ES2283012T3 - Bacterioferritina de helicobacter pylori. - Google Patents
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Abstract
SE DESCRIBE UNA SECUENCIA DE ACIDO NUCLEICO QUE CODIFICA LA TOTALIDAD O UNA PARTE DE UNA PROTEINA DEL HELICOBACTER PYLORI DE 18 - 19 KDA A LA QUE SE DETECTA INMUNORREACTIVIDAD EN INDIVIDUOS H. PYLORI - NEGATIVOS. SE EXPONE IGUALMENTE UN PROCESO PARA LA PRODUCCION DE UNA FORMA RECOMBINANTE DE ESTA PROTEINA Y PARA SU USO, PARTICULARMENTE COMO VACUNA A FIN DE PROPORCIONAR PROTECCION INMUNOLOGICA CONTRA LA INFECCION POR H. PYLORI.
Description
Bacterioferritina de Helicobacter
pylori.
Esta solicitud se refiere a una proteína de
18-19 kDa o un derivado o fragmento de la misma
obtenida a partir de Helicobacter pylori, una
bacterioferritina definida por secuencias en las solicitudes de
patentes anteriores de los inventores PCT IE95/00036 y PCT
IE95/00037, una forma recombinante de esta proteína, procedimientos
para usar esta proteína como una vacuna para proporcionar protección
inmunológica frente a una infección por H. pylori y
procedimientos para usar esta proteína en ensayos diagnósticos
relacionados con H. pylori.
Helicobacter pylori es un microorganismo
ampliamente prevalente encontrado en biopsias gástricas en
aproximadamente el 30% de la población menor de 40 años con
incidencia creciente a partir de entonces. El microorganismo es un
agente causativo de gastritis crónica en seres humanos (por ejemplo
Marshall & Warren, 1984*; Blaser, 1990*). Estudios
epidemiológicos han mostrado que H. pylori se encuentra casi
siempre asociada con la gastritis. Investigaciones serológicas han
demostrado que puede encontrarse evidencia de una infección actual o
anterior en el 30-50% de una población elegida
aleatoriamente de donantes de sangre. No se ha demostrado de manera
concluyente ninguna relación causal directa para la enfermedad de
úlcera duodenal. Sin embargo, el microorganismo se encuentra en el
95% de los pacientes con úlcera duodenal. Además, la erradicación
del organismo da como resultado una cicatrización rápida de úlcera
(por ejemplo Rauws & Tytgat, 1990*). Estos datos proporcionan
una fuerte evidencia de que H. pylori es un factor dominante
en el desarrollo de úlcera duodenal. Se ha proporcionado evidencia
adicional para la implicación patógena de H. pylori en estos
estados mediante estudios con cochinillos gnotobióticos (Lambert
et al., 1987*) y el cumplimiento de los postulados de Koch
con voluntarios humanos (Marshall et al., 1985*; Morris &
Nicholson, 1987*/).
Además, existe ahora una fuerte evidencia
circunstancial que implica a H. pylori en la patogénesis de
carcinoma gástrico (por ejemplo Jiang et al., 1987*; Lambert
et al., 1986*; Crabtree et al., 1992; 1993; Forman
et al., 1990, 1991; Nomura et al., 1991; Parsonnet
et al., 1991; Correa et al., 1990). Más recientemente,
el grupo de estudio Eurogast, dirigido por Forman (1993), demostró
la existencia de una relación significativa entre la seropositividad
de H. pylori y la incidencia y mortalidad por cáncer
gástrico. De hecho, existe ahora un conjunto de publicaciones
convincente que implican la infección por H. pylori con una
proporción considerable de morbilidad gastrointestinal superior. Se
han sugerido varias hipótesis para los mecanismos patógenos de
enfermedad gastroduodenal inducida por H. pylori, incluyendo
la producción de citotoxinas y la rotura mecánica del epitelio (por
ejemplo Blaser, 1992*). Sin embargo, curiosamente, muchas personas
infectadas permanecen asintomáticas a pesar de la presencia
persistente del patógeno (Taylor & Blaser, 1991*).
El diagnóstico de infecciones por H.
pylori se basa principalmente en histología y cultivo a partir
de muestras de biopsia gástrica o en procedimientos indirectos
basados en la actividad de ureasa. Se han desarrollado diversos
ensayos serológicos para la detección de anticuerpos anti-H.
pylori en estudios epidemiológicos además de enfoques más
orientados molecularmente tales como la clonación de antígenos
específicos de especies de H. pylori para usarse en, por
ejemplo, investigaciones serológicas basadas en PCR (por ejemplo
Clayton et al., 1989). Sin embargo, el uso de antígenos
específicos de especies recombinantes aún no se usa ampliamente y,
en consecuencia, la mayoría de ensayos basados en inmunosorbentes
actualmente en uso emplean diversas fracciones subcelulares de H.
pylori como una fuente de antígeno. Las fracciones de proteínas
usadas en estos ensayos son frecuentemente de composición
heterogénea como lo son sus procedimientos de preparación.
Curiosamente, varios grupos han comparado la sensibilidad y
especificidad entre ensayos de varios kits ELISA disponibles
comercialmente fabricados específicamente para estudios serológicos.
Se observó, no sorprendentemente, una variación entre ensayos
considerable. Por tanto, debe procederse con cautela antes de usar
una preparación particular de proteína para su uso en tales ensayos
inmunosorbentes, particularmente a la vista de la heterogeneidad
genética significativa de distintas cepas de H. pylori (por
ejemplo Xia et al., 1994; Owen et al., 1991).
El documento WO93/18150 describe la proteína
citotoxina (CT) de Heliobacter pylori. "Cytotoxin
associated immunodominant (CAi) antigens and the heat shock protein
(hsp60) for use as vaccine candidates against Heliobacter
pylori".
Se ha estudiado la prevalencia de la
inmunorreactividad frente a H. pylori tanto en individuos
infectados como sin infectar, y se encontró que los individuos no
infectados tenían una alta respuesta frente a H. pylori tanto
en sus sistemas de células B como de células T. En este enfoque, se
usa inmunotransferencia de tipo Western para investigar la
especificidad a antígeno de respuestas sistemáticas frente a H.
pylori tanto en individuos sanos como en infectados con H.
pylori y se muestra que la incidencia de seropositividad en
individuos negativos para H. pylori es mucho mayor de lo que
se había demostrado previamente. Además, se ha demostrado que los
anticuerpos frente a una proteína de 25 kDa son detectables en la
mayoría de los individuos negativos para H. pylori. Se
detectaron usando una técnica que se ha modificado denominada
quimioluminiscencia aumentada. La quimioluminiscencia aumentada en
análisis de inmunotransferencia de tipo Western revela que la
mayoría de individuos no infectados tenían anticuerpos que son
específicos para H. pylori y reconocen antígenos que no
están presentes en otros microorganismos. De estos antígenos, el más
común reconocido es una proteína de 18-19 kDa que
parece ser específica para H. pylori. Por tanto, estos datos
sugieren que la inmunización con la proteína de
18-19 kDa o una subunidad de la misma puede tener el
potencial para conferir inmunidad protectora a individuos que o bien
no están infectados con el microorganismo o bien son individuos en
los que el microorganismo se ha eliminado mediante tratamiento
antibacteriano. Se han derivado secuencias de aminoácidos
N-terminales e internas a partir de esta
proteína.
La invención se define en las
reivindicaciones.
La vacuna producida mediante un procedimiento de
la invención puede incluir un vehículo farmacéuticamente
aceptable.
La vacuna puede combinarse con un adyuvante
adecuado tal como interleucina 12 o una proteína de choque térmico
o ambas.
La vacuna puede incluirá al menos otro producto
farmacéutico tal como un antibiótico y/o un agente antibacteriano
tal como sales de bismuto. Normalmente, el antibiótico se selecciona
de uno o más de metronidazol, amoxicilina, tetraciclina,
eritromicina, claritromicina o tinidazol.
La vacuna puede estar en una forma para
administración por vía oral, intranasal, intravenosa o
intramuscular.
La vacuna puede incluir un sistema de
administración de péptido.
Se ha generado información de secuencia de ADN
que identifica a la proteína de 18-19 kDa como una
bacterioferritina. También se ha generado una proteína de 18 kDa
recombinante y se ha expresado en E. coli. Se encontró que
esta proteína recombinante era reconocida inmunológicamente por el
antisuero de individuos positivos para anticuerpos frente a la
bacterioferritina de helicobacteria de 18 kDa. Esta proteína
recombinante formará la base para una vacuna supuesta para H.
pylori. La figura 1 es un análisis de inmunotransferencia de
tipo Western de la proteína de 18 kDa recombinante expresada en
E. coli.
Clonación y expresión del gen de 18 kDa de
Helicobacter pylori.
Se extrajo ácido desoxirribonucleico (ADN) de
Helicobacter pylori tal como se describe por Silhavy et
al.* (1984).
Se generaron oligonucleótidos (o
"cebadores") específicos para los extremos 5' y 3' del gen de
18 kDa. Se modificó el oligonucleótido directo o 5' (denominado
HP18CF) para incorporar un sitio de endonucleasa de restricción
Nde 1. Se realizaron modificaciones adicionales para aumentar
la estabilidad de la unión del oligonucleótido con su secuencia
diana, y para evitar la estructura secundaria intramolecular. La
secuencia del oligonucleótido HP18CF es (desde 5' hasta 3'):
GAAGGACTTCATATGAAGACATTTG | (Secuencia ID nº 1) |
El oligonucleótido inverso o 3' (denominado
HP18CR) se modificó ampliamente para incorporar un sitio de
endonucleasa de restricción BamH1 y una cola en 5'. Los 15
nucleótidos en 3' de este oligonucleótido corresponden a la
secuencia del gen de 18 kDa de Helicobacter pylori. La
secuencia del oligonucleótido HP18CR es (desde 5' hasta 3'):
CGTGAATGGATCCTCATGCTGACTTCT | (Secuencia ID nº 2) |
Se usaron estos oligonucleótidos en una reacción
en cadena de la polimerasa (PCR) para amplificar la secuencia del
gen de 18 kDA de Helicobacter pylori. Las condiciones de
reacción fueron tal como sigue: se añadieron entre 50 y 100 ng de
ADN de Helicobacter pylori a 75 pmol de cada cebador, se
añadió 0,4 mM de cada desoxirribonucleótido trifosfato (dNTP), una
concentración final de 4 mM de MgSO_{4}, 1 vez tampón de reacción
"ThermoPol" (New England Biolabs) (composición: KCl 10 mM,
(NH_{4})_{2}SO_{4} 10 mM, Tris-HCl 20
mM (pH 8,8 a 25ºC), MgSO_{4} 2 mM, Triton X-100
al 0,1%), y agua desionizada para llevar el volumen de reacción
hasta 50 \mul. Se recubrió la mezcla de reacción con 50 \mul de
aceite de parafina y se colocó en un termociclo de
Perkin-Elmer a 90ºC. Entonces se añadió 1 unidad de
ADN polimerasa Vent_{R} (New England Biolabs). Se utilizó un
procedimiento de PCR con rampa decreciente de temperaturas
("touchdown") (Don et al. 1989)*. Las condiciones de
ciclación fueron tal como sigue: se desnaturalizó el ADN a 94ºC
durante 2,5 minutos. Esto fue seguido por 2 ciclos de 94º durante
30 segundos (etapa de desnaturalización), 65º durante 50 segundos
(etapa de reasociación), y 72ºC durante 20 segundos (etapa de
extensión). Esto fue seguido por 2 ciclos de las mismas condiciones
con la excepción de que la temperatura de reasociación disminuyó
hasta 64ºC. Tras 2 ciclos a 64ºC, se redujo la temperatura de
reasociación hasta 63ºC durante 2 ciclos adicionales, y se siguió
este patrón hasta que la temperatura de reasociación se redujo hasta
60ºC durante 28 ciclos.
Se purificaron los productos de reacción sobre
un gel de agarosa de bajo punto de fusión al 4% (NuSieve GTG; FMC
BioProducts). Se escindió el fragmento de ADN del gel y se digirió
la agarosa usando \beta-agarasa 1 (New England
Biolabs) y se recuperó el ADN tras la precipitación con isopropanol,
según el protocolo suministrado por el fabricante.
Se digirió entonces el fragmento de ADN
purificado que corresponde al gen que codifica la proteína de 18 kDa
con las enzimas de restricción Nde 1 y BamH1,
(Boehringer Mannheim), cada una de los cuales se produce sólo una
vez en el fragmento amplificado. Se añadieron 10 unidades de cada
enzima a aproximadamente 3 \mug de ADN en una concentración final
de 1 x del tampón B de restricción suministrado por el fabricante en
un volumen de reacción de 40 \mul. Se incubó la mezcla de
reacción a 37ºC durante 3,5 horas.
El vector de expresión usado fue pET16b
(Novagen). Se digirieron los 1,6 \mug del vector usando Nde
1 y BamH1 en las mismas condiciones que se describieron
para el fragmento amplificado. Se eliminaron los grupos fosfato en
5' resultantes usando fosfatasa alcalina intestinal de ternero
(CIAP: New England Biolabs) según las instrucciones del fabricante.
Se inactivó la enzima incubando la mezcla de reacción en presencia
de EDTA 5 mM a 65ºC durante 1 hora seguido por una extracción con
fenol/cloroformo/alcohol isoamílico (25:24:1), seguido por una
extracción con cloroformo/alcohol isoamílico (24:1).
Tanto el fragmento digerido como el vector
digerido se purificaron en gel sobre un gel de agarosa de bajo
punto de fusión al 3% (NuSieve GTG; FMC BioProducts), y se digirió
la agarosa usando \beta-agarasa 1 (New England
Biolabs), según las instrucciones del fabricante. Se dejó que los
fragmentos de ADN permanecieran en la mezcla de reacción resultante
sin purificación adicional.
Entonces se acopló el fragmento amplificado con
el vector de ADN tal como sigue. Se acoplaron aproximadamente 200
ng de vector con aproximadamente 100 ng del ADN de inserto en 1 X
tampón de reacción de acoplamiento y 3 unidades de ADN ligasa de T4
(Boehringer Mannheim) en un volumen de reacción de 30 \mul a 20ºC
durante 16 horas.
Se usaron los productos de esta reacción para
transformar células competentes E. coli XL
1-blue (Bullock et al. 1987) usando un
procedimiento de transformación de CaCl_{2} convencional
(Sambrook, et al., 1989). Se seleccionaron las células
XL1-blue transformadas en medio LB (Sambrook et
al., 1989) complementadas con 50 \mug por ml de ampicilina y
se hicieron crecer a 37ºC. Se eligieron colonias adecuadas y se
usaron para inocular 10 ml de caldo LB complementado con 50 \mug
por ml de ampicilina y se hicieron crecer a 37ºC con agitación. Se
purificaron los plásmidos a partir de estos cultivos usando un
procedimiento de preparación de plásmido con lisis alcalina
convencional (Sambrook, et al., 1989), y se digirió una
alícuota con Nde 1 y HinDIII según las instrucciones
del fabricante (Boehringer Mannheim) para verificar la presencia del
inserto comparado con un patrón de tamaño y pET16b sin un
inserto.
Se usaron entonces dos plásmidos que demostraron
tener el inserto apropiado (denominados pET16b-18.1
y pET16b-18.2) para transformar los huéspedes de
expresión de E. coli BL21 DE3 (Studier y Moffat, 1986) y
Novablue DE3 (Novagen) usando un procedimiento de transformación de
CaCl_{2} convencional (Sambrook, et al., 1989*)
complementada con 50 \mug por ml de ampicilina (Novablue DE3) o 50
\mug por ml de ampicilina y 34 \mug por ml de cloranfenicol
(BL21 DE3) y se hicieron crecer a 37ºC. Se seleccionaron las células
transformadas colocándolas en placas sobre medio LB sólido. Se
eligió una colonia de cada huésped que representa cada aislado de
plásmido tras 16 horas de incubación y se usaron para inocular 50 ml
de caldo LB complementado con antibióticos tal como se describió
anteriormente y se hicieron crecer hasta que la densidad óptica a
600 nM era de aproximadamente 0,6. Se indujo entonces la expresión
de la proteína de 18 kDa a partir del vector de expresión mediante
la adición de
isopropil-b-D-tiogalactopiranósido
(IPTG) hasta una concentración final de 1 mM y se continuó la
incubación durante 2,5 horas adicionales a 37ºC con agitación. Luego
se recogieron las células mediante centrifugación a 4000 x g
durante 10 minutos y se resuspendieron en 12 ml de
Tris-HCl 50 mM (pH 8,0 a 25ºC) seguido por una
centrifugación adicional a 4000 x g durante 10 minutos.
Se secuenció el fragmento de ADN purificado
correspondiente a la proteína de 18 kDa usando cebadores de
secuenciación universal directos e inversos. Se secuenció el ADN en
las orientaciones directa e inversa. La secuenciación se realizó
usando un secuenciador automatizado ABI y un kit de secuenciación de
extremos terminales terminador de cadena didesoxilo fluorescente
basado en PCR de Genpak.
La secuencia de bases entre los extremos
terminales de los cebadores de PCR internos es:
Esta secuencia de bases se enumera en la
Secuencia ID nº 3.
Se sometieron dos huéspedes de expresión de
E. coli transformados (BL21 DE3 y Novablue DE3) a
SDS-PAGE (12,5% T) seguido por un análisis de
inmunotransferencia de tipo Western. Se analizaron las
inmunotransferencias de tipo Western con sondas de suero obtenido
de niños no infectados con H. pylori y se revelaron mediante
quimioluminiscencia aumentada. Tal como se ilustra en la figura 1,
dos de los tres sueros reconocieron la proteína de 18 kDa
recombinante tras la inducción de la expresión de la proteína con
IPTG. Además, los tres sueros reconocieron varias proteínas de
E. coli.
Se entiende que el material proteínico
recombinante de la solicitud se usa como vacuna contra una infección
por H. pylori, y en particular como un inmunógeno
terapéutico para la erradicación de infección por H.
pylori.
La vacuna puede incluir el material proteínico
de la solicitud en combinación con otros componentes tales como un
vehículo farmacéuticamente aceptable, un adyuvante adecuado tal como
interleucina 12 o una proteína de choque térmico, un antibiótico
y/o un agente antibacteriano tal como sales de bismuto. La vacuna
puede administrarse de varias maneras diferentes, concretamente,
por vía oral, intranasal, intravenosa o intramuscular.
La invención no se limita a las realizaciones
descritas anteriormente en el presente documento cuyos detalles
pueden variarse.
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(1) INFORMACIÓN GENERAL
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\vskip0.500000\baselineskip
- (G)
- TELEFAX: 353-1-2883439
\vskip0.800000\baselineskip
- (II)
- TÍTULO DE LA INVENCIÓN: Una proteína
\vskip0.800000\baselineskip
- (III)
- NÚMERO DE SECUENCIAS: 3
\vskip0.800000\baselineskip
- (IV)
\vskip0.500000\baselineskip
- (A)
- TIPO DE MEDIO: DISQUETE
\vskip0.500000\baselineskip
- (B)
- ORDENADOR: IBM PC COMPATIBLE
\vskip0.500000\baselineskip
- (C)
- SISTEMA OPERATIVO: PC-DOS/MS-DOS
\vskip0.500000\baselineskip
- (D)
- PROGRAMA: ASCII FILE
\vskip0.800000\baselineskip
- (V)
- DATOS DE LA SOLICITUD ACTUAL: NÚMERO DE SOLICITUD:
\vskip1.000000\baselineskip
(2) INFORMACIÓN PARA LA SECUENCIA ID Nº 1:
\vskip0.800000\baselineskip
- (I)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 25 AMINOÁCIDOS
\vskip0.500000\baselineskip
- (B)
- TIPO: ÁCIDO NUCLEICO
\vskip0.500000\baselineskip
- (C)
- TOPOLOGÍA: LINEAL
\vskip0.500000\baselineskip
- (D)
- TIPO DE CADENA: SENCILLA
\vskip0.800000\baselineskip
- (II)
- TIPO DE MOLÉCULA: OLIGONUCLEÓTIDO
\vskip0.800000\baselineskip
- (XI)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ. ID. Nº 1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(3) INFORMACIÓN PARA LA SECUENCIA ID Nº 2:
\vskip0.800000\baselineskip
- (I)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 27 AMINOÁCIDOS
\vskip0.500000\baselineskip
- (B)
- TIPO: ÁCIDO NUCLEICO
\vskip0.500000\baselineskip
- (C)
- TOPOLOGÍA: LINEAL
\vskip0.500000\baselineskip
- (D)
- TIPO DE CADENA: SENCILLA
\vskip0.800000\baselineskip
- (II)
- TIPO DE MOLÉCULA: OLIGONUCLEÓTIDO
\vskip0.800000\baselineskip
- (XI)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ. ID. NO. 2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(4) INFORMACIÓN PARA LA SECUENCIA ID Nº 3:
\vskip0.800000\baselineskip
- (I)
- CARACTERÍSTICAS DE LA SECUENCIA
\vskip0.500000\baselineskip
- (A)
- LONGITUD: 64 AMINOÁCIDOS
\vskip0.500000\baselineskip
- (B)
- TIPO: ÁCIDO NUCLEICO
\vskip0.500000\baselineskip
- (C)
- TOPOLOGÍA: LINEAL
\vskip0.500000\baselineskip
- (D)
- TIPO DE CADENA: SENCILLA
\vskip0.800000\baselineskip
- (II)
- TIPO DE MOLÉCULA: ADN GENÓMICO
\vskip0.800000\baselineskip
- (IV)
- FUENTE ORIGINAL:
\vskip0.500000\baselineskip
- (A)
- ORGANISMO: HELICOBACTER PYLORI
\vskip0.800000\baselineskip
- (XI)
- DESCRIPCIÓN DE LA SECUENCIA: SEQ. ID. NO. 3
\vskip1.000000\baselineskip
Claims (5)
1. Un procedimiento para la
producción de una vacuna para el tratamiento o profilaxis de una
infección por Helicobacter pylori o enfermedad(es)
asociada(s) a Helicobacter pylori, incluyendo dicha
vacuna una proteína de Helicobacter pylori recombinante o
fragmento de la misma, que comprende la etapa de expresar dicha
proteína de Helicobacter pylori recombinante a partir de un
vector que comprende una secuencia de ácido nucleico recombinante,
que codifica toda o una parte de una proteína de Helicobacter
pylori frente a la que se detecta inmunorreactividad en
individuos negativos para Helicobacter pylori, que comprende
la siguiente secuencia de nucleótidos:
2. El procedimiento según la
reivindicación 1, en el que la vacuna incluye un vehículo
farmacéuticamente aceptable.
3. El procedimiento según la
reivindicación 1 ó 2, en el que la vacuna está en combinación con un
adyuvante farmacológicamente adecuado, preferiblemente interleucina
12 o proteína de choque térmico
4. El procedimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la vacuna incluye al menos
otro producto farmacéutico, preferiblemente el producto farmacéutico
es un antibiótico, preferiblemente el antibiótico se selecciona de
uno o más de metronidazol, amoxicilina, tetraciclina o eritromicina,
claritromicina, o tinidazol, alternativa o adicionalmente el
producto farmacéutico incluye un agente antibacteriano tal como
sales de bismuto.
5. El procedimiento según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la vacuna incluye un
sistema de administración de péptido.
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