that catalyzes the conversion of plasminogen to plasmin and is used for fibrinolytic therapy
  • t-PA fibinolysis is partially regulated by the interaction between t-PA and plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1, a serine protease inhibitor from the Se family). 1 on t-PA occurs essentially via amino acids 296-302.
  • PAI-1 plasminogen activator inhibitor 1
  • a mutation of this region reduces the inhibitory influence of PAI-1 on t-PA (EL Madison et al (1990)) on the mechanism of the interaction between the amino acid region 296-302 of Comprehensive investigations were carried out in t-PA with PAI-1 (see also EL Madison, Nature 339 (1989) 721-723; RV Schohet, Thrombosis and Hae ostasis 71 (1994) 124-128, CJ Refino, Thrombosis and Haemostasis 70 (1993) 313-319, NF Paoni, Protein Engineering 6 (1993) 529-534 and Thrombosis and Haemostasis 70 (1993) 307-312, WF Bennett, J Biol Chem 266 (1991) 5191-3201, D Eastman, Biochemistry 31 (1992) 419-422).
  • Unmodified human t-PA (hereinafter referred to as t-PA) consists of 527 amino acids in its form in the plasma and can be split into two chains by plasmin, which are then held together by a disulfide bridge.
  • the A chain (also called heavy chain) consists of four structural domains.
  • the finger domains (amino acids 1-49) show certain similarities with the finger structures in fibronectin.
  • the growth factor domain (amino acids 50-86) is to a certain extent homologous to murine and human epidermal growth factors
  • the Kringledomanes (amino acids 87 - 261) are largely homologous to the fourth and fifth Kringledomain of plasminogen.
  • the finger and Kringle-2 domains of t-PA are in the fibrin formation and particularly involved in the stimulation of proteolytic activity by fibrin.
  • the B chain of t-PA (amino acids 276 - 527, protease domain) is a serine protease and largely homologous to the B chains of urokinase and plasmin (TJ R Harris (1987) and J Krause (1988)
  • t-PA catalytic activation of plasminogen to plasmin
  • the mechanism of action of t-PA is in vivo
  • t-PA activates plasminogen to plasmin.
  • Plasmin cleaves fibers to soluble fibrin cleavage products.
  • t-PA is formed between amino acid 275 (arginine) and 276 (isoleucm ) split and thereby activated. The two partial chains remain connected by a cysteine bridge
  • the stimulability of the activity by fibrin, fibrin cleavage products is an essential feature of t-PA, which distinguishes t-PA from the other known plasminogen activators, such as urokinase or streptokinase.
  • the stimulability can be further improved by modifying the amino acid sequence of t-PA
  • a measure of the stimulability is the ratio of the catalytic efficiency (K cat / K m ) in the presence and in the absence of fibrin
  • K ca t is the rate constant of the catalytic reaction and K m is the Michaelis constant
  • the stimulability of t-PA can be modified by modifying the Amino acids 292 and / or 305 increase 19 to 81 times (EL Madison et al, Science 262 (1993) 419-421
  • t-PA derivatives which are modified in the region of the amino acids 272-280, in particular in the region 274-277 and additionally in the region of the glycosylation sites (117-119 and 184-186).
  • Such t PA derivatives have an improved proteolytic and plasminogenolytic activity, a reduced sensitivity to inhibition, an improved affinity for fibrin and / or an improved fibrin dependency of the plasminogenolytic activity
  • thrombin-activatable plasminogen activators which are modified in such a way that they contain a thrombin cleavage site for activation. It is further stated that although the growth factor domain (EGF domain) can be deleted in such t-PA derivatives, the fibrin binding domain (finger domain) and the Kringles structures must be retained.
  • plasminogen can be activated by introducing a thrombin cleavage site from thrombin to plasmin. Since thrombin is contained in the blood clot, this activation should mainly take place on the blood clot.
  • modified plasminogen would have to be administered to the patient in large quantities
  • the object of the invention is to provide improved plasminogen activators which, with high specificity and effectiveness, are able to dissolve blood clots in vivo.
  • the object is achieved by a plasminogen activator, which starts from human tissue plasminogen activator
  • plasminogen activator can be cleaved by thrombin and is converted into the two-chain form by such cleavage
  • b) is modified so that the zymogenicity compared to human t-PA is at least 1.2 times, preferably 2 times greater, and c) whose fibrin binding is reduced to such an extent that the plasminogen activator can penetrate more than 50% into a blood clot.
  • Such a plasminogen activator acts specifically on the blood clot and therefore shows significantly fewer side effects than the known plasminogen activators.
  • the starting point is the sequence of the human tissue plasminogen activator.
  • “starting from human tissue plasminogen activator” means that the sequence of the plasminogen activator according to the invention is derived from the sequence of the human plasminogen activator.
  • the plasminogen activator according to the invention is modified compared to human tissue plasminogen activator so that the cleavage of the plasminogen activator according to the invention by plasmin between the amino acids Pl (275) and PT (276) is reduced.
  • the cleavage by plasmin is preferably reduced by 10% or more, particularly preferably by 20% or more and very particularly preferably by 50% or more. It is not necessary for the plasmin cleavage to be completely eliminated. In particular, thrombin activation can be improved by plasmin cleavage of the plasminogen activator according to the invention.
  • cleavage by plasmin can be determined in an in vitro test.
  • the plasminogen activator is incubated with increasing amounts of plasmin for five minutes at 25 ° C and then SDS electrophoresis is carried out in an acrylamide gel with 12.5 - 15% acrylamide, depending on the size of the plasminogen activator (U. Kohnert et al., Protein Engineering 5 (1992) 93-100).
  • Plasmin can also be reduced by modifying positions P4 - P3 * (amino acids 272 - 278).
  • P2 is preferably converted into a small, preferably hydrophobic and / or non-aromatic amino acid, such as P.
  • a thrombin cleavage can surprisingly be achieved.
  • (F) P2 hydrophobic amino acid (F, H, G, V, L, I, T, A or P, particularly preferably P)
  • (R) Pl R or K, preferably R.
  • (K) P2 ' V, L, I or K, preferably V
  • P4 is particularly preferably converted into V, P2 into P, P2 'into V. This results in the particularly preferred cleavage point (272-278) VQPRIVG (SEQ ID NO: 1).
  • a thrombin cleavage site can also be introduced according to the prior art, but a corresponding mutation is preferably introduced in the region of amino acids 264-288.
  • a modification of t-PA to introduce a - finity to thrombin can also be done by modifying loops 459-471, autolysis loop 417-425 and / or amino acids Q 475, K 505 and / or E 506
  • the specificity of an enzyme for its substrate essentially depends on the sequence of the cleavage site (primary sequence). For serine proteases, such as thrombm and plasmin, the PI residue is the essential specific determinant.
  • the specificity of folded protein substrates also depends on the characteristic contact between the enzyme (Thrombin or plasmin) and substrate (plasminogen activator) as well as on the conformation and flexibility of the cleavage site Since the primary specificities of plasmin and thrombin are very similar (both cleave after arginine at the Pl position), it is not readily possible to use plasminogen activators to obtain, in which the cleavage by plasmin (plasma inactivability) is reduced and the cleavage by thrombin (thrombin inactivability) is present or is substantially greater than the plasma inactivability (at least factor 2-10). Surprisingly, however, it was found that by modification at the secondary binding sites between E nzyme and substrate and modifications of the structural and dynamic properties of
  • the introduction of a thrombin-specific cleavage site is preferably carried out with a simultaneous reduction in the plasmin cleavage by changing the primary specificity by mutations in the activation loop between amino acids 264 and 288.
  • the mutations mentioned above in the range 272-277 (P4-P2 ') are particularly preferred.
  • Thrombin cleavage can be improved by modifying the flexibility and / or accessibility of the binding loop.
  • G 265 (mutation leads to less flexibility) or R 267 (mutation leads to a change or cleavage of the salt bridge between G 265 and E 410) is particularly preferred for this purpose Insertions in the range between 264 and 267 are also preferred.
  • R 267 is particularly preferably modified in S (D. Lamba et al, J Mol. Biol 258 (1996) 117-135)
  • a mutation with which flexibility can be increased is the change in R 267 in S, preferably in connection with mutations in P4 in F, P3 in G, P2 in P and P2 'in V.
  • Thrombin cleavage and specificity can be further improved by changing the secondary specific binding sites.
  • the loop 459 - 471 can be deleted completely or partially. This loop consists of the amino acids
  • region PQANLH (SEQ CD NO: 3) is preferably completely or at least partially deleted (preferably H being retained) or its amino acid sequence is changed.
  • GLSQASQGIPRIV SEQ ID NO: 7).
  • the sequence GLRQYSQAQGIPRIV (SEQ ID NO: 8) is also preferred for this area.
  • amino acids G and I are inserted between Q and P (original sequence: Q and F) for extension.
  • Such an insertion is preferably carried out at any point in the range between 264 and 276.
  • cleavage site SEQ ID NO: 1 with one or more, preferably all of the mutations P4 in F, P3 in G, P2 in P and P2 'in V and the mutation R 267 in S is combined.
  • the plasminogen activator additionally contains a mutation which indicates the activity of the single-chain form but not the activity the two-chain form is drastically reduced and the zymogenicity is improved by a factor of 1.2, preferably by a factor of 2 or more.
  • Zymogenicity is the quotient of the activity of the two-chain form and the activity of the single-chain form. The activity is determined amidolytically.
  • a plasminogen activator achieves high selectivity and effectiveness of thrombus dissolution in vivo with drastically reduced side effects.
  • Suitable and preferred mutations of the single-chain form are described, for example, in E.L. Madison et al., Science 262 (1993) 419-421.
  • zymogenicity ratio of the amidolytic activity of the two-chain form to the activity of the single-chain form of the plasminogen activator
  • it is particularly preferred also for all plasminogen activators derived from human tissue plasminogen activator to K 429 in Q and / or H 417 in T. modify and / or prevent or interfere with the interaction between K 429 and H 417.
  • Particularly preferred compounds according to the invention contain the cleavage sites (272-278) VQPRIVG (SEQ ED NO: 1) with the additional mutation K 429 in Q and / or H 417 in T.
  • the reduction in fibrin binding can be done by deleting or mutating the domain of t-PA which is specific for fibrin binding (fibrin binding domain, finger domain) in such a way that fibrin binding via the finger domain cannot or only to a small extent (none functional finger domain).
  • the plasminogen activator can penetrate the clot (preferably more than 50%) and is distributed evenly. There it is cleaved by thrombin and unfolds its activity in the active two-chain form.
  • This specific mode of action increases the potency of the plasminogen activator and, in particular, drastically reduces side effects.
  • the penetration of the plasminogen activator according to the invention into a clot can be determined in an in vitro model. The extent of clot penetration and distribution in the clot can be determined visually.
  • the plasminogen activator described in US Pat. No. 5,223,256 is used as the standard for assessment, which penetrates into the clot, distributes itself homogeneously and thus by definition represents the 100% value (determined at a concentration of 3 ⁇ g / ml).
  • recombinant human tissue plasminogen activator according to EP-B 0 093 619 is used, which by definition is not included in the clot penetrates and essentially binds to the surface.
  • the investigation of the clot penetration is carried out as described in Example 3c.
  • a comparison of these standards shows that "non-penetration into the clot" means that the vast majority (80% or more) of the plasminogen activator is in the first quarter of the clot, whereas with a "homogeneous distribution" at least 50% of the plasminogen activator penetrate further into the clot and are thus located in the remaining three quarters.
  • a plasminogen activator according to the invention which additionally shows no or only very low and non-specific fibrin binding.
  • Such molecules penetrate the inside of the clot and thus ensure an efficient activation of plasminogen to plasmin in the clot.
  • plasminogen activators are based, for example, on the protease domain of t-PA (WO 96/17928) or on a substance which essentially contains the Kringle 2 domain and the protease domain, but not the finger domain, as t-PA domains (WO 90/09437, U.S. Patent 5,223,256, EP-B 0 297 066, EP-B 0 196 920).
  • the plasminogen activator according to the invention is additionally modified so that it cannot be inhibited by PA1-1.
  • a modification is preferably carried out by mutating amino acids 296-302 (Madison, EL et. Al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990) 3530-3533) and particularly preferably by replacing amino acids 296-299 (KHRR ) by AAAA (WO 96/01312)
  • the compounds according to the invention are thrombolytically active proteins which, in contrast to t-PA (Alteplase), are preferably administered as iv. Bolus injection are suitable. They are effective in a lower dose and show practically the same thrombolytic effect as a clinically customary infusion of Alteplase
  • the compounds according to the invention an extraordinarily valuable thrombolytic agent for the treatment of all thromboembolic disorders.
  • the use of such variants opens up the possibility of using thrombolysis by the compounds according to the invention even in the case of less acute life-threatening diseases, such as deep leg vein thrombosis.
  • the use of thrombolytics on the basis of the compounds according to the invention can now take place much more widely than hitherto, since this is a main obstacle to - lü ⁇
  • the compounds according to the invention can advantageously also be used in acute diseases, such as heart attack or pulmonary embolism.
  • the plasminogen activators used according to the invention can be produced in eukaryotic or prokaryotic cells according to the methods familiar to the person skilled in the art.
  • the compounds according to the invention are preferably produced by genetic engineering. Such a process is described, for example, in WO 90/09437, EP-A 0 297 066, EP-A 0 302 456, EP-A 0 245 100 and EP-A 0 400 545, which are the subject of the disclosure for such production processes .
  • Mutations can be introduced into the cDNA of t-PA or a derivative thereof by "oligonucleotide-directed site-specific mutagenesis".
  • the "site-specific mutagenesis” is, for example, by Zoller and Smith (1984), modified from T.A. Kunkel (1985) and Morinaga et al. (1984).
  • the method of PCR mutagenesis which is described, for example, in Ausubel et al (1991), is also suitable
  • the nucleic acid obtained in this way serves to express the plasminogen activator used according to the invention if it is present on an expression vector suitable for the host cell used.
  • nucleic acid sequence of the protein according to the invention can additionally be modified. Such modifications are, for example
  • nucleic acid sequence to introduce different restriction enzyme recognition sequences to facilitate the steps of ligation, cloning and mutagenesis
  • the glycosylated plasminogen activators used according to the invention are produced in eukaryotic host cells.
  • the non-glycosylated plasminogen activators used according to the invention are either produced in eukaryotic host cells, the glycosylated product initially obtained thereby having to be deglycosylated by methods familiar to the person skilled in the art, or preferably by expression in non-glycosylating host cells, particularly preferably in prokaryotic host cells.
  • E. coli, Streptomyces spec. are prokaryotic host organisms. or Bacillus subtilis.
  • the prokaryotic cells are fermented in a conventional manner and, after the bacteria have been digested, the protein is isolated in a conventional manner. If the protein is obtained in an inactive form (inclusion bodies), it is solubilized and naturalized according to the methods familiar to the person skilled in the art. It is also possible according to the methods familiar to the person skilled in the art to secrete the protein from the microorganisms as the active protein.
  • An expression vector suitable for this preferably contains a signal sequence which is suitable for the secretion of proteins in the host cells used, and the nucleic acid sequence which codes for the protein.
  • the protein expressed with this vector is secreted either into the medium (for gram-positive bacteria) or into the periplasmatic space (for gram-negative bacteria).
  • the signal sequence and the sequence coding for the t-PA derivative according to the invention there is expediently a sequence which codes for a cleavage site which allows the protein to be split off either during processing or by treatment with a protease.
  • the selection of the base vector into which the DNA sequence coding for the plasminogen activator according to the invention is introduced depends on the host cells used later for expression. Suitable plasmids and the minimum requirements placed on such a plasmid (e.g. origin of replication, restriction sites) are known to the person skilled in the art. In the context of the invention, a cosmid, the replicative double-stranded form of phage ( ⁇ , Ml 3) or other vectors known to the person skilled in the art can also be used instead of a plasmid.
  • the inclusion bodies that form from the soluble cell particles separate, solubilize the inclusion bodies containing plasminogen activator by treatment with denaturing agents under reducing conditions, then derivatize with GSSG and renaturate the plasminogen activator by adding GSH and denaturing agents in non-denaturing concentration or L-arginine.
  • Such methods for activating t-PA and derivatives from inclusion bodies are described, for example, in EP-A 0 219 874 and EP-A 0 241 022. However, other methods of obtaining the active protein from the inclusion bodies can also be used.
  • the plasminogen activators according to the invention are preferably purified in the presence of L-arginine, in particular at an arginine concentration of 10-1000 mmol / l.
  • Foreign proteins are preferably separated off by affinity chromatography and particularly preferably via an adsorber column on which ETI (Erythrina Trypsin Inhibitor) is immobilized.
  • Sepharose® for example, is used as the carrier material.
  • Cleaning via an ETI adsorber column has the advantage that the ETI adsorber column material can be loaded directly from the concentrated renaturation batch even in the presence of such high arginine concentrations as 0.8 mol / 1.
  • the plasminogen activators according to the invention are preferably purified via an ETI adsorber column in the presence of 0.6-0.8 mol / 1 arginine.
  • the solution used here preferably has a pH of more than 7, particularly preferably between 7.5 and 8.6.
  • the plasminogen activators according to the invention are eluted from the ETI column by lowering the pH both in the presence and in the absence of arginine.
  • the pH is preferably in the acidic range, particularly preferably between pH 4.0 and 5.5.
  • Another object of the invention is a pharmaceutical composition containing a thrombolytically active protein according to the invention, the protein preferably containing the protease domain and optionally the Kringel 2 domain of the human tissue plasminogen activator as the only structure causing the thrombolytic activity.
  • the plasminogen activators used according to the invention can be formulated for the production of therapeutic agents in a manner familiar to the person skilled in the art, the compounds according to the invention usually being combined with a pharmaceutically acceptable carrier.
  • a pharmaceutically acceptable carrier typically contain an effective one Amount of 0.1-7 mgkg, preferably 0.7-5 mg / kg and particularly preferably 1-3 mg / kg body weight as a dose.
  • the therapeutic compositions are usually in the form of sterile, aqueous solutions or sterile, soluble dry formulations such as lyophilisates.
  • the compositions usually contain a suitable amount of a pharmaceutically acceptable salt with which an isotonic solution is prepared.
  • Buffers such as arginine buffer, phosphate buffer for stabilizing a suitable pH Value (preferably 5.5-7.5) can be used by any person skilled in the art to determine the dosage of the compounds according to the invention. It depends, for example, on the type of application (infusion or bolus) and the duration of the therapy. Because of their prolonged half-life (with respect to degradation in vivo), the compounds according to the invention are particularly suitable for a bolus application (single bolus, multiple bolus) .
  • a suitable form for a bolus application is, for example, an ampoule which contains 25-1000 mg of the compound according to the invention, a substance which is soluble of the plasminogen activator improved (such as arginine) and buffer contained.
  • the application is preferably intravenous, but also subcutaneously, intramuscularly or intraarterially. Plasminogen activators according to the invention can also be infused or applied locally
  • the compounds according to the invention can be used as a multiple bolus (preferably as a double bolus). Suitable time intervals are between 20 and 180 minutes, an interval between 30 and 90 minutes is particularly preferred and an interval between 30 and 60 minutes is particularly preferred administration as an infusion over a period of 1 h - 2 days is possible
  • the compounds according to the invention are particularly suitable for the treatment of all thromboembolic diseases, such as, for example, acute heart attack, cerebral infarction, pulmonary embolism, deep leg vein thrombosis, acute arterial occlusion, etc.
  • the compounds according to the invention are particularly preferred for the treatment of subchronic thromboembolic diseases in which prolonged thrombolysis is carried out must be applied
  • anticoagulation such as, for example, hepan and / or an inhibitor of platelet aggregation, which increases the vascular effect with few side effects.
  • anticoagulant such as, for example, hepan and / or an inhibitor of platelet aggregation
  • the administration of anticoagulants can take place at the same time or after the administration of the compound according to the invention.
  • substances which promote blood circulation or substances which improve the microcirculation are to be understood as examples which describe the subject matter of the invention even after modifications.
  • R-PA is further understood to mean a recombinant plasminogen activator which consists of the domains K2 and P of human t-PA.
  • the production of such plasminogen activators is described, for example, in US Pat. No. 5,223,256
  • FIG. 1 is a schematic representation of the plasma clot penetration and lysis model.
  • the pressure was generated through a buffer chamber (hatched area).
  • the mixing of the buffer with the plasma over the clot was carried out avoided by installing a bubble trap
  • 1 buffer tank, 2nd peristaltic pump, 3 bubble trap, 4 injection syringe for the fibrinolytic, 5: pipette tip with clot (cross-hatched area), 6 hose clamp, 7: pressure element
  • FIG. 2 shows the cleavage of r-PA (F274P, K277V) (A) or r-PA (B) by thromboma (for more see Example 8)
  • FIG. 3 shows the cleavage of r-PA (F274P, K277V) (A) or r-PA (B) by plasmin (for more details see Example 9)
  • FIG. 4 shows the cleavage of r-PA (P272V, F274P, K277V) by thrombin (for more see Example 10) example 1
  • the starting plasmid pA27fd contains the following components: tac promoter, lac operator region with an ATG start codon, the coding region for the t-PA mutein, consisting of the Kringle 2 domain and the Protease domain and the fd transcription terminator.
  • the starting vector represents the plasmid pkk 223-3.
  • fragment A the large BamHI fragment
  • fragment B the vector linearized with Pvu I
  • Table 1 lists the oligonucleotides used and the resulting mutations.
  • the heteroduplex batch was transformed together with the plasmid pUBS520 into E. coli (Brinkmann et al., Gene 85 (1989) 109).
  • the transformants were selected by adding ampicillin and kanamycin (50 ⁇ g / ml each) to the nutrient medium.
  • buffer 50 mmol / 1 Tris-HC1 pH8, 50 mmol / 1 EDTA
  • the insoluble protein fractions were collected by centrifugation again and resuspended in the above-mentioned buffer by sonication.
  • the suspension was coated with V * volume of application buffer (250 mmol / 1 Tris-HCl pH 6.8, 10 mmol / 1 EDTA, 5% SDS, 5% Mercaptoethanol, 50% glycerin and 0.005% bromophenol blue) were added and analyzed using a 12.5% SDS polyacrylamide gel.
  • application buffer 250 mmol / 1 Tris-HCl pH 6.8, 10 mmol / 1 EDTA, 5% SDS, 5% Mercaptoethanol, 50% glycerin and 0.005% bromophenol blue
  • the rabbit model of neck vein thrombolysis established by D. Collen (J. Clin Invest 71 (1983) 368-376) was used.
  • a radiolabelled thrombus was generated in the animals in the neck vein.
  • the animals were subcutaneously anticoagulated with 100 IU / kg heparin.
  • Alteplase recombinant wild-type tissue plasminogen activator, "t-PA", commercially available as Actilyse® from Thomae, Biberach, Germany
  • t-PA tissue plasminogen activator
  • the protein described in Example 1 streptokinase (commercially available as Streptase® from Behring, Marburg, Germany ) or solvents (0.2 M arginine phosphate buffer) were administered intravenously to the rabbits
  • the placebo group received an intravenous single bolus injection of 1 mg / kg solvent.
  • the Alteplase group received a total dose of 1.45 mg / kg intravenously, of which 0.2 mg / kg as an initial bolus injection and 0.75 mg / kg as 30 minute infusion, followed directly by 0.5 mg / kg as a 60 minute continuous infusion (total infusion 90 minutes).
  • the streptokinase group received a 60-minute intravenous infusion of 64,000 IU / kg.
  • the group with the protein according to the invention received an intravenous single bolus injection.
  • thrombolysis thrombolysis
  • Blood samples for obtaining plasma were taken before therapy and two hours after the start of therapy.
  • the activated thromboplastin time was measured using standard methods.
  • Blood loss due to thrombolytic therapy was also quantified.
  • a defined skin incision of 4 cm long and 0.3 cm deep was made to the animals on the thigh with the aid of a template and a scalpel. The resulting bleeding came to a standstill as a result of natural coagulation A sponge was placed on the wound, which soaked up the blood from the bleeding newly started by thrombolysis.
  • the sample is adjusted to the respectively required protein concentration by adding buffer (0.06 M Na2HPÜ4, pH 7.4, 5 mg / ml BSA (bovine serum albumin), 0.01% Tween® 80).
  • buffer 0.06 M Na2HPÜ4, pH 7.4, 5 mg / ml BSA (bovine serum albumin), 0.01% Tween® 80.
  • 0.1 ml of the sample was mixed with 1 ml of human fibrinogen solution (IMCO) (2 mg / ml 0.006 M Na2HP04, pH 7.4, 0.5 mg / ml BSA, 0.01% Tween® 80) and 5 min. incubated at 37 ° C.
  • IMCO human fibrinogen solution
  • the substances according to the invention are investigated under conditions which are quite similar to the in vivo conditions.
  • the substances are placed in the plasma over the clot under the influence of a peristaltic pressure similar to the pressure caused by the heartbeat.
  • Branch A contains the 1 ml pipette tip filled with the plasma clot, which closes this branch.
  • Branch B is a blind line running parallel to branch A. The pressure was set to 10 mbar using a hose clamp in branch B. Plasma (1 ml) was added to the clot. The pump was turned on and the stability of each clot checked for 15 minutes.
  • the fibrinolytic (final plasma concentration between 0.5 and 10 and 20 ⁇ g / ml for the proteins of Example 1 or CHO-t-PA) was injected using a 1 ml tuberculin syringe with a hypodermic needle for intramuscular injection (Braun, Melsungen, FRG) carefully injected into the plasma.
  • the clot lysis time was calculated as the time difference between the addition of the fibrinolytic enzyme and the drop in pressure to 50% of the value before the addition of the fibrinolytic.
  • the pressure was determined using a water-calibrated piezoelectric pressure detection system and documented using a computer-aided documentation program.
  • 800 ⁇ l human citrate plasma (healthy donor) are mixed with 75 ⁇ l Ca buffer (50 mmol / l Tris / HCl, pH 7.2, 0.25 mol / 1 CaCl 2 ), 20 ⁇ l gelatin solution (10% w / v) in 0.9% NaCl) and 100 ml thrombin solution (8 U / ml, 0.05 mol / 1 sodium citrate / HCl, pH 6.5, 0.15 mol / 1 NaCl). 800 ⁇ l of this mixture are carefully transferred into a 2 ml column (Pierce, Rockfort, EL, USA). A plasma clot is formed by incubation for three hours at 37 ° C.
  • Ca buffer 50 mmol / l Tris / HCl, pH 7.2, 0.25 mol / 1 CaCl 2
  • 20 ⁇ l gelatin solution (10% w / v) in 0.9% NaCl
  • 100 ml thrombin solution 8 U /
  • 2 ml buffer (0.008 mol / 1 Na 2 HPO 4 , 0.001 mol / 1 KH 2 PO 4 , 0.003 mol / 1 KC1, 0, 137 mol / 1 NaCl, 0.1% bovine serum albumin, 0.01% Tween® 80) are adjusted to the desired concentrations (0, 0.5, 1, 2 and 3 ⁇ g / ml) with the plasminogen activator, which was previously inhibited with Glu-Gly-Arg-chloromethyl ketone, and 1 ml of this solution is applied to the surface of the clot . The remaining buffer is discarded.
  • the surface of the clot is washed with 2 ml PBS buffer (0.008 mol / 1 Na HPO, 0.001 mol 1 KH 2 PO 4 , 0.003 mol / 1 KC1 and 0.137 mol / 1 NaCl) and the protein is fixed by adding 2 ml glutardialdehyde Solution in PBS.
  • the clot surface is then washed with 2 ml of 50 mmol / 1 Tris / HCl, pH 8.0 and incubated with 1 ml of peroxidase-labeled polyclonal antibodies against t-PA (250 mU / ml). After washing the clot with 1 ml of PBS, the antibody-bound protein is determined by incubation with 3-amino-9-ethylcarbazole, which is converted into an insoluble red color by peroxidase.
  • Plasminogen activators according to the invention are not concentrated on the surface of the clot, but penetrate into the clot and are distributed evenly.
  • the intensity of the immunologically colored part of the clot increases with increasing concentration of the plasminogen activators according to the invention in the plasma
  • the thrombolytically active proteins from Example 1 are tested for their ability to bind to fibrin and compared with this property also with Alteplase
  • Samples of Alteplase and a protein according to the invention were prepared as solutions of 1.5 ⁇ g protein ml.
  • Samples (100 ⁇ l) of the thrombolytically active protein were then each prepared with 770 ⁇ l buffer (0.05 M Tris / HCl, pH 7.4, 0, 15 NaCl, 0.01% Tween® 80), 10 ⁇ l bovine serum albumin solution (100 mg / ml), 10 ⁇ l aprotinin (3.75 mg / ml), 10 ⁇ l bovine thrombin (concentration 100 U / ml) and increasing amounts of Fibrinogen (10 ⁇ g / ml to 300 ⁇ g / ml) mixed. All solutions were water. It is known that thrombin converts fibrinogen into an insoluble fibrin clot
  • the components were mixed and incubated at 37 ° C for one hour.
  • the supernatant was then separated from the fibrin clot by centrifugation (15 minutes, 13,000 rpm, at 4 ° C) and the amount of plasminogen activator protein present in the supernatant was determined by a standard ELISA certainly
  • the fibrinogen fragments acting as a stimulator were produced by treating human fibrinogen with cyanogen bromide (lg human fibrinogen, 1.3 g CNBr in 100 ml water) in 70% v / v formic acid over a period of 17 hours at room temperature, followed by dialysis against distilled water
  • Eprobe ( E Probe t ⁇ E BV t) - ( E Probe 0 - E BV o)
  • test buffer 0.1 mol / 1 Tris, pH 7.5, 15% Tween® 80
  • the activity in the presence of the t-PA stimulator is divided by the activity in the absence of the t-PA stimulator.
  • the dilution should be such that an almost identical absorbance is achieved in both preparations
  • the activity is measured in the same way both in the absence and in the presence of the stimulator.
  • the stimulation factor F is calculated as follows E sample with stimulant x V he d ünnung Pro be -with stimulator
  • the specific activity is the quotient of plasminogenolytic activity (KU / ml) and protein concentration (mg / ml).
  • the thrombolysis by the proteins of Example 1 produced in E. coli can be evaluated in a dog model of thrombosis of the left coronary artery induced by electrical stimulation.
  • the samples were then 1: 1 (v / v) with SDS sample buffer (0.125 mol 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol / 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol) mixed, incubated for 3 min at 95 ° C and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
  • SDS sample buffer 0.125 mol 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol / 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol
  • FIG. 2 The cleavage of r-PA (F274P, K277V) by thrombin is shown in FIG. 2.
  • the data show that r-PA (F274P, K277V) is completely converted into the two-chain form by increasing amounts of thrombin.
  • the protease and kringle 2 domains of thrombin-cleaved r-PA (F274P, K277V) run at the same level as the corresponding domains of the two-chain form of r-PA (r-PA (tc)) produced by plasmin digestion.
  • r-PA F274P, K277V
  • r-PA (tc) two-chain form of r-PA, which was obtained by incubating r-PA with plasmin.
  • r-PA F274P, K277V
  • A is cleaved much more poorly by plasmin. No significant cleavage of r-PA (F274P, K277V) by plasmin was observed in the incubation with 0.025 U and 0.1 U plasmin.
  • Molecular weight standard lysozyme (14,307 Da), soybean trypsin inhibitor (20,100 Da), triose phosphate isomerase (26,626 Da), aldolase (39,212 Da), glutamate dehydrogenase (55,562 Da), fructose-6-phosphate kinase (85,204 Da), ß- Galactosidase (116,353 Da), ⁇ - 2nd Macroglobulin (170,000 Da).
  • r-PA (tc) two-chain form of r-PA, which was obtained by incubating r-PA with plasmin-Sepharose.
  • r-PA 40 ⁇ g of r-PA (P272V, F274P, K277V) were preincubated for 15 min at 37 ° C and mixed with the units below of bovine thrombin (Sigma), which was also preincubated for 15 min at 37 ° C, and mixed for 30 min Incubated at 37 ° C.
  • the samples were then mixed 1: 1 (v / v) with SDS sample buffer (0.125 mol / 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol) mixed, incubated for 3 min at 95 ° C and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
  • SDS sample buffer 0.125 mol / 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol
  • r-PA The cleavage of r-PA (P272V, F274P, K277V) by thrombin is shown in FIG. 4.
  • the data show that r-PA (P272V, F274P, K277V) is completely converted into the two-chain form by increasing amounts of thrombin.
  • the protease and kringle 2 domains of thrombin-cleaved r-PA (P272V, F274P, K277V) run at the same level as the corresponding domains of the two-chain form of r-PA (r-PA (tc)) produced by plasmin digestion. ).
  • Lane 5 r-PA (P272 V, F274P, K277 V) + thrombin buffer
  • Lane 7 r-PA (P272V, F274P, K277V) + 0.55 NIH units of thrombin
  • Lane 8 r-PA (P272V, F274P, K277V) + 2.74 NTH units of thrombin

Abstract

A plasminogen activator (t-PA) is (a) modified in such a way that it can be split by thrombin and thus turned into its two-chain form; (b) modified in such a way that its zymogenity is at least 1.2 higher than that of t-PA; and (c) its fibrin binding power is so reduced that more than 50 % of the plasminogen activator can enter a blood clot. This plasminogen activator has an improved fibrin-specificity and less side effects.

Description

Thrombinaktivierbarer Plasminogenaktivator Thrombin activated plasminogen activator
Die Erfindung betrifil einen thrombinaktivierbaren Plasminogenaktivator, Arzneimittel zur Behandlung von thromboembolischen Erkrankungen, pharmazeutische Zusammensetzungen, welche einen solchen Plasminogenaktivator enthalten, und deren VerwendungThe invention relates to a thrombin-activatable plasminogen activator, medicaments for the treatment of thromboembolic disorders, pharmaceutical compositions which contain such a plasminogen activator, and their use
Gewebsplasminogenaktivator (t-PA) ist eine aus mehreren Domänen bestehende Serinprotea- se, welche die Umwandlung von Plasminogen in Plasmin katalysiert und zur fibrinolytischen Therapie verwendet wirdTissue plasminogen activator (t-PA) is a multi-domain serine protease that catalyzes the conversion of plasminogen to plasmin and is used for fibrinolytic therapy
Es sind eine Vielzahl von t-PA- Varianten und Mutationen bekannt, vgl beispielsweise die Übersichtsartikel T R Harris (1987) und J Krause (1988)A large number of t-PA variants and mutations are known; see, for example, the overview articles T R Harris (1987) and J Krause (1988)
Zur Wirkungsweise von t-PA ist unter anderem bekannt, daß die Fibπnolyse teilweise durch die Interaktion zwischen t-PA und Plasminogenaktivator-Inhibitor 1 (PAI-1, ein Serinpro- tease-Inhibitor aus der Se infamilie) reguliert wird Die Bindung von PAI-1 an t-PA erfolgt im wesentlichen über die Aminosäuren 296 - 302 Eine Mutation dieses Bereichs vermindert den inhibitorischen Einfluß von PAI-1 auf t-PA (E L Madison et al (1990)) Zum Mechanismus der Interaktion zwischen dem Aminosaurebereich 296 - 302 von t-PA mit PAI-1 wurden umfangreiche Untersuchungen durchgeführt (vgl auch E L Madison, Nature 339 (1989) 721 - 723; R V Schohet, Thrombosis and Hae ostasis 71 (1994) 124- 128, C J Refino, Thrombo- sis and Haemostasis 70 (1993) 313 - 319, N F Paoni, Protein Engineering 6 (1993) 529 - 534 und Thrombosis and Haemostasis 70 (1993) 307 - 312, W F Bennett, J Biol Chem 266 (1991) 5191 - 5201, D Eastman, Biochemistry 31 (1992) 419 - 422).Among other things, it is known about the mode of action of t-PA that fibinolysis is partially regulated by the interaction between t-PA and plasminogen activator inhibitor 1 (PAI-1, a serine protease inhibitor from the Se family). 1 on t-PA occurs essentially via amino acids 296-302. A mutation of this region reduces the inhibitory influence of PAI-1 on t-PA (EL Madison et al (1990)) on the mechanism of the interaction between the amino acid region 296-302 of Comprehensive investigations were carried out in t-PA with PAI-1 (see also EL Madison, Nature 339 (1989) 721-723; RV Schohet, Thrombosis and Hae ostasis 71 (1994) 124-128, CJ Refino, Thrombosis and Haemostasis 70 (1993) 313-319, NF Paoni, Protein Engineering 6 (1993) 529-534 and Thrombosis and Haemostasis 70 (1993) 307-312, WF Bennett, J Biol Chem 266 (1991) 5191-3201, D Eastman, Biochemistry 31 (1992) 419-422).
Nicht modifizierter humaner t-PA (im weiteren als t-PA bezeichnet) besteht in seiner im Plasma vorkommenden Form aus 527 Aminosäuren und kann durch Plasmin in zwei Ketten, die dann noch über eine Disulfidbπicke zusammengehalten werden, gespalten werden Die A-Kette (auch schwere Kette genannt) besteht aus vier strukturellen Domänen Die Finger- domane (Aminosäuren 1 - 49) zeigt gewisse Ähnlichkeiten mit den Fingerstrukturen in Fibronektin Die Growth-Factor-Domane (Aminosäuren 50 - 86) ist in gewissem Umfang homolog zu murinen und humanen epidermalen Wachstumsfaktoren Die Kringledomanen (Aminosäuren 87 - 261) sind in großem Umfang homolog zur vierten und fünften Kringledo- mäne von Plasminogen Die Finger- und Kringle-2-Domanen von t-PA sind in der Fibrinbin- dung und in der Stimulation der proteolytischen Aktivität durch Fibrin besonders involviert Die B-Kette von t-PA (Aminosäuren 276 - 527, Proteasendomäne) ist eine Serinprotease und weitgehend homolog zu den B-Ketten von Urokinase und Plasmin (T.J R Harris (1987) und J Krause (1988)Unmodified human t-PA (hereinafter referred to as t-PA) consists of 527 amino acids in its form in the plasma and can be split into two chains by plasmin, which are then held together by a disulfide bridge. The A chain (also called heavy chain) consists of four structural domains. The finger domains (amino acids 1-49) show certain similarities with the finger structures in fibronectin. The growth factor domain (amino acids 50-86) is to a certain extent homologous to murine and human epidermal growth factors The Kringledomanes (amino acids 87 - 261) are largely homologous to the fourth and fifth Kringledomain of plasminogen. The finger and Kringle-2 domains of t-PA are in the fibrin formation and particularly involved in the stimulation of proteolytic activity by fibrin. The B chain of t-PA (amino acids 276 - 527, protease domain) is a serine protease and largely homologous to the B chains of urokinase and plasmin (TJ R Harris (1987) and J Krause (1988)
Die enzymatische Aktivität von t-PA (katalytische Aktivierung von Plasminogen zu Plasmin) ist in Abwesenheit von Fibrin oder Fibrinspaltprodukten gering, kann aber in Gegenwart dieser Stimulatoren wesentlich gesteigert werden (um mehr als den Faktor 10) Der Wirkmechanismus von t-PA in vivo ist beispielsweise in Korninger und Collen, Thromb Haemostasis 46 (1981) 561 - 565 beschrieben t-PA aktiviert Plasminogen zu Plasmin Plasmin spaltet Fibπn zu loslichen Fibrinspaltprodukten t-PA wird durch im Blut vorhandene Protease/Plasmin zwischen Aminosäure 275 (Arginin) und 276 (Isoleucm) gespalten und dadurch aktiviert Dabei bleiben die beiden Teilketten über eine Cysteinbrucke verbundenThe enzymatic activity of t-PA (catalytic activation of plasminogen to plasmin) is low in the absence of fibrin or fibrin cleavage products, but can be increased significantly in the presence of these stimulators (by more than a factor of 10). The mechanism of action of t-PA is in vivo For example, in Korninger and Collen, Thromb Haemostasis 46 (1981) 561-565, t-PA activates plasminogen to plasmin. Plasmin cleaves fibers to soluble fibrin cleavage products. t-PA is formed between amino acid 275 (arginine) and 276 (isoleucm ) split and thereby activated. The two partial chains remain connected by a cysteine bridge
Die Stimulierbarkeit der Aktivität durch Fibrin, Fibrin-Spaltprodukte ist ein wesentliches Merkmal von t-PA, das t-PA von den anderen bekannten Plasminogenaktivatoren, wie z B Urokinase oder Streptokinase unterscheidet Die Stimulierbarkeit kann durch Modifikation der Aminosauresequenz von t-PA weiter verbessert werden Ein Maß für die Stimulierbarkeit ist das Verhältnis der katalytischen Effizienz (Kcat/Km) in Gegenwart und in Abwesenheit von Fibrin Kcat ist die Geschwindigkeitskonstante der katalytischen Reaktion und Km ist die Michaeliskonstante Die Stimulierbarkeit von t-PA kann bei Modifikation der Aminosäuren 292 und/oder 305 auf das 19- bis 81fache steigen (E L Madison et al , Science 262 (1993) 419 - 421The stimulability of the activity by fibrin, fibrin cleavage products is an essential feature of t-PA, which distinguishes t-PA from the other known plasminogen activators, such as urokinase or streptokinase. The stimulability can be further improved by modifying the amino acid sequence of t-PA A measure of the stimulability is the ratio of the catalytic efficiency (K cat / K m ) in the presence and in the absence of fibrin K ca t is the rate constant of the catalytic reaction and K m is the Michaelis constant The stimulability of t-PA can be modified by modifying the Amino acids 292 and / or 305 increase 19 to 81 times (EL Madison et al, Science 262 (1993) 419-421
Aus dem US-Patent 5,501,853 sind t-PA-Deπvate bekannt, welche im Bereich der Aminosäuren 272 - 280, insbesondere im Bereich 274 - 277 und zusätzlich im Bereich der Glykosyhe- rungsstellen (117 - 119 und 184 - 186) modifiziert sind Solche t-PA-Derivate besitzen eine verbesserte proteolytische und plasminogenolytische Aktivität, eine verringerte Empfindlichkeit für Inhibition, eine verbesserte Affinitat für Fibrin und/oder verbesserte Fibrinabhangigkeit der plasminogenolytischen AktivitätUS Pat. No. 5,501,853 discloses t-PA derivatives which are modified in the region of the amino acids 272-280, in particular in the region 274-277 and additionally in the region of the glycosylation sites (117-119 and 184-186). Such t PA derivatives have an improved proteolytic and plasminogenolytic activity, a reduced sensitivity to inhibition, an improved affinity for fibrin and / or an improved fibrin dependency of the plasminogenolytic activity
Von Wen-Pin Yang et al werden in Biochemistry 33 (1994) 2306 - 2312 thrombinaktivierbare Plasminogenaktivatoren beschrieben Dieser chimare Plasminogenaktivator (59 D8-scu PA-t) wurde hergestellt aus dem Fab-Fragment eines Anti-Fibπn-Antikorpers (59 D8) und des C-terminalen Teils eines thrombinaktivierbaren niedermolekularen Single-chain-Urokinase- Plasminogenaktivators (scu PA-t), welcher erhalten wurde durch Deletion der Aminosäure Phe-157 und Lys-158 aus dem niedermolekularen Single-chain-Urokinase-Plasminogenaktiva- tor (scu PA) durch Site Directed MutageneseWen-Pin Yang et al describes in Biochemistry 33 (1994) 2306-2312 thrombin-activatable plasminogen activators. This chimeric plasminogen activator (59 D8-scu PA-t) was produced from the Fab fragment of an anti-fibin antibody (59 D8) and of the C-terminal part of a thrombin-activatable low-molecular single-chain urokinase plasminogen activator (scu PA-t), which was obtained by deletion of the amino acid Phe-157 and Lys-158 from the low-molecular single-chain urokinase plasminogen activator (scu PA) by site-directed mutagenesis
Von K.N. Dawson et al werden in J. Biol. Chem 269 (1984) 15989 - 15992 Plasminogen- mutanten beschrieben, die durch Thrombin aktivierbar sind. Diese Plasminogenderivate wurden erhalten durch Substitution der P3-, P2- und PT- Aminosäuren der Spaltstelle durch eine thrombinspaltbare SequenzBy K.N. Dawson et al are described in J. Biol. Chem 269 (1984) 15989-15992 plasminogen mutants which can be activated by thrombin. These plasminogen derivatives were obtained by substituting the P3, P2 and PT amino acids of the cleavage site with a thrombin-cleavable sequence
N.F. Paoni. et al. beschreiben in Protein Engineering 5 (1992) 259 - 266 die Modifikation von t-PA im Aminosaurebereich 296 - 299 Hierdurch wird eine verbesserte Fibrinspezifität erhalten.N.F. Paoni. et al. in Protein Engineering 5 (1992) 259-266 describe the modification of t-PA in the amino acid region 296-229. This results in an improved fibrin specificity.
In dem US-Patent 5,200,340 werden thrombinaktivierbare Plasminogenaktivatoren beschrieben, welche so modifiziert sind, daß sie eine Thrombinspaltstelle zur Aktivierung enthalten. Es wird weiter ausgeführt, daß in solchen t-PA-Derivaten zwar die Growth Factor Domäne (EGF-Domäne) deletiert sein kann, jedoch die Fibrinbindedomane (Fingerdomäne) und die Kringlestrukturen erhalten bleiben müssenUS Pat. No. 5,200,340 describes thrombin-activatable plasminogen activators which are modified in such a way that they contain a thrombin cleavage site for activation. It is further stated that although the growth factor domain (EGF domain) can be deleted in such t-PA derivatives, the fibrin binding domain (finger domain) and the Kringles structures must be retained
Aus der WO 91/09118 und WO 94/10318 ist es bekannt, daß Plasminogen durch Einfuhrung einer Thrombinspaltstelle von Thrombin zu Plasmin aktiviert werden kann. Da Thrombin im Blutclot enthalten ist, soll diese Aktivierung hauptsachlich am Blutclot erfolgen. Der Nachteil eines solchen Verfahrens liegt jedoch darin, daß hierfür modifiziertes Plasminogen in großen Mengen dem Patienten verabreicht werden müßteFrom WO 91/09118 and WO 94/10318 it is known that plasminogen can be activated by introducing a thrombin cleavage site from thrombin to plasmin. Since thrombin is contained in the blood clot, this activation should mainly take place on the blood clot. However, the disadvantage of such a method is that modified plasminogen would have to be administered to the patient in large quantities
Aufgabe der Erfindung ist es, verbesserte Plasminogenaktivatoren zur Verfugung zu stellen, welche mit hoher Spezifitat und Effektivität in der Lage sind, Blutclots in vivo aufzulösen.The object of the invention is to provide improved plasminogen activators which, with high specificity and effectiveness, are able to dissolve blood clots in vivo.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Plasminogenaktivator, welcher ausgehend von humanem GewebsplasminogenaktivatorThe object is achieved by a plasminogen activator, which starts from human tissue plasminogen activator
a) so modifiziert ist, daß der Plasminogenaktivator durch Thrombin spaltbar ist und durch eine solche Spaltung in die zweikettige Form überfuhrt wird,a) is modified so that the plasminogen activator can be cleaved by thrombin and is converted into the two-chain form by such cleavage,
b) so modifiziert ist, daß die Zymogenität im Vergleich zu humanem t-PA mindestens um den Faktor 1.2, vorzugsweise um den Faktor 2 großer ist und c) dessen Fibrinbindung soweit reduziert ist, daß der Plasminogenaktivator zu mehr als 50 % in einen Blutclot eindringen kann.b) is modified so that the zymogenicity compared to human t-PA is at least 1.2 times, preferably 2 times greater, and c) whose fibrin binding is reduced to such an extent that the plasminogen activator can penetrate more than 50% into a blood clot.
Ein solcher Plasminogenaktivator wirkt spezifisch am Blutclot und zeigt deshalb wesentlich geringere Nebenwirkungen als die bekannten Plasminogenaktivatoren.Such a plasminogen activator acts specifically on the blood clot and therefore shows significantly fewer side effects than the known plasminogen activators.
Ausgangspunkt ist die Sequenz des menschlichen Gewebsplasminogenaktivators. Gemäß der Erfindung bedeutet demnach "ausgehend von humanem Gewebsplasminogenaktivator", daß der erfindungsgemäße Plasminogenaktivator in seiner Sequenz von der Sequenz von humanem Plasminogenaktivator abgeleitet ist. Dies bedeutet zum einen, daß die tPA-charakteristischen Strukturmerkmale (Domänen) zumindest teilweise strukturell erhalten sind. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß Plasminogenaktivatoren, bei denen die Struktur der Kringel 2 und/oder Proteasendomäne noch erhalten sind und zusätzlich die erfindungsgemäßen Modifikationen tragen, im Sinne der Erfindung verwendbar sind. Es ist ebenso möglich, daß weitere Domänen erhalten sind und die erfindungsgemäßen Merkmale durch Deletionen, Mutationen und/oder Additionen von Aminosäuren entstehen. Die Veränderungen der Aminosäuresequenz können durch die dem Fachmann geläufigen Verfahren, wie site directed mutagenesis oder PCR, durchgeführt werden.The starting point is the sequence of the human tissue plasminogen activator. According to the invention, "starting from human tissue plasminogen activator" means that the sequence of the plasminogen activator according to the invention is derived from the sequence of the human plasminogen activator. On the one hand, this means that the structural features (domains) characteristic of tPA are at least partially structurally preserved. It has been shown, for example, that plasminogen activators in which the structure of the curling 2 and / or protease domain are still preserved and which additionally carry the modifications according to the invention can be used for the purposes of the invention. It is also possible for further domains to be obtained and for the features of the invention to arise from deletions, mutations and / or additions of amino acids. The changes in the amino acid sequence can be carried out by methods known to the person skilled in the art, such as site directed mutagenesis or PCR.
In einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist der erfindungsgemäße Plasminogenaktivator gegenüber humanem Gewebsplasminogenaktivator so modifiziert, daß die Spaltbarkeit des erfindungsgemäßen Plasminogenaktivators durch Plasmin zwischen den Aminosäuren Pl (275) und PT (276) vermindert ist. Vorzugsweise ist in den erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren die Spaltbarkeit durch Plasmin um 10 % oder mehr, besonders bevorzugt um 20 % oder mehr und ganz besonders bevorzugt um 50 % oder mehr vermindert. Dabei ist es nicht erforderlich, daß die Plasminspaltbarkeit völlig aufgehoben wird. Insbesondere kann durch eine Plasminspaltbarkeit des erfindungsgemäßen Plasminogenaktivators die Throm- binaktivierung verbessert werden.In a preferred embodiment, the plasminogen activator according to the invention is modified compared to human tissue plasminogen activator so that the cleavage of the plasminogen activator according to the invention by plasmin between the amino acids Pl (275) and PT (276) is reduced. In the plasminogen activators according to the invention, the cleavage by plasmin is preferably reduced by 10% or more, particularly preferably by 20% or more and very particularly preferably by 50% or more. It is not necessary for the plasmin cleavage to be completely eliminated. In particular, thrombin activation can be improved by plasmin cleavage of the plasminogen activator according to the invention.
Es ist aber auch bevorzugt, die Spaltbarkeit soweit zu vermindern, daß in vivo keine physiologisch relevante Spaltung mehr erfolgt. Dadurch können Nebenwirkungen drastisch vermindert werden. Es wird dabei erreicht, daß in vivo der Abbau von Gerinnungsparametern drastisch vermindert ist und nicht, wie bei bekannten Plasminogenaktivatoren, die Blutungszeit wesentlich verlängert ist. Die Spaltbarkeit durch Plasmin kann in einem in vitro-Test bestimmt werden. Dabei wird der Plasminogenaktivator mit steigenden Mengen Plasmin für fünf Minuten bei 25°C inkubiert und anschließend eine SDS-Elektrophorese in einem Acrylamidgel mit 12,5 - 15 % Acrylamid, je nach Größe des Plasminogenaktivators, durchgeführt (U. Kohnert et al., Protein Engineering 5 (1992) 93 - 100).However, it is also preferred to reduce the cleavability to such an extent that no physiologically relevant cleavage takes place in vivo. This can drastically reduce side effects. It is achieved that the degradation of coagulation parameters is drastically reduced in vivo and not, as in the case of known plasminogen activators, the bleeding time is significantly prolonged. The cleavage by plasmin can be determined in an in vitro test. The plasminogen activator is incubated with increasing amounts of plasmin for five minutes at 25 ° C and then SDS electrophoresis is carried out in an acrylamide gel with 12.5 - 15% acrylamide, depending on the size of the plasminogen activator (U. Kohnert et al., Protein Engineering 5 (1992) 93-100).
Die Modifikation des Plasminogenaktivators in der Weise, daß zwischen Pl und PT (Nomenklatur nach Schechter, J. und Berger, A., Biochem Biophys. Res. Commun. 27 (1967) 157 - 162) keine Spaltung mehr oder eine reduzierte Spaltung durch Plasmin stattfinden kann, kann in einer für jeden Fachmann geläufigen Weise erfolgen. Plasmin spaltet die Sequenz R 275-1 276 (Aminosäurenbezeichnungen im Einbuchstabencode). Beispielsweise durch Modifikation einer oder beider Aminosäuren kann die Spaltbarkeit durch Plasmin aufgehoben oder zumindest drastisch vermindert werdenThe modification of the plasminogen activator in such a way that between Pl and PT (nomenclature according to Schechter, J. and Berger, A., Biochem Biophys. Res. Commun. 27 (1967) 157-162) no more cleavage or a reduced cleavage by plasmin can take place in a manner familiar to any person skilled in the art. Plasmin splits the sequence R 275-1 276 (amino acid names in the one-letter code). For example, by modifying one or both amino acids, the cleavage by plasmin can be eliminated or at least drastically reduced
Die Verminderung der Spaltbarkeit durch Plasmin ist auch durch Modifikation der Positionen P4 - P3* (Aminosäuren 272 - 278) möglich. Bevorzugt wird hierbei P2 in eine kleine, vorzugsweise hydrophobe und/oder nichtaromatische Aminosäure, wie P überfuhrt. Dadurch kann überraschenderweise neben der Verminderung der Plasminspaltbarkeit eine Thrombin- spaltbarkeit erreicht werden.Plasmin can also be reduced by modifying positions P4 - P3 * (amino acids 272 - 278). P2 is preferably converted into a small, preferably hydrophobic and / or non-aromatic amino acid, such as P. As a result, in addition to reducing the plasmin cleavage, a thrombin cleavage can surprisingly be achieved.
Dabei werden bevorzugt eine oder mehrere der folgenden allgemeinen Bedingungen eingehalten:One or more of the following general conditions are preferably observed:
(P) P4: Beliebige Aminosäure (jedoch nicht P, wenn P2 P ist, vorzugsweise L, I, V) (Q) P3: Beliebige Aminosäure(P) P4: Any amino acid (but not P if P2 is P, preferably L, I, V) (Q) P3: Any amino acid
(F) P2: Hydrophobe Aminosäure (F,H,G,V,L,I,T,A oder P, besonders bevorzugt P) (R) Pl : R oder K, vorzugsweise R(F) P2: hydrophobic amino acid (F, H, G, V, L, I, T, A or P, particularly preferably P) (R) Pl: R or K, preferably R.
(I) Pl'. V oder I, bevorzugt I(I) Pl '. V or I, preferably I.
(K) P2': V,L,I oder K, bevorzugt V(K) P2 ': V, L, I or K, preferably V
(G) P3': G(G) P3 ': G
Besonders bevorzugt wird P4 in V, P2 in P, P2' in V überfuhrt Dadurch ergibt sich die besonders bevorzugte Spaltstelle (272 - 278) VQPRIVG (SEQ ID NO: 1 ) Die Einfuhrung einer Thrombinspaltstelle kann auch nach dem Stand der Technik erfolgen Bevorzugt wird jedoch im Bereich der Aminosäuren 264 - 288 eine entsprechende Mutation eingeführt.P4 is particularly preferably converted into V, P2 into P, P2 'into V. This results in the particularly preferred cleavage point (272-278) VQPRIVG (SEQ ID NO: 1). A thrombin cleavage site can also be introduced according to the prior art, but a corresponding mutation is preferably introduced in the region of amino acids 264-288.
Eine Modifikation von t-PA zur Einführung einer - ffinitat zu Thrombin kann auch durch Modifikation der Loops 459 - 471, des Autolyseloops 417 - 425 und/oder der Aminosäuren Q 475, K 505 und/oder E 506 erfolgenA modification of t-PA to introduce a - finity to thrombin can also be done by modifying loops 459-471, autolysis loop 417-425 and / or amino acids Q 475, K 505 and / or E 506
Die Spezifitat eines Enzyms für sein Substrat hangt im wesentlichen von der Sequenz der Spaltstelle ab (primäre Sequenz) Für Serinproteasen, wie Thrombm und Plasmin, ist der Pl- Rest die wesentliche spezifische Determinante Die Spezifitat von gefalteten Proteinsubstraten hängt auch von dem charakteristischen Kontakt zwischen Enzym (Thrombin oder Plasmin) und Substrat (Plasminogenaktivator) sowie von der Konformation und Flexibilität der Spaltstelle ab Da die primären Spezifitäten von Plasmin und Thrombin sehr ahnlich sind (beide spalten nach Arginin an der Pl -Position), ist es nicht ohne weiteres möglich, Plasminogenaktivatoren zu erhalten, bei denen die Spaltung durch Plasmin (Plasminaktivierbarkeit) reduziert und die Spaltung durch Thrombin (Thrombinaktivierbarkeit) vorhanden bzw wesentlich größer als die Plasminaktivierbarkeit (mindestens Faktor 2 - 10) ist Es wurde jedoch überraschenderweise gefunden, daß durch Modifikation an den sekundären Bindungsstellen zwischen Enzym und Substrat und Modifikationen der strukturellen und dynamischen Eigenschaften des Aktivierungsloops derartige Eigenschaften erhalten werden könnenThe specificity of an enzyme for its substrate essentially depends on the sequence of the cleavage site (primary sequence). For serine proteases, such as thrombm and plasmin, the PI residue is the essential specific determinant. The specificity of folded protein substrates also depends on the characteristic contact between the enzyme (Thrombin or plasmin) and substrate (plasminogen activator) as well as on the conformation and flexibility of the cleavage site Since the primary specificities of plasmin and thrombin are very similar (both cleave after arginine at the Pl position), it is not readily possible to use plasminogen activators to obtain, in which the cleavage by plasmin (plasma inactivability) is reduced and the cleavage by thrombin (thrombin inactivability) is present or is substantially greater than the plasma inactivability (at least factor 2-10). Surprisingly, however, it was found that by modification at the secondary binding sites between E nzyme and substrate and modifications of the structural and dynamic properties of the activation loop such properties can be obtained
Bevorzugt wird die Einführung einer thrombinspezifischen Spaltstelle bei gleichzeitiger Reduktion der Plasminspaltbarkeit durch Änderung der primären Spezifitat durch Mutationen im Activation-Loop zwischen den Aminosäuren 264 und 288 durchgeführt Besonders bevorzugt sind dabei die oben angeführten Mutationen im Bereich 272 - 277 (P4-P2')The introduction of a thrombin-specific cleavage site is preferably carried out with a simultaneous reduction in the plasmin cleavage by changing the primary specificity by mutations in the activation loop between amino acids 264 and 288. The mutations mentioned above in the range 272-277 (P4-P2 ') are particularly preferred.
Die Thrombinspaltbarkeit kann durch Modifikation der Flexibilität und/oder Zuganglichkeit des Bindungsloops verbessert werden Besonders bevorzugt wird hierzu G 265 (Mutation fuhrt zu einer geringeren Flexibilität) oder R 267 (Mutation führt zu einer Veränderung oder Spaltung der Salzbrücke zwischen G 265 und E 410) modifiziert Ebenfalls bevorzugt sind Insertionen im Bereich zwischen 264 und 267 Besonders bevorzugt wird R 267 in S modifiziert (D. Lamba et al , J Mol. Biol 258 (1996) 117 - 135) Eine Mutation, mit der die Flexibilität erhöht werden kann, ist die Veränderung von R 267 in S, vorzugsweise in Verbindung mit Mutationen von P4 in F, P3 in G, P2 in P und P2' in V.Thrombin cleavage can be improved by modifying the flexibility and / or accessibility of the binding loop. G 265 (mutation leads to less flexibility) or R 267 (mutation leads to a change or cleavage of the salt bridge between G 265 and E 410) is particularly preferred for this purpose Insertions in the range between 264 and 267 are also preferred. R 267 is particularly preferably modified in S (D. Lamba et al, J Mol. Biol 258 (1996) 117-135) A mutation with which flexibility can be increased is the change in R 267 in S, preferably in connection with mutations in P4 in F, P3 in G, P2 in P and P2 'in V.
Die Thrombinspaltbarkeit und Spezifitat kann durch die Änderung der sekundären spezifischen Bindungsstellen weiter verbessert werden. Dazu kann beispielsweise der Loop 459 - 471 vollständig oder teilweise deletiert werden. Dieser Loop besteht aus den AminosäurenThrombin cleavage and specificity can be further improved by changing the secondary specific binding sites. For this purpose, the loop 459 - 471 can be deleted completely or partially. This loop consists of the amino acids
GDTRSGGPQANLH. (SEQ ID NO:2)GDTRSGGPQANLH. (SEQ ID NO: 2)
Bevorzugt wird in diesem Loop der Bereich PQANLH (SEQ CD NO:3) vollständig oder zumindest teilweise deletiert (wobei vorzugsweise H erhalten bleibt) oder in seiner Aminosäuresequenz verändert.In this loop, the region PQANLH (SEQ CD NO: 3) is preferably completely or at least partially deleted (preferably H being retained) or its amino acid sequence is changed.
Vorzugsweise werden folgende Sequenzen im Bereich von den Aminosäuren 272 - 277 verwendet:The following sequences in the range from amino acids 272 to 277 are preferably used:
GIPRIV (SEQ ID NO:4)GIPRIV (SEQ ID NO: 4)
AQPRK (SEQ ID NO:5)AQPRK (SEQ ID NO: 5)
Ebenfalls vorteilhaft ist es, im Aminosäurebereich zwischen 265 und 277 (t- PA-Originalsequenz GLRQYSQPQFRIK (SEQ ID NO:6)) die SequenzIt is also advantageous to have the sequence in the amino acid range between 265 and 277 (original t-PA sequence GLRQYSQPQFRIK (SEQ ID NO: 6))
GLSQASQGIPRIV SEQ ID NO:7) zu verwenden. Ebenfalls bevorzugt ist für diesen Bereich die Sequenz GLRQYSQAQGIPRIV (SEQ ID NO:8)GLSQASQGIPRIV SEQ ID NO: 7). The sequence GLRQYSQAQGIPRIV (SEQ ID NO: 8) is also preferred for this area.
In dieser Sequenz sind die Aminosäuren G und I zwischen Q und P (Originalsequenz: Q und F) zur Verlängerung eingefügt. Vorzugsweise erfolgt eine solche Insertion an einer beliebigen Stelle im Bereich zwischen 264 und 276.In this sequence the amino acids G and I are inserted between Q and P (original sequence: Q and F) for extension. Such an insertion is preferably carried out at any point in the range between 264 and 276.
Ebenfalls besonders bevorzugt sind erfindungsgemäße Verbindungen, in denen die Spaltstelle (SEQ ID NO:l) mit einer oder mehrerer, vorzugsweise aller der Mutationen P4 in F, P3 in G, P2 in P und P2' in V und der Mutation R 267 in S kombiniert ist.Also particularly preferred are compounds according to the invention in which the cleavage site (SEQ ID NO: 1) with one or more, preferably all of the mutations P4 in F, P3 in G, P2 in P and P2 'in V and the mutation R 267 in S is combined.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung enthält der Plasminogenaktivator zusätzlich eine Mutation, welche die Aktivität der einkettigen Form, nicht jedoch die Aktivität der zweikettigen Form drastisch vermindert und damit die Zymogenität um den Faktor 1.2, bevorzugt um den Faktor 2 oder mehr verbessert ist.In a preferred embodiment of the invention, the plasminogen activator additionally contains a mutation which indicates the activity of the single-chain form but not the activity the two-chain form is drastically reduced and the zymogenicity is improved by a factor of 1.2, preferably by a factor of 2 or more.
Unter der Zymogenität ist der Quotient aus der Aktivität der zweikettigen Form und der Aktivität der einkettigen Form zu verstehen. Die Aktivität wird amidolytisch bestimmt. Mit einem solchen Plasminogenaktivator wird eine hohe Selektivität und Effektivität der Thrombusauflösung in vivo bei drastisch verminderten Nebenwirkungen erreicht. Geeignete und bevorzugte Mutationen der einkettigen Form sind beispielsweise in E L. Madison et al., Science 262 (1993) 419 - 421 beschrieben.Zymogenicity is the quotient of the activity of the two-chain form and the activity of the single-chain form. The activity is determined amidolytically. Such a plasminogen activator achieves high selectivity and effectiveness of thrombus dissolution in vivo with drastically reduced side effects. Suitable and preferred mutations of the single-chain form are described, for example, in E.L. Madison et al., Science 262 (1993) 419-421.
Zur Erhöhung der Zymogenität (Verhältnis der amidolytischen Aktivität der zweikettigen Form zur Aktivität der einkettigen Form des Plasminogenaktivators) ist es (auch für alle Plasminogenaktivatoren, die von humanem Gewebsplasminogenaktivator abgeleitet sind) besonders bevorzugt, K 429 in Q und/oder H 417 in T zu modifizieren und/oder die Interaktion zwischen K 429 und H 417 zu unterbinden oder zu stören.To increase the zymogenicity (ratio of the amidolytic activity of the two-chain form to the activity of the single-chain form of the plasminogen activator), it is particularly preferred (also for all plasminogen activators derived from human tissue plasminogen activator) to K 429 in Q and / or H 417 in T. modify and / or prevent or interfere with the interaction between K 429 and H 417.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Verbindungen enthalten die Spaltstellen (272 - 278) VQPRIVG (SEQ ED NO: 1) mit der zusätzlichen Mutation K 429 in Q und/oder H 417 in T.Particularly preferred compounds according to the invention contain the cleavage sites (272-278) VQPRIVG (SEQ ED NO: 1) with the additional mutation K 429 in Q and / or H 417 in T.
Die Reduzierung der Fibrinbindung kann dadurch erfolgen, daß die Domäne von t-PA, welche für die Fibrinbindung spezifisch ist (Fibrinbindedomäne, Fingerdomäne), deletiert oder so mutiert ist, daß eine Fibrinbindung über die Fingerdomäne nicht oder nur in geringem Umfang erfolgen kann (keine funktioneil wirksame Fingerdomäne). Durch die Verminderung der Fibrinbindung wird erreicht, daß der Plasminogenaktivator in den Clot eindringen kann (vorzugsweise zu mehr als 50 %) und sich gleichmäßig verteilt. Dort wird er durch Thrombin gespalten und entfaltet seine Aktivität in der aktiven zweikettigen Form. Ein Plasminogenaktivator, dessen Fibrinbindung auf diese Weise reduziert ist, zeigt damit keine für tP A typische hochaffine Fibrinbindung mehr. Durch diese spezifische Wirkungsweise wird die Potenz des Plasminogenaktivators gesteigert und insbesondere Nebenwirkungen drastisch vermindert. Das Eindringen des erfindungsgemäßen Plasminogenaktivators in einen Clot kann in einem in vitro-Modell ermittelt werden. Der Umfang der Clotdurchdringung und Verteilung im Clot kann visuell ermittelt werden. Zur Beurteilung wird als Standard der in dem US-Patent 5,223,256 beschriebene Plasminogenaktivator verwendet, welcher in den Clot eindringt, sich homogen verteilt und damit definitionsgemäß den 100 % Wert (bestimmt bei einer Konzentration von 3 μg/ml) darstellt. Als weiterer Standard wird rekombinanter humaner Gewebsplasminogenaktivator gemäß EP-B 0 093 619 verwendet, der definitionsgemäß nicht in den Clot eindringt und im wesentlichen an der Oberfläche bindet. Zur Untersuchung der Clotdurchdrin- gung wird wie in Beispiel 3c beschrieben vorgegangen. Aus dem Vergleich dieser Standards zeigt sich, daß "Nichteindringen in den Clot" bedeutet, daß der weitaus größte Teil (80 % oder mehr) des Plasminogenaktivators sich im ersten Viertel des Clots befindet, während bei einer "homogenen Verteilung" mindestens 50 % des Plasminogenaktivators weiter in den Clot eindringen und damit in den restlichen drei Vierteln lokalisiert sind.The reduction in fibrin binding can be done by deleting or mutating the domain of t-PA which is specific for fibrin binding (fibrin binding domain, finger domain) in such a way that fibrin binding via the finger domain cannot or only to a small extent (none functional finger domain). By reducing the fibrin binding it is achieved that the plasminogen activator can penetrate the clot (preferably more than 50%) and is distributed evenly. There it is cleaved by thrombin and unfolds its activity in the active two-chain form. A plasminogen activator, the fibrin binding of which is reduced in this way, no longer shows any high-affinity fibrin binding typical of tP A. This specific mode of action increases the potency of the plasminogen activator and, in particular, drastically reduces side effects. The penetration of the plasminogen activator according to the invention into a clot can be determined in an in vitro model. The extent of clot penetration and distribution in the clot can be determined visually. The plasminogen activator described in US Pat. No. 5,223,256 is used as the standard for assessment, which penetrates into the clot, distributes itself homogeneously and thus by definition represents the 100% value (determined at a concentration of 3 μg / ml). As a further standard, recombinant human tissue plasminogen activator according to EP-B 0 093 619 is used, which by definition is not included in the clot penetrates and essentially binds to the surface. The investigation of the clot penetration is carried out as described in Example 3c. A comparison of these standards shows that "non-penetration into the clot" means that the vast majority (80% or more) of the plasminogen activator is in the first quarter of the clot, whereas with a "homogeneous distribution" at least 50% of the plasminogen activator penetrate further into the clot and are thus located in the remaining three quarters.
Die Spezifitat und Effektivität der Gerinnselauflösung wird noch weiter erhöht, wenn ein erfindungsgemäßer Plasminogenaktivator verwendet wird, der zusatzlich keine oder nur eine sehr geringe und unspezifische Fibrinbindung zeigt. Solche Moleküle dringen in das Innere des Gerinnsels ein und sorgen somit für eine effiziente Aktivierung von Plasminogen zu Plasmin im Clot. Derartige Plasminogenaktivatoren basieren beispielsweise auf der Proteasendomäne von t-PA (WO 96/17928) oder auf einer Substanz, welche als t-PA-Domänen im wesentlichen die Kringle 2-Domäne und die Proteasendomäne, nicht aber die Finger-Domäne, enthält (WO 90/09437, US-Patent 5,223,256, EP-B 0 297 066, EP-B 0 196 920).The specificity and effectiveness of the clot dissolution is further increased if a plasminogen activator according to the invention is used which additionally shows no or only very low and non-specific fibrin binding. Such molecules penetrate the inside of the clot and thus ensure an efficient activation of plasminogen to plasmin in the clot. Such plasminogen activators are based, for example, on the protease domain of t-PA (WO 96/17928) or on a substance which essentially contains the Kringle 2 domain and the protease domain, but not the finger domain, as t-PA domains (WO 90/09437, U.S. Patent 5,223,256, EP-B 0 297 066, EP-B 0 196 920).
In einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist der erfmdungsgemaße Plasminogenaktivator zusätzlich noch so modifiziert, daß er nicht durch PA1-1 hemmbar ist. Eine solche Modifikation erfolgt vorzugsweise durch Mutation der Aminosäuren 296 - 302 (Madison, E.L. et. al., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 87 (1990) 3530 - 3533) und besonders bevorzugt durch Austausch der Aminosäuren 296 - 299 (KHRR) durch AAAA (WO 96/01312)In a preferred embodiment, the plasminogen activator according to the invention is additionally modified so that it cannot be inhibited by PA1-1. Such a modification is preferably carried out by mutating amino acids 296-302 (Madison, EL et. Al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990) 3530-3533) and particularly preferably by replacing amino acids 296-299 (KHRR ) by AAAA (WO 96/01312)
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind thrombolytisch aktive Proteine, die vorzugsweise im Gegensatz zu t-PA (Alteplase) für die Verabreichung als i v. Bolus-Injektion geeignet sind. Sie sind in einer geringeren Dosis wirksam und zeigen praktisch die gleiche thrombolytische Wirkung wie eine klinisch übliche Infusion von AlteplaseThe compounds according to the invention are thrombolytically active proteins which, in contrast to t-PA (Alteplase), are preferably administered as iv. Bolus injection are suitable. They are effective in a lower dose and show practically the same thrombolytic effect as a clinically customary infusion of Alteplase
Die Erhöhung der Spezifitat und die damit verbundene Verringerung der Blutungsnebenwirkung machen die erfindungsgemäßen Verbindungen zu einem außerordentlich wertvollen Thrombolytikum für die Behandlung aller thromboembolischen Erkrankungen. Im Gegensatz zu den bisher nur bei äußerst lebensbedrohlichen Erkrankungen wie Herzinfarkt und massiver Lungenembolie zugelassenen Thrombolytika, eröffnet die Benutzung solcher Varianten die Möglichkeit, die Thrombolyse durch die erfindungsgemäßen Verbindungen auch bei weniger akut lebensbedrohlichen Erkrankungen, wie z.B. tiefe Beinvenenthrombose, einzusetzen. Darüberhinaus kann die Verwendung von Thrombolytika auf Basis der durch die erfindungsgemäßen Verbindungen nun viel breiter als bisher erfolgen, da ein Haupthinderungsgrund für - lü ¬The increase in specificity and the associated reduction in the side effects of bleeding make the compounds according to the invention an extraordinarily valuable thrombolytic agent for the treatment of all thromboembolic disorders. In contrast to the thrombolytics which have hitherto only been approved in the case of extremely life-threatening diseases such as heart attack and massive pulmonary embolism, the use of such variants opens up the possibility of using thrombolysis by the compounds according to the invention even in the case of less acute life-threatening diseases, such as deep leg vein thrombosis. In addition, the use of thrombolytics on the basis of the compounds according to the invention can now take place much more widely than hitherto, since this is a main obstacle to - lü ¬
den weitverbreiteten Einsatz die Gefahr der Blutungskomplikationen war. Unabhängig davon, können die erfindungsgemäßen Verbindungen vorteilhaft auch bei akuten Erkrankungen, wie Herzinfarkt oder Lungenembolie, angewendet werden.widespread use was the risk of bleeding complications. Irrespective of this, the compounds according to the invention can advantageously also be used in acute diseases, such as heart attack or pulmonary embolism.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Plasminogenaktivatoren kann nach den dem Fachmann geläufigen Methoden in eukaryontischen oder prokaryonti sehen Zellen erfolgen. Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Verbindungen gentechnologisch hergestellt. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise in der WO 90/09437, EP-A 0 297 066, EP-A 0 302 456, EP-A 0 245 100 und EP-A 0 400 545, welche Gegenstand der Offenbarung für derartige Herstellverfahren sind, beschrieben. Mutationen können durch "oligonucleotide- directed site-speeifie mutagenesis" in die cDNA von t-PA oder einem Derivat davon eingeführt werden. Die "site-speeifie mutagenesis" ist beispielsweise von Zoller und Smith (1984), modifiziert nach T.A. Kunkel (1985) und Morinaga et al. (1984) beschrieben. Ebenso geeignet ist das Verfahren der PCR-Mutagenese, welches beispielsweise in Ausubel et al (1991) beschrieben istThe plasminogen activators used according to the invention can be produced in eukaryotic or prokaryotic cells according to the methods familiar to the person skilled in the art. The compounds according to the invention are preferably produced by genetic engineering. Such a process is described, for example, in WO 90/09437, EP-A 0 297 066, EP-A 0 302 456, EP-A 0 245 100 and EP-A 0 400 545, which are the subject of the disclosure for such production processes . Mutations can be introduced into the cDNA of t-PA or a derivative thereof by "oligonucleotide-directed site-specific mutagenesis". The "site-specific mutagenesis" is, for example, by Zoller and Smith (1984), modified from T.A. Kunkel (1985) and Morinaga et al. (1984). The method of PCR mutagenesis, which is described, for example, in Ausubel et al (1991), is also suitable
Die auf diese Weise erhaltene Nukleinsäure dient zur Expression des erfindungsgemäß verwendeten Plasminogenaktivators, wenn sie auf einem für die verwendete Wirtszelle geeigneten Expressionsvektor vorhanden ist.The nucleic acid obtained in this way serves to express the plasminogen activator used according to the invention if it is present on an expression vector suitable for the host cell used.
Die Nukleinsäuresequenz des erfindungsgemäßen Proteins kann zusätzlich noch modifiziert sein. Derartige Modifikationen sind beispielsweiseThe nucleic acid sequence of the protein according to the invention can additionally be modified. Such modifications are, for example
Veränderung der Nukleinsäuresequenz, um verschiedene Erkennungssequenzen von Restriktionsenzymen zur Erleichterung der Schritte der Ligation, Klonierung und Mutagenese einzuführen,Altering the nucleic acid sequence to introduce different restriction enzyme recognition sequences to facilitate the steps of ligation, cloning and mutagenesis,
Veränderung der Nukleinsäuresequenz zum Einbau von bevorzugten Codons für die Wirtszelle,Changing the nucleic acid sequence for incorporation of preferred codons for the host cell,
Ergänzung der Nukleinsäuresequenz um zusätzliche Regulations- und Transkriptionselemente, um die Expression in der Wirtszelle zu optimieren.Supplementation of the nucleic acid sequence with additional regulatory and transcription elements in order to optimize expression in the host cell.
Alle weiteren Verfahrensschritte zur Herstellung von geeigneten Expressionsvektoren und zur Expression sind Stand der Technik und dem Fachmann geläufig. Beschrieben sind derartige Methoden beispielsweise bei Sambrook et al., "Expression of cloned genes in E.coli" in Molecular Cloning: A laboratory anual (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, USA.All further process steps for the production of suitable expression vectors and for expression are known in the prior art and are known to the person skilled in the art. Such are described Methods, for example in Sambrook et al., "Expression of cloned genes in E. coli" in Molecular Cloning: A laboratory anual (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, USA.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten glykosylierten Plasminogenaktivatoren erfolgt in eukaryontischen Wirtszellen. Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten, nicht glykosylierten Plasminogenaktivatoren erfolgt entweder in eukaryontischen Wirtszellen, wobei das dabei zunächst gewonnene glykosylierte Produkt durch dem Fachmann geläufige Methoden deglykosyliert werden muß, oder vorzugsweise durch Expression in nicht glyko- sylierenden Wirtszellen, besonders bevorzugt in prokaryontischen Wirtszellen.The glycosylated plasminogen activators used according to the invention are produced in eukaryotic host cells. The non-glycosylated plasminogen activators used according to the invention are either produced in eukaryotic host cells, the glycosylated product initially obtained thereby having to be deglycosylated by methods familiar to the person skilled in the art, or preferably by expression in non-glycosylating host cells, particularly preferably in prokaryotic host cells.
Als prokaryontische Wirtsorganismen sind beispielsweise E. coli, Streptomyces spec. oder Bacillus subtilis geeignet. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Protein werden die Pro- karyontenzellen in üblicher Weise fermentiert und nach Aufschluß der Bakterien das Protein in üblicher Weise isoliert. Falls das Protein in inaktiver Form (Inclusion Bodies) anfällt, wird es nach den dem Fachmann geläufigen Verfahren solubilisiert und naturiert. Ebenso ist es nach den dem Fachmann geläufigen Methoden möglich, das Protein als aktives Protein aus den Mikroorganismen zu sekretieren. Ein hierfür geeigneter Expressionsvektor enthält vorzugsweise eine Signalsequenz, die für die Sekretion von Proteinen in den verwendeten Wirtszellen geeignet ist, und die Nukleinsäuresequenz, welche für das Protein codiert. Das mit diesem Vektor exprimierte Protein wird dabei entweder in das Medium (bei gram-positiven Bakterien) oder in den periplasmati sehen Raum (bei gram-negativen Bakterien) sekretiert. Zwischen der Signalsequenz und der für das erfindungsgemäße t-PA-Derivat codierenden Sequenz ist zweckmäßig eine Sequenz enthalten, die für eine Spaltstelle codiert, die entweder bei der Prozessierung oder durch Behandlung mit einer Protease die Abspaltung des Proteins erlaubt.E. coli, Streptomyces spec., For example, are prokaryotic host organisms. or Bacillus subtilis. To produce the protein according to the invention, the prokaryotic cells are fermented in a conventional manner and, after the bacteria have been digested, the protein is isolated in a conventional manner. If the protein is obtained in an inactive form (inclusion bodies), it is solubilized and naturalized according to the methods familiar to the person skilled in the art. It is also possible according to the methods familiar to the person skilled in the art to secrete the protein from the microorganisms as the active protein. An expression vector suitable for this preferably contains a signal sequence which is suitable for the secretion of proteins in the host cells used, and the nucleic acid sequence which codes for the protein. The protein expressed with this vector is secreted either into the medium (for gram-positive bacteria) or into the periplasmatic space (for gram-negative bacteria). Between the signal sequence and the sequence coding for the t-PA derivative according to the invention, there is expediently a sequence which codes for a cleavage site which allows the protein to be split off either during processing or by treatment with a protease.
Die Auswahl des Basisvektors, in den die für den erfindungsgemäßen Plasminogenaktivator codierende DNA-Sequenz eingebracht wird, ist abhängig von den später zur Expression verwendeten Wirtszellen. Geeignete Plasmide sowie die Minimalanforderungen, die an ein derartiges Plasmid gestellt werden (z.B. Replikationsursprung, Restriktionsschnittstellen), sind dem Fachmann geläufig. Im Rahmen der Erfindung können auch anstelle eines Plasmids ein Cosmid, die replikative doppelsträngige Form von Phagen (λ, Ml 3) oder andere dem Fachmann bekannte Vektoren verwendet werden.The selection of the base vector into which the DNA sequence coding for the plasminogen activator according to the invention is introduced depends on the host cells used later for expression. Suitable plasmids and the minimum requirements placed on such a plasmid (e.g. origin of replication, restriction sites) are known to the person skilled in the art. In the context of the invention, a cosmid, the replicative double-stranded form of phage (λ, Ml 3) or other vectors known to the person skilled in the art can also be used instead of a plasmid.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren in Prokaryonten ohne Sekretion ist es bevorzugt, die sich bildenden Inclusion Bodies von den löslichen Zellpartikeln abzutrennen, die Plasminogenaktivator enthaltenden Inclusion Bodies durch Behandlung mit Denaturierungsmitteln unter reduzierenden Bedingungen zu solubilisieren, anschließend mit GSSG zu derivatisieren und den Plasminogenaktivator durch Zugabe von GSH und von Denaturierungsmitteln in nicht denaturierender Konzentration oder von L-Arginin zu renaturieren. Derartige Verfahren zur Aktivierung von t-PA und Derivaten aus Inclusion Bodies sind beispielsweise in der EP-A 0 219 874 und EP-A 0 241 022 beschrieben. Es können jedoch auch andere Verfahren zur Gewinnung des aktiven Proteins aus den Inclusion Bodies verwendet werden.In the production of the plasminogen activators according to the invention in prokaryotes without secretion, it is preferred to separate the inclusion bodies that form from the soluble cell particles separate, solubilize the inclusion bodies containing plasminogen activator by treatment with denaturing agents under reducing conditions, then derivatize with GSSG and renaturate the plasminogen activator by adding GSH and denaturing agents in non-denaturing concentration or L-arginine. Such methods for activating t-PA and derivatives from inclusion bodies are described, for example, in EP-A 0 219 874 and EP-A 0 241 022. However, other methods of obtaining the active protein from the inclusion bodies can also be used.
Vorzugsweise erfolgt die Aufreinigung der erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren in Anwesenheit von L-Arginin, insbesondere bei einer Arginin-Konzentration von 10 - 1000 mmol/1.The plasminogen activators according to the invention are preferably purified in the presence of L-arginine, in particular at an arginine concentration of 10-1000 mmol / l.
Die Abtrennung von Fremdproteinen erfolgt vorzugsweise durch Affinitätschromatographie und besonders bevorzugt über eine Adsorbersäule, an der ETI (Erythrina Trypsin Inhibitor) immobilisiert ist. Als Trägermaterial wird beispielsweise Sepharose® verwendet. Die Reinigung über eine ETI-Adsorbersäule hat den Vorteil, daß das ETI-Adsorbersäulenmaterial direkt aus dem konzentrierten Renaturierungsansatz sogar in Gegenwart von so hohen Argi- ninkonzentrationen wie 0,8 mol/1 beladen werden kann. Vorzugsweise erfolgt die Reinigung der erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren über eine ETI-Adsorbersäule in Gegenwart von 0,6 - 0,8 mol/1 Arginin. Die dabei verwendete Lösung hat vorzugsweise einen pH von über 7, besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 8,6.Foreign proteins are preferably separated off by affinity chromatography and particularly preferably via an adsorber column on which ETI (Erythrina Trypsin Inhibitor) is immobilized. Sepharose®, for example, is used as the carrier material. Cleaning via an ETI adsorber column has the advantage that the ETI adsorber column material can be loaded directly from the concentrated renaturation batch even in the presence of such high arginine concentrations as 0.8 mol / 1. The plasminogen activators according to the invention are preferably purified via an ETI adsorber column in the presence of 0.6-0.8 mol / 1 arginine. The solution used here preferably has a pH of more than 7, particularly preferably between 7.5 and 8.6.
Die Elution der erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren von der ETl-Säule erfolgt durch pH-Erniedrigung sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Arginin. Vorzugsweise liegt dabei der pH-Wert im sauren Bereich, besonders bevorzugt zwischen pH 4,0 und 5,5.The plasminogen activators according to the invention are eluted from the ETI column by lowering the pH both in the presence and in the absence of arginine. The pH is preferably in the acidic range, particularly preferably between pH 4.0 and 5.5.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine pharmazeutische Zusammensetzung, enthaltend ein erfindungsgemäßes thrombolytisch aktives Protein, wobei das Protein vorzugsweise als die einzige die thrombolytische Aktivität bewirkende Struktur die Proteasendomäne und gegebenenfalls die Kringel 2-Domäne des humanen Gewebsplasminogenaktivators enthält.Another object of the invention is a pharmaceutical composition containing a thrombolytically active protein according to the invention, the protein preferably containing the protease domain and optionally the Kringel 2 domain of the human tissue plasminogen activator as the only structure causing the thrombolytic activity.
Die erfindungsgemäß verwendeten Plasminogenaktivatoren können zur Herstellung von Therapeutika in einer dem Fachmann geläufigen Weise formuliert werden, wobei die erfindungsgemäßen Verbindungen üblicherweise mit einem pharmazeutisch verträglichen Träger kombiniert werden. Solche Zusammensetzungen enthalten typischerweise eine effektive Menge von 0,1 - 7 mgkg, vorzugsweise 0,7 - 5 mg/kg und besonders bevorzugt 1 - 3 mg/kg Körpergewicht als Dosis. Die therapeutischen Zusammensetzungen liegen üblicherweise als sterile, wäßrige Lösungen oder sterile, lösliche Trockenformulierungen wie Lyophilisate vor Die Zusammensetzungen enthalten üblicherweise eine geeignete Menge eines pharmazeutischen akzeptablen Salzes, mit der eine isotonische Lösung hergestellt wird Weiter können Puffer wie Argininpuffer, Phosphatpuffer zur Stabilisierung eines geeigneten pH-Wertes (vorzugsweise 5,5 - 7,5) verwendet werden Die Hohe der Dosierung der erfindungsgemaßen Verbindungen ist durch jeden Fachmann ohne weiteres zu ermitteln Sie hangt beispielsweise ab von der Art der Anwendung (Infusion oder Bolus) und der Dauer der Therapie. Aufgrund ihrer verlängerten Halbwertszeit (bezuglich des Abbaus in vivo) sind die erfindungsgemaßen Verbindungen besonders geeignet für eine Bolusanwendung (Einmalbolus, Mehrfachbolus) Eine geeignete Form für eine Bolusanwendung ist beispielsweise eine Ampulle, welche 25 - 1000 mg erfindungsgemaße Verbindung, eine Substanz, welche die Loslichkeit des Plasminogenaktivators verbessert (wie z B Arginin) und Puffer enthalt Die Anwendung erfolgt vorzugsweise intravenös, aber auch subkutan, intramuskulär oder intraarteriell Ebenso können erfindungsgemaße Plasminogenaktivatoren infundiert oder lokal appliziert werdenThe plasminogen activators used according to the invention can be formulated for the production of therapeutic agents in a manner familiar to the person skilled in the art, the compounds according to the invention usually being combined with a pharmaceutically acceptable carrier. Such compositions typically contain an effective one Amount of 0.1-7 mgkg, preferably 0.7-5 mg / kg and particularly preferably 1-3 mg / kg body weight as a dose. The therapeutic compositions are usually in the form of sterile, aqueous solutions or sterile, soluble dry formulations such as lyophilisates. The compositions usually contain a suitable amount of a pharmaceutically acceptable salt with which an isotonic solution is prepared. Buffers such as arginine buffer, phosphate buffer for stabilizing a suitable pH Value (preferably 5.5-7.5) can be used by any person skilled in the art to determine the dosage of the compounds according to the invention. It depends, for example, on the type of application (infusion or bolus) and the duration of the therapy. Because of their prolonged half-life (with respect to degradation in vivo), the compounds according to the invention are particularly suitable for a bolus application (single bolus, multiple bolus) .A suitable form for a bolus application is, for example, an ampoule which contains 25-1000 mg of the compound according to the invention, a substance which is soluble of the plasminogen activator improved (such as arginine) and buffer contained. The application is preferably intravenous, but also subcutaneously, intramuscularly or intraarterially. Plasminogen activators according to the invention can also be infused or applied locally
Die erfindungsgemaßen Verbindungen können als Mehrfachbolus (vorzugsweise als Doppel- bolus) angewendet werden Geeignete Zeitintervalle sind zwischen 20 und 180 Minuten, besonders bevorzugt ist ein Intervall zwischen 30 und 90 Minuten und ganz besonders ist ein Intervall zwischen 30 und 60 Minuten bevorzugt Darüber hinaus ist auch eine Gabe als Infusion über einen Zeitraum von 1 h - 2 Tage möglichThe compounds according to the invention can be used as a multiple bolus (preferably as a double bolus). Suitable time intervals are between 20 and 180 minutes, an interval between 30 and 90 minutes is particularly preferred and an interval between 30 and 60 minutes is particularly preferred administration as an infusion over a period of 1 h - 2 days is possible
Die erfindungsgemaßen Verbindungen eignen sich insbesondere zur Behandlung von allen thromboembolischen Erkrankungen, wie z B akuter Herzinfarkt, Hirninfarkt, Lungenembolie, tiefe Beinvenenthrombose, akuter arterieller Verschluß usw Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Verbindungen zur Behandlung von subchronischen thromboembolischen Erkrankungen, bei denen eine längere Thrombolyse durchgeführt werden muß, angewendetThe compounds according to the invention are particularly suitable for the treatment of all thromboembolic diseases, such as, for example, acute heart attack, cerebral infarction, pulmonary embolism, deep leg vein thrombosis, acute arterial occlusion, etc. The compounds according to the invention are particularly preferred for the treatment of subchronic thromboembolic diseases in which prolonged thrombolysis is carried out must be applied
Es ist bevorzugt, die erfindungsgemäßen Verbindungen in Kombination mit einem Hemmstoff der Gerinnung (Antikoagulans), wie z B Hepaπn und/oder einem Hemmstoff der Plattchenaggregation anzuwenden, wodurch die Gefaßoffhungswirkung bei geringen Nebenwirkungen gesteigert wird. Die Gabe von Antikoagulantien kann zeitgleich oder zeitversetzt zur Gabe der erfindungsgemaßen Verbindung erfolgen Ebenso bevorzugt ist der Zusatz von durchblutungsfbrdernden Stoffen oder die Mikrozirkulation verbessernde Stoffe Die folgenden Beispiele, Publikationen, das Sequenzprotokoll und die Abbildungen erläutern die Erfindung, deren Schutzumfang sich aus den Patentansprüchen ergibt, weiter. Die beschriebenen Verfahren sind als Beispiele zu verstehen, die auch noch nach Modifikationen den Gegenstand der Erfindung beschreiben.It is preferred to use the compounds according to the invention in combination with an inhibitor of coagulation (anticoagulant), such as, for example, hepan and / or an inhibitor of platelet aggregation, which increases the vascular effect with few side effects. The administration of anticoagulants can take place at the same time or after the administration of the compound according to the invention. Likewise preferred is the addition of substances which promote blood circulation or substances which improve the microcirculation The following examples, publications, the sequence listing and the illustrations further explain the invention, the scope of which is evident from the patent claims. The described methods are to be understood as examples which describe the subject matter of the invention even after modifications.
Unter "r-PA" ist im weiteren ein rekombinanter Plasminogenaktivator zu verstehen, der aus den Domänen K2 und P von humanem t-PA besteht. Die Herstellung solcher Plasminogenaktivatoren ist beispielsweise im US-Patent 5,223,256 beschrieben"R-PA" is further understood to mean a recombinant plasminogen activator which consists of the domains K2 and P of human t-PA. The production of such plasminogen activators is described, for example, in US Pat. No. 5,223,256
Unter r-PA (F274P, K277V) ist zu verstehen, daß im aus den Domänen K2 und P bestehenden Plasminogenaktivator Aminosäure 274 (F) durch Aminosäure P und Aminosäure 277 (K) durch Aminosäure V ersetzt wurden (Aminosaurenbezeichnung analog T J Harris (1987))Under r-PA (F274P, K277V) it is to be understood that in the plasminogen activator consisting of domains K2 and P, amino acid 274 (F) was replaced by amino acid P and amino acid 277 (K) by amino acid V (amino acid name analogous to TJ Harris (1987) )
Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Plasma-Clot-Penetrations- und Lysemodells Zur Vermeidung der durch Scherbeanspruchung hervorgerufenen Koagulation des Plasmas wurde der Druck durch eine Pufferkammer (schraffierter Bereich) erzeugt Die Vermischung des Puffers mit dem Plasma über dem Clot (punktierter Bereich) wurde durch Einbau einer Blasenfalle vermiedenFIG. 1 is a schematic representation of the plasma clot penetration and lysis model. In order to avoid the coagulation of the plasma caused by shear stress, the pressure was generated through a buffer chamber (hatched area). The mixing of the buffer with the plasma over the clot (dotted area) was carried out avoided by installing a bubble trap
1 : Pufferspeicher, 2. peristaltische Pumpe, 3 Blasenfalle, 4 Injektionsspritze für das Fibrinolytikum, 5: Pipettenspitze mit Clot (kreuzschraffierter Bereich), 6 Schlauchklemme, 7: Druckelement1: buffer tank, 2nd peristaltic pump, 3 bubble trap, 4 injection syringe for the fibrinolytic, 5: pipette tip with clot (cross-hatched area), 6 hose clamp, 7: pressure element
Figur 2 zeigt die Spaltung von r-PA (F274P, K277V) (A) bzw r-PA (B) durch Thrombm (Näheres s. Beispiel 8)FIG. 2 shows the cleavage of r-PA (F274P, K277V) (A) or r-PA (B) by thromboma (for more see Example 8)
Figur 3 zeigt die Spaltung von r-PA (F274P, K277V) (A) bzw r-PA (B) durch Plasmin (Näheres s. Beispiel 9)FIG. 3 shows the cleavage of r-PA (F274P, K277V) (A) or r-PA (B) by plasmin (for more details see Example 9)
Figur 4 zeigt die Spaltung von r-PA (P272V, F274P, K277V) durch Thrombin (Näheres s. Beispiel 10) Beispiel 1FIG. 4 shows the cleavage of r-PA (P272V, F274P, K277V) by thrombin (for more see Example 10) example 1
Rekombinante Herstellung der erfindungsgemäßen VerbindungenRecombinant preparation of the compounds according to the invention
a) Konstruktion des Expressionsplasmidsa) Construction of the expression plasmid
Das Ausgangsplasmid pA27fd, beschrieben in EP 0 382 174, enthält die folgenden Komponenten: tac-Promoter, lac-Operator-Region mit einem ATG- Startcodon, die kodierende Region für das t-PA-Mutein, bestehend aus Kringle 2-Domäne und der Proteasendomäne und den fd-Transkriptionsterminator. Der Ausgangsvektor stellt das Plasmid pkk 223-3 dar.The starting plasmid pA27fd, described in EP 0 382 174, contains the following components: tac promoter, lac operator region with an ATG start codon, the coding region for the t-PA mutein, consisting of the Kringle 2 domain and the Protease domain and the fd transcription terminator. The starting vector represents the plasmid pkk 223-3.
Zur Einführung der Mutationen wurde im wesentlichen die Methode von Morinaga et al., Biotechnology (1984) 636 durchgeführt. Zur Heteroduplexbildung werden aus pA27fd zwei geeignete Fragmente isoliert (z. B. Fragment A: das große BamHI-Fragment, Fragment B: der mit Pvu I linearisierte Vektor).The method of Morinaga et al., Biotechnology (1984) 636 was essentially used to introduce the mutations. For the formation of heteroduplex, two suitable fragments are isolated from pA27fd (eg fragment A: the large BamHI fragment, fragment B: the vector linearized with Pvu I).
In Tabelle 1 sind die verwendeten Oligonukleotide und die daraus resultierenden Mutationen aufgeführt.Table 1 lists the oligonucleotides used and the resulting mutations.
Der Heteroduplexansatz wurde zusammen mit dem Plasmid pUBS520 in E.coli transformiert (Brinkmann et al., Gene 85 (1989) 109). Die Transformanten wurden durch Zugabe von Ampicillin und Kanamycin (jeweils 50 ug/ml) zum Nährmedium selektioniert.The heteroduplex batch was transformed together with the plasmid pUBS520 into E. coli (Brinkmann et al., Gene 85 (1989) 109). The transformants were selected by adding ampicillin and kanamycin (50 µg / ml each) to the nutrient medium.
Die jeweils aus den Ansätzen resultierenden Plasmide sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.The plasmids resulting from the batches are also shown in Table 1.
b) Expression in E.colib) Expression in E. coli
Zur Überprüfung der Expressionsleistung wurde der E.coli mit dem jeweiligen Plasmid (siehe Tabelle 1) und pUBS520 in LB-Medium (Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, Cold Spring Harbor) in Gegenwart von Ampicillin und Kanamycin (jeweils 50 ug/ml) bis zu einer OD bei 550 nm von 0.4 angezüchtet. Die Expression wurde durch Zugabe von 5 mmol/1 IPTG initiiert. Die Kultur wurde für weitere 4 Stunden inkubiert. Im Anschluß daran wurden die E.coli Zellen durch Zentrifügation gesammelt und in Puffer resuspendiert ( 50 mmol/1 Tris- HC1 pH8, 50 mmol/1 EDTA); durch Beschallung wurde die Lyse der Zellen herbeigeführt. Durch erneute Zentrifügation wurden die unlöslichen Proteinfraktionen gesammelt und in oben genanntem Puffer durch Beschallung resuspendiert. Die Suspension wurde mit V* Volumen Auftragspuffer (250 mmol/1 Tris-HCl pH 6.8, 10 mmol/1 EDTA, 5% SDS, 5% Mercaptoethanol, 50% Glycerin und 0.005% Bromphenolblau) versetzt und mit Hilfe eines 12.5% SDS-Polyacrylamidgels analysiert. Als Kontrolle wurde die gleiche Präparation mit einer Kultur von E.coli mit den jeweiligen Plasmiden, die nicht mit IPTG induziert worden war, durchgeführt und im Gel aufgetrennt. In der Präparation der IPTG-induzierten Kultur kann man, nach Anfärben des Gels mit Coomassie Blue R250 (gelöst in 30% Methanol und 10% Essigsäure), eine deutliche Bande mit einem Molekulargewicht von etwa 40 kD erkennen; diese Bande ist in der Kontrollpräparation nicht vorhanden.To check the expression performance, the E. coli with the respective plasmid (see Table 1) and pUBS520 in LB medium (Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, Cold Spring Harbor) in the presence of ampicillin and kanamycin (50 μg / ml) grown up to an OD at 550 nm of 0.4. Expression was initiated by adding 5 mmol / 1 IPTG. The culture was incubated for an additional 4 hours. The E. coli cells were then collected by centrifugation and resuspended in buffer (50 mmol / 1 Tris-HC1 pH8, 50 mmol / 1 EDTA); the cells were lysed by sonication. The insoluble protein fractions were collected by centrifugation again and resuspended in the above-mentioned buffer by sonication. The suspension was coated with V * volume of application buffer (250 mmol / 1 Tris-HCl pH 6.8, 10 mmol / 1 EDTA, 5% SDS, 5% Mercaptoethanol, 50% glycerin and 0.005% bromophenol blue) were added and analyzed using a 12.5% SDS polyacrylamide gel. As a control, the same preparation was carried out with a culture of E. coli with the respective plasmids, which had not been induced with IPTG, and separated in the gel. In the preparation of the IPTG-induced culture, after staining the gel with Coomassie Blue R250 (dissolved in 30% methanol and 10% acetic acid), a clear band with a molecular weight of about 40 kD can be seen; this band is not present in the control preparation.
Weitere Schritte zur Herstellung der aktiven Verbindung entsprechen den Beispielen 2 und 3 der EP-A 0 382 174. Further steps for the preparation of the active compound correspond to Examples 2 and 3 of EP-A 0 382 174.
Tabelle 1Table 1
Figure imgf000019_0001
Figure imgf000019_0001
1) SEQIDNO 91) SEQIDNO 9
2) SEQIDNO 102) SEQIDNO 10
3) SEQIDNO II3) SEQIDNO II
4) SEQIDNO 12 4) SEQIDNO 12
Beispiel 2Example 2
In vivo CharakterisierungIn vivo characterization
Zur Prüfung der thrombolytischen Potenz und Effizienz der erfindungsgemaßen Proteine wurde das von D. Collen (J. Clin Invest 71 (1983) 368-376) etablierte Kaninchenmodell der Halsvenenthrombolyse angewandt Dabei wurde bei den Tieren in der Halsvene ein radioaktiv markierter Thrombus erzeugt. Die Tiere wurden mit 100 IU/kg Heparin subkutan antikoagu- liert. Alteplase (rekombinanter Wildtyp-Gewebsplasminogenaktivator, "t-PA", kommerziell erhältlich als Actilyse® von der Firma Thomae, Biberach, Deutschland), das in Beispiel 1 beschriebene Protein, Streptokinase (kommerziell erhaltlich als Streptase® von der Firma Behring, Marburg, Deutschland) oder Losungsmittel (0,2 M Argininphosphatpuffer) wurden den Kaninchen intravenös verabreichtTo test the thrombolytic potency and efficiency of the proteins according to the invention, the rabbit model of neck vein thrombolysis established by D. Collen (J. Clin Invest 71 (1983) 368-376) was used. A radiolabelled thrombus was generated in the animals in the neck vein. The animals were subcutaneously anticoagulated with 100 IU / kg heparin. Alteplase (recombinant wild-type tissue plasminogen activator, "t-PA", commercially available as Actilyse® from Thomae, Biberach, Germany), the protein described in Example 1, streptokinase (commercially available as Streptase® from Behring, Marburg, Germany ) or solvents (0.2 M arginine phosphate buffer) were administered intravenously to the rabbits
Die Placebo-Gruppe erhielt eine intravenöse Einmalbolus-Injektion von 1 mg/kg Losungsmittel Die Alteplase-Gruppe erhielt eine Gesamtdosis von 1 ,45 mg/kg intravenös verabreicht, davon 0,2 mg/kg als Anfangsbolusinjektion, 0,75 mg/kg als 30-mιnutige Infusion, direkt gefolgt von 0,5 mg/kg als 60-minutige Dauerinfusion (Gesamtinfusion 90 min.). Die Strepto- kinase-Gruppe erhielt eine 60-minütige intravenöse Infusion von 64 000 IU/kg Die Gruppe mit dem erfindungsgemaßen Protein erhielt eine intravenöse Einmalbolus-Injektion Für Alteplase und Streptokinase sind dies anerkannte StandardregelnThe placebo group received an intravenous single bolus injection of 1 mg / kg solvent. The Alteplase group received a total dose of 1.45 mg / kg intravenously, of which 0.2 mg / kg as an initial bolus injection and 0.75 mg / kg as 30 minute infusion, followed directly by 0.5 mg / kg as a 60 minute continuous infusion (total infusion 90 minutes). The streptokinase group received a 60-minute intravenous infusion of 64,000 IU / kg. The group with the protein according to the invention received an intravenous single bolus injection. These are recognized standard rules for Alteplase and streptokinase
Zwei Stunden nach Beginn der Therapie wurde der Restthrombus entfernt und das Ausmaß der Thrombusauflosung (Thrombolyse) mittels der Abnahme der Radioaktivität im Thrombus bestimmt. Blutproben zur Gewinnung von Plasma wurden vor Therapie und zwei Stunden nach Therapiebeginn abgenommen Die aktivierte Thromboplastinzeit wurde mittels Standardverfahren gemessen Außerdem wurde der Blutverlust aufgrund der thrombolytischen Therapie quantifiziert. Hierzu wurde vor Gabe der Thrombolytika den Tieren auf dem Oberschenkel mit Hilfe einer Schablone und eines Skalpells ein definierter Hautschnitt von 4 cm Lange und 0,3 cm Tiefe zugefugt Die dabei entstehende Blutung kam durch die naturliche Gerinnung zum Stillstand Nach Beginn der Therapie wurde auf die Wunde ein Schwamm gelegt, der das Blut aus der durch die Thrombolyse neu ausgebrochenen Blutung aufsog Durch Wiegen des Schwammes (nach Abzug des Eigenwichtes) wurde die Menge des ausgetretenen Blutes gemessen und so das Ausmaß der Blutungsnebenwirkung beschπeben Sowohl Alteplase als auch die erfindungsgemäßen Proteine von Beispiel 1 sind thrombolytisch hochaktive Substanzen und lösten im Vergleich zur Lösungsmittelkontrolle die Thromben signifikant auf.Two hours after the start of therapy, the residual thrombus was removed and the extent of the thrombus dissolution (thrombolysis) was determined by means of the decrease in radioactivity in the thrombus. Blood samples for obtaining plasma were taken before therapy and two hours after the start of therapy. The activated thromboplastin time was measured using standard methods. Blood loss due to thrombolytic therapy was also quantified. Before the thrombolytics were administered, a defined skin incision of 4 cm long and 0.3 cm deep was made to the animals on the thigh with the aid of a template and a scalpel.The resulting bleeding came to a standstill as a result of natural coagulation A sponge was placed on the wound, which soaked up the blood from the bleeding newly started by thrombolysis. By weighing the sponge (after deducting its own weight), the amount of blood leaked was measured, thus describing the extent of the bleeding side effect Both Alteplase and the proteins according to the invention from Example 1 are thrombolytically highly active substances and, compared to solvent control, significantly dissolved the thrombi.
Beispiel 3Example 3
Vergleich der Clot-Lyse-AktivitätComparison of clot lysis activity
a) Durchführung des Clot-Lyse-Assaysa) Carrying out the clot lysis assay
Im Clot-Lyse-Assay wurde die Aktivität von t-PA und der rekombinanten Proteine von Beispiel 1 bestimmt.The activity of t-PA and the recombinant proteins of Example 1 was determined in the clot lysis assay.
Die Probe wird durch Zugabe von Puffer (0,06 M Na2HPÜ4, pH 7,4, 5 mg/ml BSA (Rinderserumalbumin), 0,01% Tween® 80) auf die jeweils benötigte Proteinkonzentration eingestellt. 0, 1 ml der Probe wurden mit 1 ml Human-Fibrinogen-Lösung (IMCO) (2 mg/ml 0,006 M Na2HPθ4, pH 7,4, 0,5 mg/ml BSA, 0,01% Tween® 80) versetzt und 5 min. bei 37°C inkubiert. Anschließend wurden jeweils 100 μl einer Plasminogenlösung (lO IU/ml 0,06 M Na2HPO43Pθ4, pH 7,4, 0,5 mg/ml BSA, 0,01% Tween® 80) und einer Thrombin- lösung (30 U/ml 0,06 M Na2HPO , pH 7,4, 0,5 mg/ml BSA, 0,01% Tween® 80) hinzugegeben und der Testansatz erneut bei 37°C inkubiert. Nach zwei Minuten wird eine Teflon® - Kugel auf den Fibrin-Clot aufgelegt und die Zeit gestoppt, bis zu der die Kugel den Boden des Test-Röhrchens erreicht hat.The sample is adjusted to the respectively required protein concentration by adding buffer (0.06 M Na2HPÜ4, pH 7.4, 5 mg / ml BSA (bovine serum albumin), 0.01% Tween® 80). 0.1 ml of the sample was mixed with 1 ml of human fibrinogen solution (IMCO) (2 mg / ml 0.006 M Na2HP04, pH 7.4, 0.5 mg / ml BSA, 0.01% Tween® 80) and 5 min. incubated at 37 ° C. Then 100 μl each of a plasminogen solution (10 IU / ml 0.06 M Na 2 HPO 4 / Η 3 PO 4, pH 7.4, 0.5 mg / ml BSA, 0.01% Tween® 80) and a thrombin solution (30 U / ml 0.06 M Na 2 HPO, pH 7.4, 0.5 mg / ml BSA, 0.01% Tween® 80) was added and the test mixture was incubated again at 37 ° C. After two minutes, a Teflon® ball is placed on the fibrin clot and the time until the ball has reached the bottom of the test tube.
b) Bestimmung der Aktivität im dynamischen Plasmamodellb) Determination of the activity in the dynamic plasma model
In diesem dynamischen Plasmamodell werden die erfindungsgemäßen Substanzen unter Bedingungen, die den in vivo Bedingungen ziemlich ähnlich sind, untersucht. Die Substanzen werden in das Plasma über dem Clot gegeben, unter Einwirkung eines dem durch den Herzschlag verursachten Druck ähnelnden peristaltischen Druckes.In this dynamic plasma model, the substances according to the invention are investigated under conditions which are quite similar to the in vivo conditions. The substances are placed in the plasma over the clot under the influence of a peristaltic pressure similar to the pressure caused by the heartbeat.
200 μl Citratplasma wurden mit 20 μl einer 0,25 mol/1 CaCl2-Lösung gemischt und bei 37°C inkubiert. 0,16 U Thrombin wurden hinzugefügt und die Mischung in eine 1 ml-Pipettenspitze (Eppendorff, Hamburg, BRD) gegeben. Die Pipettenspitze wurde 2 min. bei 23°C vertikal gelagert, 60 min. in 0,01 mol/1 Tris/HCl, pH 7,4, 0,15 mol/1 NaCl2, 0,025 mol/1 CaCl2, 0,01% Tween® 80 inkubiert und in den Clot-Lyse-Apparat gegeben. Die Clot-Lyse-Aktivität wurde in einem aus elastischen Schläuchen zusammengebauten Schaltsystem (Figur 1) bestimmt. Der Durchfluß wird durch eine peristaltische Pumpe erzeugt und in zwei parallele Zweige aufge- teilt. Zweig A enthält die mit dem Plasma-Clot gefüllte 1 ml-Pipettenspitze, welche diesen Zweig verschließt. Zweig B ist eine zu Zweig A parallel verlaufende blinde Leitung. Der Druck wurde mittels einer Schlauchklemme in Zweig B auf 10 mbar eingestellt. Plasma (1 ml) wurde auf den Clot gegeben. Die Pumpe wurde eingeschaltet und die Stabilität eines jeden Clots 15 Minuten überprüft. Das Fibrinolytikum (Plasma-Endkonzentration zwischen 0,5 und 10 und 20 μg/ml für die Proteine von Beispiel 1 bzw. CHO-t-PA) wurde mittels einer 1 ml- Tuberkulinspritze mit einer hypodermatischen Nadel zur intramuskulären Injektion (Braun, Melsungen, BRD) vorsichtig in das Plasma injiziert. Die Clot-Lyse-Zeit wurde errechnet als Zeitdifferenz zwischen der Zugabe des fibrinolytischen Enzyms und dem Druckabfall auf 50% des Wertes vor Zugabe des Fibrinolytikums. Der Druck wurde mittels eines wasser-geeichten piezoelektrischen Druckerkennungssystems bestimmt und mittels eines Computer-gestützten Dokumentationsprogramms dokumentiert.200 μl of citrate plasma were mixed with 20 μl of a 0.25 mol / 1 CaCl2 solution and incubated at 37 ° C. 0.16 U thrombin was added and the mixture was placed in a 1 ml pipette tip (Eppendorff, Hamburg, FRG). The pipette tip was 2 min. stored vertically at 23 ° C, 60 min. incubated in 0.01 mol / 1 Tris / HCl, pH 7.4, 0.15 mol / 1 NaCl2, 0.025 mol / 1 CaCl2, 0.01% Tween® 80 and added to the clot-lysis apparatus. The clot lysis activity was determined in a switching system assembled from elastic tubes (FIG. 1). The flow is generated by a peristaltic pump and split into two parallel branches. Splits. Branch A contains the 1 ml pipette tip filled with the plasma clot, which closes this branch. Branch B is a blind line running parallel to branch A. The pressure was set to 10 mbar using a hose clamp in branch B. Plasma (1 ml) was added to the clot. The pump was turned on and the stability of each clot checked for 15 minutes. The fibrinolytic (final plasma concentration between 0.5 and 10 and 20 μg / ml for the proteins of Example 1 or CHO-t-PA) was injected using a 1 ml tuberculin syringe with a hypodermic needle for intramuscular injection (Braun, Melsungen, FRG) carefully injected into the plasma. The clot lysis time was calculated as the time difference between the addition of the fibrinolytic enzyme and the drop in pressure to 50% of the value before the addition of the fibrinolytic. The pressure was determined using a water-calibrated piezoelectric pressure detection system and documented using a computer-aided documentation program.
c) Clotdurchdringung im statischen Modellc) Clot penetration in the static model
800 μl humanes Citratplasma (gesunder Spender) werden gemischt mit 75 μl Ca-Puffer (50 mmol/l Tris/HCl, pH 7,2, 0,25 mol/1 CaCl2), 20 μl Gelatinelösung (10 % w/v) in 0,9 % NaCl) und 100 ml Thrombinlösung (8 U/ml, 0,05 mol/1 Natriumcitrat/HCl, pH 6,5, 0,15 mol/1 NaCl). 800 μl dieser Mischung werden vorsichtig in eine 2 ml-Säule (Pierce, Rockfort, EL, USA) transferiert. Durch Inkubation für drei Stunden bei 37°C bildet sich ein Plasmaclot. 2 ml Puffer (0,008 mol/1 Na2HPO4, 0,001 mol/1 KH2PO4, 0,003 mol/1 KC1, 0, 137 mol/1 NaCl, 0,1 % Rinderserumalbumin, 0,01 % Tween® 80) werden mit dem Plasminogenaktivator, der zuvor mit Glu-Gly-Arg-Chlormethylketon inhibiert wurde, auf die gewünschten Konzentrationen (0, 0,5, 1, 2 und 3 μg/ml) eingestellt und 1 ml dieser Lösung auf die Oberfläche des Clots aufgetragen. Der restliche Puffer wird verworfen. Die Oberfläche des Clots wird mit 2 ml PBS-Puffer (0,008 mol/1 Na HPO , 0,001 mol 1 KH2PO4, 0,003 mol/1 KC1 und 0,137 mol/1 NaCl) gewaschen und das Protein fixiert durch Zugabe von 2 ml Glutardialdehyd-Lösung in PBS. Anschließend wird die Clotoberfläche mit 2 ml 50 mmol/1 Tris/HCl, pH 8,0 gewaschen und mit 1 ml Peroxidase markierten polyklonalen Antikörpern gegen t-PA (250 mU/ml) inkubiert. Nach Waschen des Clots mit 1 ml PBS wird das Antikörper-gebundene Protein durch Inkubation mit 3-Amino-9-ethylcarbazol bestimmt, welches durch Peroxidase in eine unlösliche rote Farbe umgewandelt wird.800 μl human citrate plasma (healthy donor) are mixed with 75 μl Ca buffer (50 mmol / l Tris / HCl, pH 7.2, 0.25 mol / 1 CaCl 2 ), 20 μl gelatin solution (10% w / v) in 0.9% NaCl) and 100 ml thrombin solution (8 U / ml, 0.05 mol / 1 sodium citrate / HCl, pH 6.5, 0.15 mol / 1 NaCl). 800 μl of this mixture are carefully transferred into a 2 ml column (Pierce, Rockfort, EL, USA). A plasma clot is formed by incubation for three hours at 37 ° C. 2 ml buffer (0.008 mol / 1 Na 2 HPO 4 , 0.001 mol / 1 KH 2 PO 4 , 0.003 mol / 1 KC1, 0, 137 mol / 1 NaCl, 0.1% bovine serum albumin, 0.01% Tween® 80) are adjusted to the desired concentrations (0, 0.5, 1, 2 and 3 μg / ml) with the plasminogen activator, which was previously inhibited with Glu-Gly-Arg-chloromethyl ketone, and 1 ml of this solution is applied to the surface of the clot . The remaining buffer is discarded. The surface of the clot is washed with 2 ml PBS buffer (0.008 mol / 1 Na HPO, 0.001 mol 1 KH 2 PO 4 , 0.003 mol / 1 KC1 and 0.137 mol / 1 NaCl) and the protein is fixed by adding 2 ml glutardialdehyde Solution in PBS. The clot surface is then washed with 2 ml of 50 mmol / 1 Tris / HCl, pH 8.0 and incubated with 1 ml of peroxidase-labeled polyclonal antibodies against t-PA (250 mU / ml). After washing the clot with 1 ml of PBS, the antibody-bound protein is determined by incubation with 3-amino-9-ethylcarbazole, which is converted into an insoluble red color by peroxidase.
Erfindungsgemäße Plasminogenaktivatoren werden nicht an der Oberfläche des Clots konzentriert, sondern dringen in den Clot ein und verteilen sich gleichmäßig. Die Intensität des immunologisch gefärbten Teils des Clots nimmt mit zunehmender Konzentration der erfindungsgemäßen Plasminogenaktivatoren im Plasma zuPlasminogen activators according to the invention are not concentrated on the surface of the clot, but penetrate into the clot and are distributed evenly. The intensity of the immunologically colored part of the clot increases with increasing concentration of the plasminogen activators according to the invention in the plasma
Beispiel 4Example 4
Vergleich der FibrinbindungComparison of fibrin binding
In diesem Beispiel werden die thrombolytisch aktiven Proteine von Beispiel 1 auf ihre Fähigkeit geprüft, an Fibrin zu binden, und bezuglich dieser Eigenschaft auch mit Alteplase verglichenIn this example, the thrombolytically active proteins from Example 1 are tested for their ability to bind to fibrin and compared with this property also with Alteplase
Proben von Alteplase und eines erfindungsgemaßen Proteins wurden als Losungen von 1,5 μg Protein ml hergestellt Anschließend wurden Proben (100 ul) des thrombolytisch aktiven Proteins jeweils mit 770 μl Puffer (0,05 M Tris/HCl, pH 7,4, 0, 15 NaCl, 0,01% Tween® 80), 10 μl Rinderserumalbumin-Losung (100 mg/ml), 10 μl Aprotinin (3,75 mg/ml), 10 μl Rinderthrombin (Konzentration 100 U/ml) und steigenden Mengen von Fibrinogen (10 μg/ml bis 300 μg/ml) gemischt. Sämtliche Losungen waren waßng Es ist bekannt, daß Thrombin Fibrinogen in einen unlöslichen Fibrin-Clot überfuhrtSamples of Alteplase and a protein according to the invention were prepared as solutions of 1.5 μg protein ml. Samples (100 μl) of the thrombolytically active protein were then each prepared with 770 μl buffer (0.05 M Tris / HCl, pH 7.4, 0, 15 NaCl, 0.01% Tween® 80), 10 μl bovine serum albumin solution (100 mg / ml), 10 μl aprotinin (3.75 mg / ml), 10 μl bovine thrombin (concentration 100 U / ml) and increasing amounts of Fibrinogen (10 μg / ml to 300 μg / ml) mixed. All solutions were water. It is known that thrombin converts fibrinogen into an insoluble fibrin clot
Die Komponenten wurden gemischt und eine Stunde bei 37°C inkubiert Anschließend wurde der Überstand durch Zentrifügation vom Fibrin-Clot abgetrennt ( 15 Minuten, 13.000 UPM, bei 4°C) und die Menge des im Überstand vorhandenen Plasminogenaktivator-Proteins durch einen Standard-ELISA bestimmtThe components were mixed and incubated at 37 ° C for one hour. The supernatant was then separated from the fibrin clot by centrifugation (15 minutes, 13,000 rpm, at 4 ° C) and the amount of plasminogen activator protein present in the supernatant was determined by a standard ELISA certainly
Beispiel 5Example 5
Vergleich der plasminogenolytischen Aktivität und der StimulierbarkeitComparison of plasminogenolytic activity and stimulability
Eine bekannte Verfahrensweise zur Bestimmung der Stimulierbarkeit der plasminogenolytischen Aktivität ist von Verheijen et al in Thromb Haemost 48 (1982) 266-269 beschriebenA known procedure for determining the stimulability of plasminogenolytic activity is described by Verheijen et al in Thromb Haemost 48 (1982) 266-269
Die als Stimulator wirkenden Fibrinogenfragmente wurden hergestellt durch Behandlung von Human-Fibrinogen mit Cyanogenbromid (l g Human-Fibπnogen, 1,3 g CNBr in 100 ml Wasser) in 70% v/v Ameisensaure über einen Zeitraum von 17 Stunden bei Raumtemperatur, mit anschließender Dialyse gegen destilliertes WasserThe fibrinogen fragments acting as a stimulator were produced by treating human fibrinogen with cyanogen bromide (lg human fibrinogen, 1.3 g CNBr in 100 ml water) in 70% v / v formic acid over a period of 17 hours at room temperature, followed by dialysis against distilled water
Bei der Durchführung des Assays wurden 5 ng/nl t-PA bzw eine äquivalente Konzentration der Proteine von Beispiel 1 inkubiert in 1 ml 0,1 mol/1 Tris/HCl (pH 7,5), enthaltend 0,1% v/v Tween® 80, 0,13 μmol/1 Glu-Plasminogen, 0,3 mmol Substrat S2251 (chromogenes Substrat H-D-Val-Leu-Lys-p-Nitroanilide HCl) und 120 μg/ml Fibrinogenfragmente. Die Mischungen wurden zwei Stunden bei 25°C inkubiert und die Absorptionsrate bei 405 nm ohne Unterbrechung der Reaktion gegen Kontroll-Leerwerte gemessen. Gemessen wurde die Spaltung des chromogenen Substrats S2251, als Maß für die plasminogenolytische Aktivität des Enzyms. Die Stimulierbarkeit errechnet sich als Aktivität mit Fibrinogenfragmenten geteilt durch die Aktivität ohne Fibrinogenfragmente.When carrying out the assay, 5 ng / ml t-PA or an equivalent concentration of the proteins from Example 1 were incubated in 1 ml 0.1 mol / 1 Tris / HCl (pH 7.5), containing 0.1% v / v Tween® 80, 0.13 μmol / 1 Glu-Plasminogen, 0.3 mmol substrate S2251 (chromogenic substrate HD-Val-Leu-Lys-p-nitroanilide HCl) and 120 μg / ml fibrinogen fragments. The mixtures were incubated for two hours at 25 ° C. and the absorption rate at 405 nm was measured without interrupting the reaction against control blank values. The cleavage of the chromogenic substrate S2251 was measured as a measure of the plasminogenolytic activity of the enzyme. The stimulability is calculated as the activity with fibrinogen fragments divided by the activity without fibrinogen fragments.
Jeweils 25 μl der Probe, entsprechend vorverdünnt mit 0,1 mol/1 Tris, pH 7,5, 0.15% Tween® 80, werden in ein "well" einer Mikrotiterplatte pipettiert Anschließend werden 200 μl Reagenzmischung hinzugegeben und die Extinktion bei 405 nm über einen Zeitraum von 2 h gegen den Leerwert bestimmt (25 μl, 0,1 mol/1 Tris, pH 7,5, 0, 15% Tween® 80 mit 200 μl Reagenzmischung) .In each case 25 μl of the sample, correspondingly prediluted with 0.1 mol / 1 Tris, pH 7.5, 0.15% Tween® 80, are pipetted into a “well” of a microtiter plate. Then 200 μl of reagent mixture are added and the absorbance above 405 nm a period of 2 h was determined against the blank value (25 μl, 0.1 mol / 1 Tris, pH 7.5, 0.15% Tween® 80 with 200 μl reagent mixture).
Eprobe = (EProbe t ~ EBV t) - (EProbe 0 - EB V o)Eprobe = ( E Probe t ~ E BV t) - ( E Probe 0 - E BV o)
I-Probe t = Probenwert nach 2 h BV t = Reagenzienleerwert nach 2 hI sample t = sample value after 2 h BV t = reagent blank after 2 h
I-Probe 0 = Probenwert zum Zeitpunkt t = 0I-sample 0 = sample value at time t = 0
EBV 0 ~ Reagenzienleerwert zum Zeitpunkt t = 0 E BV 0 ~ reagent blank at time t = 0
Reagenzmischung :Reagent mixture:
5 ml Testpuffer (0, 1 mol/1 Tris, pH 7,5, 0, 15% Tween® 80)5 ml test buffer (0.1 mol / 1 Tris, pH 7.5, 15% Tween® 80)
1 ml t-PA Stimulator (1 mg/ml Bromcyanfragmente von Human-Fibrinogen)1 ml t-PA stimulator (1 mg / ml cyanogen bromide fragments from human fibrinogen)
1 ml Substratlösung (3 mmol/1 S2251, H-D-Val-Leu-Lys-pNA, Chromogenix, Moelndal,1 ml substrate solution (3 mmol / 1 S2251, H-D-Val-Leu-Lys-pNA, Chromogenix, Moelndal,
SE)SE)
1 ml Plasminogenlösung (7 U/ml Plasminogen, Boehringer Mannheim GmbH)1 ml plasminogen solution (7 U / ml plasminogen, Boehringer Mannheim GmbH)
Berechnung des Stimulationsfaktors:Calculation of the stimulation factor:
Zur Berechnung des Stimulationsfaktors wird die Aktivität in Gegenwart des t-PA Stimulators durch die Aktivität in Abwesenheit des t-PA Stimulators dividiert. Die Verdünnung soll jeweils so sein, daß in beiden Präparationen eine annähernd gleiche Extinktion erzielt wirdTo calculate the stimulation factor, the activity in the presence of the t-PA stimulator is divided by the activity in the absence of the t-PA stimulator. The dilution should be such that an almost identical absorbance is achieved in both preparations
Der Reaktionsmischung ohne t-PA Stimulator wird anstatt 1 ml t-PA Stimulator 1 ml H2O zugegeben1 ml H 2 O is added to the reaction mixture without t-PA stimulator instead of 1 ml t-PA stimulator
Die Aktivitätsmessung erfolgt in gleicher Weise sowohl in Abwesenheit wie in Gegenwart des Stimulators. Der Stimulationsfaktor F wird wie folgt berechnet EProbe mit Stimulator x VerdünnungProbe -mit stimulatorThe activity is measured in the same way both in the absence and in the presence of the stimulator. The stimulation factor F is calculated as follows E sample with stimulant x V he d ünnung Pro be -with stimulator
F = EProbe ohne Stimulator x VerdünnungProbe ohne StimulatorF = E x Stimulator sample without dilution Pro b e without stimulator
Die spezifische Aktivität ist der Quotient aus plasminogenolytischer Aktivität (KU/ml) und Proteinkonzentration (mg/ml).The specific activity is the quotient of plasminogenolytic activity (KU / ml) and protein concentration (mg / ml).
Beispiel 6Example 6
Bolusinjektion der rekombinanten Proteine von Beispiel 1 des Gewebsplasminogen- Aktivators induziert eine wirksame und sichere Thrombolyse in einem Hundemodell der KoronarthromboseBolus injection of the recombinant proteins of Example 1 of the tissue plasminogen activator induces an effective and safe thrombolysis in a dog model of coronary thrombosis
Die Thrombolyse, durch die in E.coli produzierten Proteine von Beispiel 1 können in einem Hundemodell einer durch elektrische Stimulation induzierten Thrombose der linken Herzkranzarterie evaluiert werden.The thrombolysis by the proteins of Example 1 produced in E. coli can be evaluated in a dog model of thrombosis of the left coronary artery induced by electrical stimulation.
Beispiel 7Example 7
Bestimmung der amidolytischen AktivitätDetermination of amidolytic activity
Zur Bestimmung der amidolytischen Aktivität werden 200 ml Puffer (0, 1 mol 1 Tris/HCl, pH 7,5, 0,15 % Tween® 80) und 200 μl der Plasminogenaktivatorlösung (verdünnt mit Puffer auf eine Konzentration von 1 - 12 μg/ml) für 5 Minuten bei 37°C inkubiert. Die Bestimmung wird gestartet zur Zugabe von 200 μl S2288 (6 mmol/1, H-D-Ile-Pro-Arg-P-Nitroanilindihy- drochlorid, Kabi Vitrum, Schweden). Das S2288-Substrat wurde vorequilibriert bei 37°C. Die amidolytische Aktivität wird berechnet aus der Zunahme der Extinktion bei 405 nm innerhalb der ersten 2,5 Minuten, bei einem Extinktionskoeffizient für p-Nitroanilin von 9750 1/mol/cm.To determine the amidolytic activity, 200 ml of buffer (0.1 mol 1 Tris / HCl, pH 7.5, 0.15% Tween® 80) and 200 μl of the plasminogen activator solution (diluted with buffer to a concentration of 1-12 μg / ml) incubated for 5 minutes at 37 ° C. The determination is started for the addition of 200 μl S2288 (6 mmol / l, H-D-Ile-Pro-Arg-P-nitroaniline dihydrochloride, Kabi Vitrum, Sweden). The S2288 substrate was pre-equilibrated at 37 ° C. The amidolytic activity is calculated from the increase in extinction at 405 nm within the first 2.5 minutes, with an extinction coefficient for p-nitroaniline of 9750 1 / mol / cm.
Beispiel 8Example 8
Spaltung von r-PA (F274P, K277V) durch ThrombinCleavage of r-PA (F274P, K277V) by thrombin
1. Durchführung1. Implementation
Jeweils 44 μg r-PA (F274P, K277V) und r-PA (Referenz) wurden 15 min bei 37 °C vorinku- biert und mit den unten angebenen Einheiten an Human-Thrombin (Sigma), das ebenfalls 15 min bei 37 °C vorinkubiert wurde, gemischt und 30 min bei 37 °C inkubiert. Anschließend wurden die Proben im Verhältnis 1 :1 (v/v) mit SDS-Proben-Puffer (0.125 mol 1 Tris/HCl, pH 8.8, 4.6 % (w/v) SDS, 4 mol/1 Harnstoff, 0.1 % Bromphenolblau, 0.3 mol/1 Dithioerythritol) gemischt, 3 min bei 95°C inkubiert und über SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysiert.In each case 44 μg r-PA (F274P, K277V) and r-PA (reference) were preincubated for 15 min at 37 ° C and with the units specified below on human thrombin (Sigma), which was also 15 min at 37 ° C was pre-incubated, mixed and incubated at 37 ° C for 30 min. The samples were then 1: 1 (v / v) with SDS sample buffer (0.125 mol 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol / 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol) mixed, incubated for 3 min at 95 ° C and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
2. Ergebnis2. Result
Die Spaltung von r-PA (F274P, K277V) durch Thrombin ist in Figur 2 dargestellt. Die Daten zeigen, daß r-PA (F274P, K277V) durch steigende Mengen an Thrombin vollständig in die zweikettige Form überführt wird. Die Protease- und Kringle 2-Domänen des durch Thrombin gespaltenen r-PA (F274P, K277V) laufen in der gleichen Höhe wie die entsprechenden Domänen der durch Plasmin- Verdau hergestellten zweikettigen Form von r-PA (r-PA (tc)).The cleavage of r-PA (F274P, K277V) by thrombin is shown in FIG. 2. The data show that r-PA (F274P, K277V) is completely converted into the two-chain form by increasing amounts of thrombin. The protease and kringle 2 domains of thrombin-cleaved r-PA (F274P, K277V) run at the same level as the corresponding domains of the two-chain form of r-PA (r-PA (tc)) produced by plasmin digestion.
Im Gegensatz zu r-PA (F274P, K277V) (A) wird das als Referenz mitgeführte r-PA (B) unter den beschriebenen Bedingungen nicht durch Thrombin gespalten.In contrast to r-PA (F274P, K277V) (A), r-PA (B), which is carried as a reference, is not cleaved by thrombin under the conditions described.
A:A:
Spur l Molekulargewichtsstandard Spur 2 r-PALane 1 molecular weight standard Lane 2 r-PA
** Spur 3 r-PA (tc) Spur 4 r-PA (F274P, K277V) Spur 5 r-PA (F274P, K277V) + Thrombinpuffer Spur 6 r-PA (F274P, K277V) + 0.055 NIH-Einheiten Thrombin Spur 7 r-PA (F274P, K277V) + 0.55 NIH-Einheiten Thrombin Spur 8 r-PA (F274P, K277V) + 2.74 NIH-Einheiten Thrombin Spur 9 Thrombin (5 NTH-Einheiten)** lane 3 r-PA (tc) lane 4 r-PA (F274P, K277V) lane 5 r-PA (F274P, K277V) + thrombin buffer lane 6 r-PA (F274P, K277V) + 0.055 NIH units thrombin lane 7 r-PA (F274P, K277V) + 0.55 NIH units thrombin lane 8 r-PA (F274P, K277V) + 2.74 NIH units thrombin lane 9 thrombin (5 NTH units)
**
Spur 10: MolekulargewichtsstandardLane 10: molecular weight standard
B:B:
Spur l Molekulargewichtsstandard Spur 2 r-PA Spur 3 r-PA (tc)** Spur 4 r-PA + Thrombinpuffer Spur 5 r-PA + 0.055 NTH-Einheiten Thrombin Spur 6 r-PA + 0.55 NIH-Einheiten Thrombin Spur 7 r-PA + 2.74 NIH-Einheiten Thrombin Spur 8 Thrombin (5 NTH-Einheiten) Spur 9 Molekulargewichtsstandard *) Molekulargewichtsstandard: Lysozym (14.307 Da), Sojabohnen-Trypsininhibitor (20.100 Da), Triosephosphatisomerase (26.626 Da), Aldolase (39.212 Da), Glutamatdehydrogenase (55.562 Da), Fructose-6-Phosphat-Kinase (85.204 Da), ß-Galactosidase (116.353 Da), α-2- Macroglobulin (170.000 Da).Lane 1 molecular weight standard Lane 2 r-PA Lane 3 r-PA (tc) ** Lane 4 r-PA + thrombin buffer Lane 5 r-PA + 0.055 NTH units thrombin Lane 6 r-PA + 0.55 NIH units thrombin Lane 7 r -PA + 2.74 NIH units thrombin lane 8 thrombin (5 NTH units) lane 9 molecular weight standard *) Molecular weight standard: lysozyme (14,307 Da), soybean trypsin inhibitor (20,100 Da), triose phosphate isomerase (26,626 Da), aldolase (39,212 Da), glutamate dehydrogenase (55,562 Da), fructose-6-phosphate kinase (85,204 Da), ß- Galactosidase (116,353 Da), α-2 macroglobulin (170,000 Da).
**) r-PA (tc): zweikettige Form von r-PA, die durch Inkubation von r-PA mit Plasmin gewonnen wurde.**) r-PA (tc): two-chain form of r-PA, which was obtained by incubating r-PA with plasmin.
Beispiel 9Example 9
Spaltung von r-PA (F274P, K277V) durch PlasminCleavage of r-PA (F274P, K277V) by plasmin
1. Durchführung1. Implementation
Jeweils 25 μg r-PA (F274P, K277V) und r-PA (Referenz) wurden 15 min bei 37 °C vorinku- biert und mit den unten angebenen Einheiten an Plasmin (human), das ebenfalls 15 min bei 37 °C vorinkubiert wurde, gemischt und 10 min bei 37 °C inkubiert Anschließend wurden die Proben im Verhältnis 1: 1 (v/v) mit SDS-Proben-Puffer (0 125 mol/1 Tris/HCl, pH 8.8, 4.6 % (w/v) SDS, 4 mol/1 Harnstoff, 0.1 % Bromphenolblau, 0 3 mol 1 Dithioerythritol) gemischt, 4 min bei 95 °C inkubiert und über SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysiert.25 μg each of r-PA (F274P, K277V) and r-PA (reference) were preincubated for 15 min at 37 ° C and with the units specified below on plasmin (human), which was also preincubated for 15 min at 37 ° C , mixed and incubated at 37 ° C for 10 min. The samples were then mixed 1: 1 (v / v) with SDS sample buffer (0 125 mol / 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol / 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0 3 mol 1 dithioerythritol) mixed, incubated for 4 min at 95 ° C. and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
2. Ergebnis2. Result
Die Spaltung von r-PA (F274P, K277V) (A) und dem als Referenz mitgeführten r-PA (B) durch Plasmin ist in Figur 3 dargestelltThe cleavage of r-PA (F274P, K277V) (A) and the r-PA (B) carried as a reference by plasmin is shown in FIG. 3
Die Daten zeigen, daß r-PA (B) durch Inkubation mit steigenden Mengen an Plasmin in die zweikettige Form überführt wird. Unter den verwendeten Bedingungen wird die eingesetzte r- PA-Menge durch 25 U Plasmin vollständig in die zweikettige Form überführt.The data show that r-PA (B) is converted to the two-chain form by incubation with increasing amounts of plasmin. Under the conditions used, the amount of r-PA used is completely converted into the two-chain form by 25 U plasmin.
Hingegen wird r-PA (F274P, K277V) (A) deutlich schlechter durch Plasmin gespalten. Bei der Inkubation mit 0.025 U und 0.1 U Plasmin wird noch keine signifikante Spaltung von r-PA (F274P, K277V) durch Plasmin beobachtet Selbst bei der Inkubation von 25 μg r-PA (F274P, K277V) mit 25 mU Plasmin erfolgt keine vollständige Spaltung Die Protease- und Kringle 2-Domänen des durch Thrombin gespaltenen r-PA (F274P, K277V) laufen in der gleichen Höhe wie die entsprechenden Domänen der durch Verdau mit Plasmin-Sepharose hergestellten zweikettigen Form von r-PA (r-PA (tc)), so daß davon auszugehen ist, daß die Spaltung der Variante wie beim r-PA zwischen den Aminosäuren 275 und 276 (Zählweise nach Harris, Prot. Engineering 1, 449 - 458 (1987)) erfolgt.On the other hand, r-PA (F274P, K277V) (A) is cleaved much more poorly by plasmin. No significant cleavage of r-PA (F274P, K277V) by plasmin was observed in the incubation with 0.025 U and 0.1 U plasmin. Even with the incubation of 25 μg r-PA (F274P, K277V) with 25 mU plasmin, there was no complete cleavage The protease and kringle 2 domains of thrombin-cleaved r-PA (F274P, K277V) run at the same level as the corresponding domains of the two-chain form of r-PA (r-PA (tc)) produced by digestion with plasmin-Sepharose. ), so that it can be assumed that the cleavage of the variant takes place between amino acids 275 and 276 as in r-PA (counting method according to Harris, Prot. Engineering 1, 449-458 (1987)).
A:A:
Spur l Molekulargewichtsstandard Spur 2 r-PA Spur 3 r-PA (tc)** Spur 4 r-PA (F274P, K277V) Spur 5 r-PA (F274P, K277V) + 0.25 mU Plasmin Spur 6 r-PA (F274P, K277V) + 2.5 mU Plasmin Spur 7 r-PA (F274P, K277V) + 12.5 mU Plasmin Spur 8 r-PA (F274P, K277V) + 25 mU PlasminLane molecular weight standard lane 2 r-PA lane 3 r-PA (tc) ** lane 4 r-PA (F274P, K277V) lane 5 r-PA (F274P, K277V) + 0.25 mU plasmin lane 6 r-PA (F274P, K277V) + 2.5 mU Plasmin track 7 r-PA (F274P, K277V) + 12.5 mU Plasmin track 8 r-PA (F274P, K277V) + 25 mU Plasmin
B:B:
Spur l Molekulargewichtsstandard Spur 2 r-PA Spur 3 r-PA (tc)** Spur 4 r-PA + 0.25 mU Plasmin Spur 5 r-PA + 2.5 mU Plasmin Spur 6 r-PA + 12.5 mU Plasmin Spur 7 r-PA + 25 mU PlasminLane 1 molecular weight standard Lane 2 r-PA Lane 3 r-PA (tc) ** Lane 4 r-PA + 0.25 mU plasmin Lane 5 r-PA + 2.5 mU plasmin Lane 6 r-PA + 12.5 mU plasmin Lane 7 r-PA + 25 mU plasmin
*) Molekulargewichtsstandard: Lysozym (14.307 Da), Sojabohnen-Trypsininhibitor (20.100 Da), Triosephosphatisomerase (26.626 Da), Aldolase (39.212 Da), Glutamatdehydrogenase (55.562 Da), Fructose-6-Phosphat-Kinase (85.204 Da), ß-Galactosidase (116.353 Da), α-2.Macroglobulin (170.000 Da).*) Molecular weight standard: lysozyme (14,307 Da), soybean trypsin inhibitor (20,100 Da), triose phosphate isomerase (26,626 Da), aldolase (39,212 Da), glutamate dehydrogenase (55,562 Da), fructose-6-phosphate kinase (85,204 Da), ß- Galactosidase (116,353 Da), α- 2nd Macroglobulin (170,000 Da).
**) r-PA (tc): zweikettige Form von r-PA, die durch Inkubation von r-PA mit Plasmin- Sepharose gewonnen wurde. Beispiel 10**) r-PA (tc): two-chain form of r-PA, which was obtained by incubating r-PA with plasmin-Sepharose. Example 10
Spaltung von r-PA (P272V, F274P, K277V) durch ThrombinCleavage of r-PA (P272V, F274P, K277V) by thrombin
1. Durchführung1. Implementation
40 μg r-PA (P272V, F274P, K277V) wurden 15 min bei 37 °C vorinkubiert und mit den unten angebenen Einheiten an Rinder-Thrombin (Sigma), das ebenfalls 15 min bei 37 °C vorinkubiert wurde, gemischt und 30 min bei 37 °C inkubiert. Anschließend wurden die Proben im Verhältnis 1:1 (v/v) mit SDS-Proben-Puffer (0.125 mol/1 Tris/HCl, pH 8.8, 4.6 % (w/v) SDS, 4 mol 1 Harnstoff, 0.1 % Bromphenolblau, 0.3 mol/1 Dithioerythritol) gemischt, 3 min bei 95 °C inkubiert und über SDS-Polyacrylamidgelelektrophorese analysiert.40 μg of r-PA (P272V, F274P, K277V) were preincubated for 15 min at 37 ° C and mixed with the units below of bovine thrombin (Sigma), which was also preincubated for 15 min at 37 ° C, and mixed for 30 min Incubated at 37 ° C. The samples were then mixed 1: 1 (v / v) with SDS sample buffer (0.125 mol / 1 Tris / HCl, pH 8.8, 4.6% (w / v) SDS, 4 mol 1 urea, 0.1% bromophenol blue, 0.3 mol / 1 dithioerythritol) mixed, incubated for 3 min at 95 ° C and analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis.
2. Ergebnis2. Result
Die Spaltung von r-PA (P272V, F274P, K277V) durch Thrombin ist in Figur 4 dargestellt. Die Daten zeigen, daß r-PA (P272V, F274P, K277V) durch steigende Mengen an Thrombin vollständig in die zweikettige Form überführt wird. Die Protease- und Kringle 2-Domänen des durch Thrombin gespaltenen r-PA (P272V, F274P, K277V) laufen in der gleichen Höhe wie die entsprechenden Domänen der durch Plasmin- Verdau hergestellten zweikettigen Form von r-PA (r-PA (tc)).The cleavage of r-PA (P272V, F274P, K277V) by thrombin is shown in FIG. 4. The data show that r-PA (P272V, F274P, K277V) is completely converted into the two-chain form by increasing amounts of thrombin. The protease and kringle 2 domains of thrombin-cleaved r-PA (P272V, F274P, K277V) run at the same level as the corresponding domains of the two-chain form of r-PA (r-PA (tc)) produced by plasmin digestion. ).
Spur 1 : MolekulargewichtsstandardLane 1: molecular weight standard
Spur 2: r-PALane 2: r-PA
Spur 3: r-PA (tc)**Lane 3: r-PA (tc) **
Spur 4: r-PA (P272V, F274P, K277V)Lane 4: r-PA (P272V, F274P, K277V)
Spur 5 : r-PA (P272 V, F274P, K277 V) + ThrombinpufferLane 5: r-PA (P272 V, F274P, K277 V) + thrombin buffer
Spur 6: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 0.055 NIH-Einheiten ThrombinLane 6: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 0.055 NIH units of thrombin
Spur 7: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 0.55 NIH-Einheiten ThrombinLane 7: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 0.55 NIH units of thrombin
Spur 8: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 2.74 NTH-Einheiten ThrombinLane 8: r-PA (P272V, F274P, K277V) + 2.74 NTH units of thrombin
Spur 9: MolekulargewichtsstandardLane 9: molecular weight standard
*) Molekulargewichtsstandard: Lysozym (14.307 Da), Sojabohnen-Trypsininhibitor (20.100 Da), Triosephosphatisomerase (26.626 Da), Aldolase (39.212 Da), Glutamatdehydrogenase (55.562 Da), Fructose-6-Phosρhat-Kinase (85.204 Da), ß-Galactosidase (1 16.353 Da), α-2-Macroglobulin (170.000 Da). **) r-PA (tc): zweikettige Form von r-PA, die durch Inkubation von r-PA mit Plasmin gewonnen wurde.*) Molecular weight standard: lysozyme (14,307 Da), soybean trypsin inhibitor (20,100 Da), triose phosphate isomerase (26,626 Da), aldolase (39,212 Da), glutamate dehydrogenase (55,562 Da), fructose-6-phosphate kinase (85- 204 Da), Galactosidase (1 16,353 Da), α-2 macroglobulin (170,000 Da). **) r-PA (tc): two-chain form of r-PA, which was obtained by incubating r-PA with plasmin.
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EP-A 0 245 100EP-A 0 245 100
EP-A 0 302456EP-A 0 302456
EP-A 0 382 174EP-A 0 382 174
EP-A 0 400 545EP-A 0 400 545
EP-B 0 196 920EP-B 0 196 920
EP-B 0 297 066EP-B 0 297 066
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Schechter, J. und Berger, A., Biochem. Biophys. Res. Commun. 27 (1967) 157 - 162 Schohet, R.V., Thrombosis and Haemostasis 71 (1994) 124-128Schechter, J. and Berger, A., Biochem. Biophys. Res. Commun. 27 (1967) 157-162 Schohet, RV, Thrombosis and Haemostasis 71 (1994) 124-128
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Wen-Pin Yang et al., Biochemistry 33 (1994) 2306 - 2312Wen-Pin Yang et al., Biochemistry 33 (1994) 2306-2312
WO 90/09437WO 90/09437
WO 91/09118WO 91/09118
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WO 96/01312WO 96/01312
WO 96/17928WO 96/17928
Zoller and Smith, DNA 3 (1984) 479 - 488 Zoller and Smith, DNA 3 (1984) 479-488
SEQUENZPROTOKOLLSEQUENCE LOG
(1) ALLGEMEINE ANGABEN:(1. GENERAL INFORMATION:
(i) ANMELDER:(i) APPLICANT:
(A) NAME: BOEHRINGER MANNHEIM GMBH(A) NAME: BOEHRINGER MANNHEIM GMBH
(B) STRASSE: Sandhofer Str. 116(B) STREET: Sandhofer Str. 116
(C) ORT: Mannheim(C) LOCATION: Mannheim
(E) LAND: Germany(E) COUNTRY: Germany
(F) POSTLEITZAHL: D-68305(F) POSTAL NUMBER: D-68305
(G) TELEFON: 08856/60-3446 (H) TELEFAX: 08856/60-3451(G) TELEPHONE: 08856 / 60-3446 (H) TELEFAX: 08856 / 60-3451
(ii) BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG:(ii) DESCRIPTION OF THE INVENTION:
Thrombinaktivierbarer PlasminogenaktivatorThrombin activated plasminogen activator
(iii) ANZAHL DER SEQUENZEN: 12(iii) NUMBER OF SEQUENCES: 12
(iv) COMPUTER-LESBARE FASSUNG:(iv) COMPUTER READABLE VERSION:
(A) DATENTRÄGER: Floppy disk(A) DISK: Floppy disk
(B) COMPUTER: IBM PC compatible(B) COMPUTER: IBM PC compatible
(C) BETRIEBSSYSTEM: PC-DOS/MS-DOS(C) OPERATING SYSTEM: PC-DOS / MS-DOS
(D) SOFTWARE: Patentin Release #1.0, Version #1.30B (EPA)(D) SOFTWARE: Patentin Release # 1.0, Version # 1.30B (EPA)
(vi) DATEN DER URANMELDUNG:(vi) DATA OF THE URN REGISTRATION:
(A) ANMELDENUMMER: EP 96112487.2(A) APPLICATION NUMBER: EP 96112487.2
(B) ANMELDETAG: 02-AUG-1996(B) REGISTRATION DAY: 02-AUG-1996
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 1:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 1:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 7 Aminosäuren(A) LENGTH: 7 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 1:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 1:
Val Gin Pro Arg Ile Val Gly 1 5Val Gin Pro Arg Ile Val Gly 1 5
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 2:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 2:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 13 Aminosäuren(A) LENGTH: 13 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear (ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(D) TOPOLOGY: linear (ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 2:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 2:
Gly Asp Thr Arg Ser Gly Gly Pro Gin Ala Asn Leu His 1 5 10Gly Asp Thr Arg Ser Gly Gly Pro Gin Ala Asn Leu His 1 5 10
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 3:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 3:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 6 Aminosäuren(A) LENGTH: 6 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 3:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 3:
Pro Gin Ala Asn Leu His 1 5Pro Gin Ala Asn Leu His 1 5
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 4:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 4:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 6 Aminosäuren(A) LENGTH: 6 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 4:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 4:
Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 5:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 5:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 6 Aminosäuren(A) LENGTH: 6 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 5:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 5:
Ala Gin Pro Arg Ile Lys 1 5 (2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 6:Ala Gin Pro Arg Ile Lys 1 5 (2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 6:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 13 Aminosäuren(A) LENGTH: 13 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 6:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 6:
Gly Leu Arg Gin Tyr Ser Gin Pro Gin Phe Arg Ile Lys 1 5 10Gly Leu Arg Gin Tyr Ser Gin Pro Gin Phe Arg Ile Lys 1 5 10
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 7:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 7:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 13 Aminosäuren(A) LENGTH: 13 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 7:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 7:
Gly Leu Ser Gin Ala Ser Gin Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5 10Gly Leu Ser Gin Ala Ser Gin Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5 10
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 8:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 8:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 15 Aminosäuren(A) LENGTH: 15 amino acids
(B) ART: Aminosäure(B) TYPE: amino acid
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: Peptid(ii) MOLECULE TYPE: Peptide
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 8:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 8:
Gly Leu Arg Gin Tyr Ser Gin Ala Gin Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5 10 15Gly Leu Arg Gin Tyr Ser Gin Ala Gin Gly Ile Pro Arg Ile Val 1 5 10 15
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 9:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 9:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 38 Basenpaare(A) LENGTH: 38 base pairs
(B) ART: Nucleotid (C) STRANGFORM: Einzelstrang(B) TYPE: nucleotide (C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: other nucleic acid(ii) MOLECULE TYPE: other nucleic acid
(A) BESCHREIBUNG: /desc = "Oligonukleotid"(A) DESCRIPTION: / desc = "oligonucleotide"
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 9:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 9:
GTACAGCCAG GTTCAGCCTC GCATCGTTGG AGGGCTCT 38GTACAGCCAG GTTCAGCCTC GCATCGTTGG AGGGCTCT 38
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 10:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 10:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 53 Basenpaare(A) LENGTH: 53 base pairs
(B) ART: Nucleotid(B) TYPE: nucleotide
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: other nucleic acid(ii) MOLECULE TYPE: other nucleic acid
(A) BESCHREIBUNG: /desc = "Oligonukleotid"(A) DESCRIPTION: / desc = "oligonucleotide"
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 10:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 10:
CTGCGGCCTG AGCCAGTACA GCCAGTTTGG CCCTCGCATC GTTGGAGGGC TCT 53CTGCGGCCTG AGCCAGTACA GCCAGTTTGG CCCTCGCATC GTTGGAGGGC TCT 53
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 11:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 11:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 23 Basenpaare(A) LENGTH: 23 base pairs
(B) ART: Nucleotid(B) TYPE: nucleotide
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: other nucleic acid(ii) MOLECULE TYPE: other nucleic acid
(A) BESCHREIBUNG: /desc = "Oligonukleotid"(A) DESCRIPTION: / desc = "oligonucleotide"
(xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 11:(xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 11:
GGAGCGGCTG CAGGAGGCTC ATG 23GGAGCGGCTG CAGGAGGCTC ATG 23
(2) ANGABEN ZU SEQ ID NO: 12:(2) INFORMATION ON SEQ ID NO: 12:
(i) SEQUENZKENNZEICHEN:(i) SEQUENCE LABEL:
(A) LÄNGE: 23 Basenpaare(A) LENGTH: 23 base pairs
(B) ART: Nucleotid(B) TYPE: nucleotide
(C) STRANGFORM: Einzelstrang(C) STRAND FORM: Single strand
(D) TOPOLOGIE: linear(D) TOPOLOGY: linear
(ii) ART DES MOLEKÜLS: other nucleic acid(ii) MOLECULE TYPE: other nucleic acid
(A) BESCHREIBUNG: /desc = "Oligonukleotid" (xi) SEQUENZBESCHREIBUNG: SEQ ID NO: 12: CTACGGCAAG ACCGAGGCCT TGT 23 (A) DESCRIPTION: / desc = "oligonucleotide" (xi) SEQUENCE DESCRIPTION: SEQ ID NO: 12: CTACGGCAAG ACCGAGGCCT TGT 23

Claims

Patentansprüche claims
1. Plasminogenaktivator, welcher ausgehend von humanem Gewebsplasminogenaktivator1. Plasminogen activator, which is based on human tissue plasminogen activator
a) so modifiziert ist, daß der Plasminogenaktivator durch Thrombin spaltbar ist und durch eine solche Spaltung in die zweikettige Form überfuhrt wird,a) is modified so that the plasminogen activator can be cleaved by thrombin and is converted into the two-chain form by such cleavage,
b) so modifiziert ist, daß die Zymogenität im Vergleich zu humanem Plasminogenaktivator mindestens um den Faktor 1.2 größer ist undb) is modified such that the zymogenicity is at least 1.2 times greater than that of human plasminogen activator and
c) dessen Fibrinbindung soweit reduziert ist, daß der Plasminogenaktivator zu mehr als 50 % in einen Blutclot eindringen kann.c) whose fibrin binding is reduced to such an extent that the plasminogen activator can penetrate more than 50% into a blood clot.
2. Plasminogenaktivator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er so modifiziert ist, daß die Spaltbarkeit durch Plasmin zwischen den Aminosäuren Pl (275) und Pl' (276) um mehr als 10 % vermindert, bevorzugt um mehr als 20 % vermindert ist.2. Plasminogen activator according to claim 1, characterized in that it is modified so that the cleavage by plasmin between the amino acids Pl (275) and Pl '(276) is reduced by more than 10%, preferably by more than 20%.
3. Plasminogenaktivator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Blutclot gleichmäßig durchdringt.3. Plasminogen activator according to claims 1 or 2, characterized in that it penetrates a blood clot evenly.
4. Plasminogenaktivator nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aminosäurebereich zwischen G 264 und A 288 so modifiziert ist, daß der Plasminogenaktivator durch Thrombin spaltbar ist.4. Plasminogen activator according to claims 1-3, characterized in that the amino acid region between G 264 and A 288 is modified so that the plasminogen activator is cleavable by thrombin.
5. Plasminogenaktivator nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminosäurebereiche 459 - 471, 417 - 425 und/oder die Aminosäuren Q 475, K 505 und/oder E 506 modifiziert sind.5. Plasminogen activator according to claims 1-4, characterized in that the amino acid areas 459 - 471, 417 - 425 and / or the amino acids Q 475, K 505 and / or E 506 are modified.
6. Plasminogenaktivator nach den Ansprüchen 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminosäuren G 265 und/oder R 267 modifiziert und/oder im Bereich zwischen 264 und 267 mindestens eine Aminosäure insertiert ist.6. Plasminogen activator according to claims 1-5, characterized in that the amino acids G 265 and / or R 267 are modified and / or at least one amino acid is inserted in the range between 264 and 267.
7. Plasminogenaktivator nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Finger-Domäne deletiert ist. 7. Plasminogen activator according to claims 1-6, characterized in that the finger domain is deleted.
8. Plasminogenaktivator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Plasminogenaktivator lediglich die Proteasendomäne oder die Kringle 2-Domäne und die Proteasendomäne von humanem Gewebsplasminogenaktivator enthält.8. Plasminogen activator according to claim 7, characterized in that said plasminogen activator contains only the protease domain or the Kringle 2 domain and the protease domain of human tissue plasminogen activator.
9. Verwendung eines Plasminogenaktivators nach den Ansprüchen 1 - 8 zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung von thromboembolischen Erkrankungen.9. Use of a plasminogen activator according to claims 1-8 for the manufacture of a pharmaceutical composition for the treatment of thromboembolic disorders.
10. Verfahren zur rekombinanten Herstellung eines Plasminogenaktivators nach den Ansprüchen 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine prokaryontische oder eukaryonti- sche Wirtszelle mit einem Vektor, welcher zur Expression des genannten Gewebsplas- minogenaktivators fähig ist, transformiert wird, diese Zelle gezüchtet und der genannte Plasminogenaktivator isoliert wird.10. A process for the recombinant production of a plasminogen activator according to claims 1-8, characterized in that a prokaryotic or eukaryotic host cell is transformed with a vector which is capable of expressing said tissue plasminogen activator, this cell is grown and said cell Plasminogen activator is isolated.
11. Pharmazeutische Zusammensetzung eines Plasminogenaktivators nach den Ansprüchen 1 - 8 in einer therapeutisch wirksamen Menge und ggf. pharmazeutischen Hilfs-, Fülloder Zusatzstoffen. 11. Pharmaceutical composition of a plasminogen activator according to claims 1-8 in a therapeutically effective amount and optionally pharmaceutical auxiliaries, fillers or additives.
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