Composiciones y procedimientos para la administración de oxígeno.

Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 que comprende (i) una cantidadfarmacéuticamente aceptable de una proteína H-NOX,

y (ii) un vehículo farmacéuticamente aceptable, en la que

(a) la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 1 nM y 1 mM a 20 ºC, y la reactividad delNO de la proteína H-NOX es inferior a 700 s-1 a 20 ºC, o

(b) la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está dentro de 2 órdenes de magnitud de la de lahemoglobina alfa humana, y la reactividad del NO de la proteína H-NOX es al menos 10 veces menor que la dela de hemoglobina alfa humana.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2007/012184.

Solicitante: THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF CALIFORNIA.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1111 Franklin Street, 12th Floor Oakland, CA 94607-5200 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CARY,STEPHEN P.L, BOON,ELIZABETH M, WEINERT,EMILY, WINGER,JONATHAN A, MARLETTA,MICHAEL A.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C07K14/00 QUIMICA; METALURGIA.C07 QUIMICA ORGANICA.C07K PEPTIDOS (péptidos que contienen β -anillos lactamas C07D; ipéptidos cíclicos que no tienen en su molécula ningún otro enlace peptídico más que los que forman su ciclo, p. ej. piperazina diones-2,5, C07D; alcaloides del cornezuelo del centeno de tipo péptido cíclico C07D 519/02; proteínas monocelulares, enzimas C12N; procedimientos de obtención de péptidos por ingeniería genética C12N 15/00). › Péptidos con más de 20 aminoácidos; Gastrinas; Somatostatinas; Melanotropinas; Sus derivados.

PDF original: ES-2399662_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Composiciones y procedimientos para la administración de oxígeno

Campo técnico

La presente solicitud se refiere a proteínas H-NOX y, en particular, a su uso en medicina para administrar oxígeno. Las proteínas H-NOX proporcionan una nueva herramienta terapéutica para administrar O2 a seres humanos y, con fines veterinarios, a animales.

Antecedentes de la invención El actual sistema de bancos de sangre tiene riesgos inherentes y graves limitaciones. Los errores de tipado de la sangre, inmunogenicidad, transmisión de agentes bacterianos e infecciones víricas tales como VIH-1 y hepatitis plantean peligros potencialmente mortales a los pacientes de transfusión. Además, la limitada disponibilidad de donantes, el requisito de tipos de sangre específicos, la corta estabilidad en almacén de glóbulos rojos y la necesidad de refrigeración limitan todos la accesibilidad de las transfusiones a pacientes. El desarrollo de un sucedáneo de la sangre estable podría eliminar los riesgos del actual sistema de bancos de sangre y aumentar la disponibilidad de transfusiones a pacientes en la mayoría de los entornos. Por tanto, la administración de oxígeno (O2) a órganos y tejidos para aliviar síntomas debidos a pérdida de sangre o hipoxia es un objetivo terapéutico importante.

Las terapias basadas en no hemoglobina han sido aprobadas para su uso en seres humanos en los EE.UU. Posibles terapias incluyen una variedad de vehículos de O2 artificiales (revisado por Spahn, D. R. y col. (2005) . “Artificial O2 carriers: status in 2005, ” Curr. Pharm. Des., 11 (31) :4099-4114) , tal como hemoglobinas manipuladas (por ejemplo, patente de EE.UU. nº 6.022.849) . Sin embargo, algunos posibles sucedáneos de la sangre, tales como sucedáneos de la sangre basados en hemoglobina, están limitados debido a su reactividad con óxido nítrico (NO) . En particular, el NO actúa de mensajero químico en el control de muchos procesos importantes in vivo, que incluyen neurotransmisión, inflamación, agregación de plaquetas y regulación del tono de músculo liso gastrointestinal y vascular. El NO reacciona directamente con el O2 que está unido a hemoglobina para formar metahemoglobina y nitrato. Tanto el hierro del hemo como el NO son oxidados por los átomos de oxígeno unidos, y la reacción se produce tan rápidamente que no se observa la sustitución de O2 por NO (véase, por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 6.455.676) .

Como el NO se produce y se consume continuamente, hay una renovación natural del NO in vivo. Cuando se administra hemoglobina sin células, el equilibrio entre la producción de NO y el consumo se altera mediante reacciones con hemoglobina sin células. La reacción oxidativa entre NO y O2 unido a hemoglobina es irreversible, produciendo la destrucción de NO, O2 y hemoglobina. La unión de NO a hemoglobina sin O2 unido es eficazmente irreversible en escalas de tiempo fisiológicas ya que la semivida para la disociación de la nitrosilhemoglobina es 5-6 horas, inactivando así eficazmente la hemoglobina como vehículo de O2 sin células.

Una vez una molécula de NO reacciona con hemoglobina, se elimina del conjunto de moléculas señal, produciendo así ciertas condiciones adversas. Por ejemplo, la unión de NO a hemoglobina (con o sin O2 unido) puede prevenir relajación vascular y posiblemente conduce a hipertensión, que se observa algunas veces después de la administración de ciertas disoluciones de hemoglobina extracelular.

El NO también se necesita para mediar en ciertas respuestas inflamatorias. Por ejemplo, el NO producido por el endotelio inhibe la agregación de plaquetas. Por consiguiente, como el NO se une por hemoglobina sin células (con o sin O2 unido) , la agregación de plaquetas puede aumentar. A medida que se agregan las plaquetas, liberan potentes compuestos vasoconstrictores tales como tromboxano A2 y serotonina. Estos compuestos pueden actuar sinérgicamente con los niveles de NO reducidos producidos por la captación de hemoglobina para producir vasoconstricción significativa. Además de inhibir la agregación de plaquetas, el NO también inhibe la unión de neutrófilos a paredes celulares, que a su vez puede conducir a lesión de la pared celular. La lesión de la pared de células endoteliales se ha observado con la infusión de ciertas disoluciones de hemoglobina.

Otro inconveniente importante de los sucedáneos de la sangre basados en hemoglobina es su alta afinidad por O2. Esta alta afinidad limita la capacidad de la hemoglobina para liberar oxígeno a una velocidad clínicamente útil en localizaciones deseadas (tal como tejidos periféricos) . Alternativamente, la liberación de O2 por sucedáneos de la sangre basados en hemoglobina de menor afinidad en arterias antes de alcanzar los lechos microvasculares puede producir vasoconstricción debido a una respuesta vasoconstrictora hiperóxica (hipótesis de Winslow) . Adicionalmente, los sucedáneos de la sangre basados en hemoglobina son evitados por la rápida eliminación de hemoglobina sin células del plasma debido a la presencia de receptores para hemoglobina que eliminan la hemoglobina sin células del plasma. La hemoglobina sin células también puede producir toxicidad renal, posiblemente debido al agotamiento del NO en los glomérulos, causando constricción y posterior disfunción.

Debido a las limitaciones de los actuales sucedáneos de la sangre y la escasez crónica de sangre donada, sigue existiendo un nivel significativo de interés en y necesidad de terapias adicionales o alternativas para administrar oxígeno. En particular se desean sucedáneos de la sangre con una menor reactividad del NO y/o un tiempo de retención en plasma prolongado. También se necesitan vehículos de oxígeno con constantes de disociación para la unión a O2 que sean apropiados para aplicaciones clínicas o industriales particulares. Una aplicación industrial a modo de ejemplo para la que son deseables vehículos de O2 incluye el crecimiento de células en cultivo, que está frecuentemente limitado por la cantidad de O2 que llega a las células.

Breve resumen de la invención La presente invención se refiere a composiciones farmacéuticas para su uso en medicina como vehículo de O2 que comprende una cantidad farmacéuticamente aceptable de una proteína H-NOX como se describe en el presente documento y un vehículo farmacéuticamente aceptable.

La presente invención se basa en parte en el sorprendente descubrimiento de que las proteínas H-NOX naturales y mutantes tienen una reactividad del NO mucho menor que la hemoglobina y, por tanto, son vehículos de O2 deseables. Si se desea, las mutaciones pueden introducirse en proteínas H-NOX para alterar su unión de O2 y ligandos de NO para optimizar adicionalmente el uso de proteínas H-NOX como vehículos de O2.

En un aspecto, la invención se refiere al uso médico de proteínas H-NOX mutantes. Por consiguiente, en el presente documento se describe una proteína H-NOX aislada que tiene al menos una mutación que altera la constante de disociación del O2 o reactividad del NO en comparación con la de una proteína H-NOX natural correspondiente. En algunas realizaciones, la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX mutante está dentro de 2 órdenes de magnitud de la de la hemoglobina, y la reactividad del NO de la proteína H-NOX mutante es al menos 10 veces menor que la de la hemoglobina. En algunas realizaciones, la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX mutante está entre aproximadamente 2 nM y aproximadamente 50 µM a 20 ºC, aproximadamente 50 nM y aproximadamente 10 µM a 20 ºC, aproximadamente 20 nM y aproximadamente 2 µM a 20 ºC, aproximadamente 100 nM y aproximadamente 1, 9 µM a 20 ºC, aproximadamente 150 nM y aproximadamente 1 µM a 20 ºC, o aproximadamente 100 nM y aproximadamente 255 nM a 20 ºC. En algunas realizaciones, la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX mutante es inferior a aproximadamente 80 nM a 20 ºC, tal como entre aproximadamente 20 nM y aproximadamente 75 nM a 20 ºC. En algunas realizaciones, la reactividad del NO de la proteína H-NOX mutante es al menos 100 veces menor que la de la hemoglobina, tal como al menos 1.000 veces menor que la de la hemoglobina. En algunas realizaciones, la reactividad del NO de la proteína H-NOX mutante es inferior a aproximadamente 700 s-1 a 20 ºC, tal como inferior a aproximadamente 600 s-1, 500 s-1, 400 s-1, 300 s-1, 200 s-1, 100 s-1, 75 s-1, 50 s-1, 25 s-1 20 s-1, 10 s-1, 50 s-1, 3 s-1, 2 s-1, 1, 8 s-1, 1, 5 s-1, 1, 2 s-1, 1, 0 s-1, 0, 8 s-1, 0, 7 s-1 o 0, 6 s-1 a 20 ºC. En algunas realizaciones, la kdis para el oxígeno de la proteína H-NOX mutante está entre aproximadamente 0, 01 y aproximadamente 200 s-1 a 20 ºC, tal como aproximadamente 1, 0 s-1 y aproximadamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 que comprende (i) una cantidad farmacéuticamente aceptable de una proteína H-NOX, y (ii) un vehículo farmacéuticamente aceptable, en la que

(a) la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 1 nM y 1 mM a 20 ºC, y la reactividad del NO de la proteína H-NOX es inferior a 700 s-1 a 20 ºC, o

(b) la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está dentro de 2 órdenes de magnitud de la de la hemoglobina alfa humana, y la reactividad del NO de la proteína H-NOX es al menos 10 veces menor que la de la de hemoglobina alfa humana.

2. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 1, en la que la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 1 nM y 1 mM a 20 ºC, y en la que la reactividad del NO de la proteína H-NOX es inferior a 700 s-1 a 20 ºC.

3. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 1, en la que la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está dentro de 2 órdenes de magnitud de la de la hemoglobina, y en la que la reactividad del NO de la proteína H-NOX es al menos 10 veces menor que la de la hemoglobina.

4. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 2, en la que la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 2 nM y 50 µM a 20 ºC.

5. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 1, en la que la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 50 nM y 50 µM a 20 ºC.

6. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 1, en la que la constante de disociación del O2 de la proteína H-NOX está entre 1 µM y 10 µM a 20 ºC.

7. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 2, en la que la reactividad del NO de la proteína H-NOX es inferior a 1 s-1 a 20 ºC.

8. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en la que la reactividad del NO de la proteína H-NOX es al menos 100 veces menor que la de la hemoglobina.

9. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según una cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en la que la kdis para el oxígeno de la proteína H-NOX está entre 0, 01 s-1 y 200 s-1 a 20 ºC.

10. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 2, en la que la velocidad de auto-oxidación del hemo de la proteína H-NOX es inferior a 1 h-1 a 37 ºC.

11. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en la que la proteína H-NOX comprende al menos una mutación del bolsillo distal, o en la que la proteína H-NOX comprende al menos una mutación que no está en el bolsillo distal.

12. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en la que la proteína H-NOX comprende al menos una mutación en el bolsillo distal.

13. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 12, en la que la proteína H-NOX es L144F de T. tengcongensis.

14. La composición farmacéutica de una cualquiera para su uso en medicina como vehículo de O2 según las reivindicaciones 1-13, en la que la proteína H-NOX está covalentemente unida a otra molécula.

15. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 14, en la que la proteína H-NOX está unida a polietilenglicol.

16. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 14, en la que la proteína H-NOX es una proteína de fusión que incluye un dominio de H-NOX y parte o la totalidad de otra proteína.

17. La composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 16, en la que la otra proteína es albúmina.

18. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 1, en donde la composición farmacéutica es para su uso como un sucedáneo de la sangre.

19. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según una cualquiera de las reivindicaciones 1-18, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de una enfermedad

cardiovascular, una enfermedad neurológica, hipoxia tumoral, pérdida de sangre o una herida.

20. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 19, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de una enfermedad cardiovascular.

21. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 20, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de infarto de miocardio.

22. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 19, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de hipoxia tumoral.

23. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 22, en donde la composición farmacéutica es para su uso como complemento con radiación o quimioterapia para el tratamiento de cáncer.

24. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 19, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de una herida.

25. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 24, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de heridas pos-radiación, heridas posquirúrgicas, úlceras diabéticas o heridas por quemaduras.

26. Una composición farmacéutica para su uso en medicina como vehículo de O2 según la reivindicación 19, en donde la composición farmacéutica es para su uso en el tratamiento de:

(a) accidente cerebrovascular isquémico, lesión cerebral traumática y lesión de médula espinal;

(b) pérdida de sangre durante traumatismo, hemorragias, choque hemorrágico, pérdida de sangre durante cirugía, o hemodilución;

(c) isquemia de tejido asociada a trombos, oclusiones de células falciformes, oclusiones arteriales, oclusiones vasculares periféricas, globos de angioplastia o instrumentos quirúrgicos; o

(d) isquemia de tejido asociada a isquemia perioperativa, accidente cerebrovascular, accidente cerebrovascular emergente, ataques isquémicos transitorios, aturdimiento miocárdico e hibernación, angina aguda o inestable, angina emergente e infarto de miocardio.

27. Uso de una proteína H-NOX como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1-17 en la preparación de un medicamento para administrar oxígeno in vivo a seres humanos o animales, en el que el medicamento comprende además un vehículo farmacéuticamente aceptable.

28. El uso de una proteína H-NOX según la reivindicación 27, en el que el medicamento es un sucedáneo de la sangre.

29. El uso de una proteína H-NOX según la reivindicación 27, en el que el medicamento es para su uso en el tratamiento de una enfermedad cardiovascular, una enfermedad neurológica, hipoxia tumoral, pérdida de sangre o una herida.

30. El uso de una proteína H-NOX según una cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, en el que el medicamento es para tratar enfermedad cardiovascular, enfermedad neurológica, hipoxia tumoral, pérdida de sangre, cicatrización, traumatismo, hemorragias, choque hemorrágico, cirugía, hemodilución, pérdida de volumen de sangre, cicatrización después de radiación, reparación posquirúrgica, reparación de úlceras diabéticas, reparación de heridas por quemadura, trombos, anemia de células falciformes, oclusiones de células falciformes, oclusiones arteriales, oclusiones vasculares periféricas, isquemia perioperativa, accidente cerebrovascular, accidente cerebrovascular isquémico, accidente cerebrovascular emergente, ataques isquémicos transitorios, aturdimiento miocárdico e hibernación, angina aguda o inestable, angina emergente, infarto de miocardio, cardioplejía, cáncer, cáncer como complemento con radiación o quimioterapia, lesión cerebral traumática, lesión de médula espinal o anemia.

Secuencias de H-NOX mutante y la H-NOX WT parental

NUCLEÓTIDOS seguidos de AMINOÁCIDOS H-NOX de Thermoanaerobacter tengcongensis


 

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