Polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene por lo menos un 90% de identidad con la secuencia de aminoácidos de longitud completa mostrada en las figuras 9A-D

Antígenos transmembrana de tipo sepentina expresados en cánceres de próstata humanos y sus usos.

La presente solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de patente de Estados Unidos número 09/455.486, solicitada el 6 de diciembre de 1999.

Campo de la invención

La invención descrita aquí se refiere a un gen nuevo y a la proteína codificada y antígeno tumoral, denominado STEAP-2, y a métodos de diagnóstico y terapéutico y a composiciones útiles en el tratamiento de varios cánceres, particularmente incluyendo cáncer de próstata, cáncer de colon, cáncer de vejiga, cáncer de pulmón, cáncer de ovario y cáncer pancreático.

Antecedentes de la invención

El cáncer es la segunda causa de muerte humana próxima a la enfermedad coronaria. En el mundo, millones de personas mueren de cáncer cada año. Sólo en los Estados Unidos, el cáncer causa la muerte de casi medio millón de personas anualmente, con 1,4 millones de nuevos casos diagnosticados cada año. Mientras que las muertes por enfermedad coronaria han disminuido significativamente, las resultantes del cáncer se encuentran generalmente en ascenso. En la parte inicial del próximo siglo, se prevé que el cáncer sea la causa principal de muerte.

En el mundo, diversos cánceres destacan como enfermedades mortales principales. En particular, los carcinomas de pulmón, próstata, mama, colon, páncreas y ovarios representan las causas principales de muerte por cáncer. Estos y prácticamente todos los carcinomas comparten una característica letal común. Con muy pocas excepciones, la enfermedad metastásica de un carcinoma es mortal. Además, incluso para aquellos pacientes de cáncer que sobreviven inicialmente a sus cánceres primarios, la experiencia común ha demostrado que sus vidas quedan significativamente alteradas. Muchos pacientes de cáncer experimentan ansiedades impulsadas por la conciencia de la posible recaída o fallo en el tratamiento. Muchos pacientes de cáncer experimentan debilidades físicas después del tratamiento. Muchos pacientes de cáncer experimentan una recaída.

En el mundo, el cáncer de próstata es el cuarto cáncer más frecuente en los hombres, En norte América y el norte de Europa, es de lejos el cáncer masculino más común y es la segunda causa principal de muerte por cáncer en los hombres. Sólo en los Estados Unidos, por encima de 40.000 hombres mueren anualmente de esta enfermedad - siguiendo sólo al cáncer de pulmón. A pesar de la magnitud de estas cifras, no existe aún un tratamiento eficaz para el cáncer de próstata metastásico. La prostatactomía quirúrgica, la terapia por radiación, la terapia de ablación de hormonas, y la quimioterapia continúan siendo las modalidades de tratamiento principales. Desafortunadamente, estos tratamientos son inefectivos para muchos y se asocian frecuentemente con consecuencias indeseables.

En la parte del diagnóstico, la falta de un marcador de tumor de próstata que pueda detectar de manera precisa tumores localizados en una fase inicial, sigue siendo una limitación significativa en el tratamiento de esta enfermedad. Aunque el ensayo PSA de suero ha sido una herramienta muy útil, se considera ampliamente que carece de especificidad y utilidad general en varios aspectos importantes.

El progreso en la identificación de marcadores específicos adicionales para el cáncer de próstata se ha mejorado mediante la generación de xenoinjertos de cáncer de próstata que pueden recapitular diferentes estadios de la enfermedad en ratones. Los xenoinjertos de LAPC (Cáncer de Próstata de Los Ángeles) son xenoinjertos de cáncer de próstata que han sobrevivido al paso en ratones con deficiencia inmune combinada severa (SCID) y han mostrado la capacidad de mimetizar la progresión de la enfermedad, incluyendo la transición de dependencia de andrógeno a independencia de andrógeno y el desarrollo de lesiones metastásicas (Patente de Estados Unidos No. 6,107,540; Klein et al., 1997, Nat. Med. 3: 402). Marcadores de cáncer de próstata identificados más recientemente incluyen PCTA-1 (Su et al., 1996, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 7252), antígeno de célula madre de próstata (PSCA) (Reiter et al., 1998, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 1735), y STEAP (Hubert et al., 1999, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96: 14523).

Mientras que los marcadores identificados previamente, tales como PSA, PSM, PCTA y PSCA han facilitados los esfuerzos por diagnosticar y tratar el cáncer de próstata, existe la necesidad de identificar marcadores adicionales y dianas terapéuticas para la próstata y cánceres relacionados con el fin de mejorar adicionalmente el diagnóstico y la terapia.

Descripción resumida de la invención

La presente invención es tal como se define en las reivindicaciones que se acompañan.

La presente descripción se refiere a una familia nueva de antígenos transmembrana de tipo serpentina de la superficie celular. Dos de las proteínas en esta familia se expresan exclusivamente o predominantemente en la próstata, así como en el cáncer de próstata, y así los miembros de esta familia se han denominado "STEAP". (Antígeno epitelial de seis dominios transmembrana de la próstata). En la presente invención se describen y caracterizan STEAP humanos concretos. Los STEAP humanos muestran un grado elevado de conservación estructural entre los mismos, pero no muestran una homología estructural significativa con ninguna proteína humana conocida.

El miembro prototipo de la familia de STEAP, STEAP-1, parece ser una proteína de membrana de tipo Illa expresada predominantemente en células de próstata en tejidos humanos normales. Estructuralmente, STEAP-1 es una proteína de 339 aminoácidos caracterizada por una topología molecular de seis dominios transmembrana y extremos N y C intracelulares, que sugieren que se pliega en forma de "serpentina" en tres bucles extracelulares y dos intracelulares. La expresión de la proteína STEAP-1 se mantiene a niveles elevados a lo largo de varias etapas del cáncer de próstata. Además, la STEAP-1 se sobreexpresa ampliamente en otros cánceres humanos particulares. En particular, la expresión de la superficie celular de STEAP-1 se ha confirmado definitivamente en un conjunto de células de próstata y de cáncer de próstata, células de cáncer de pulmón, células de cáncer de vejiga y células de cáncer de colon. Estas características indican que STEAP-1 es un antígeno tumoral de la superficie celular específico expresado a niveles elevados en cánceres de próstata, vejiga, colon y otros cánceres.

Un segundo miembro de la familia, STEAP-2, es una proteína de 454 aminoácidos con una topología molecular prevista similar a la de STEAP-1. STEAP-2, como STEAP-1, es específica de la próstata en tejidos humanos normales y también se expresa en el cáncer de próstata. La alineación de los ORFs (marcos de lectura abiertos) de STEAP-2 y STEAP-1 muestra una identidad del 54,9% sobre un solapamiento de 237 residuos de aminoácidos y la localización de los seis dominios transmembrana putativos en STEAP-2 coinciden con la localización de los dominios transmembrana en STEAP-1 (figuras 11A-B).

STEAP-3 y STEAP-4 también se describen en la presente invención. Éstas también están relacionadas estructuralmente y muestran perfiles de expresión únicos. En particular, STEAP-3 y STEAP-4 parecen mostrar unos patrones de restricción de tejido diferentes. En las figuras 11A-B se muestra una alineación de las secuencias de aminoácidos de los cuatro STEAP.

La presente invención proporciona polinucleótidos que corresponden o son complementarios a todo o parte del gen de STEAP-2 tal como se describe aquí, ARNm, y/o secuencias codificantes, preferiblemente en forma aislada, incluyendo polinucleótidos que codifican las proteínas STEAP-2 y fragmentos de las mismas, ADN, ARN, híbrido ADN/ARN y moléculas relacionadas, polinucleótidos o oligonucleótidos complementarios al gen de STEAP-2 o secuencias de ARNm o partes de las mismas, y polinucleótidos u oligonucleótidos que se hibridan al gen de STEAP-2, ARNm o polinucleótidos que codifican STEAP-2. También se proporcionan medios para aislar ADNcs y los genes que codifican STEAP-2. También se proporcionan moléculas de ADN recombinante que contienen los polinucleótidos de STEAP-2, células transformadas o transducidas con dichas moléculas, y los sistemas del vector huésped para la expresión de los productos génicos de STEAP-2.

La presente invención proporciona proteínas STEAP-2 y fragmentos de polipeptídicos de las mismas. La presente invención proporciona...

1. Polipéptido que comprende una secuencia de aminoácidos que tiene por lo menos un 90% de identidad con la secuencia de aminoácidos de longitud completa mostrada en las figuras 9A-D.

2. Polipéptido según la reivindicaicón 1, que comprende la secuencia de aminoácidos de STEAP-2 mostrada en las figuras 9A-D.

3. Polipéptido STEAP-2 que comprende

(a) los residuos de aminoácidos 1 a 205 mostrados en las figuras 9A-D, o
(b) los residuos de aminoácidos 229 a 254 mostrados en las figuras 9A-D, o
(c) los residuos de aminoácidos 278 a 303 mostrados en las figuras 9A-D.

4. Polinucleótido aislado seleccionado del grupo que consiste en:

(a) un polinucleótido que codifica un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3;
(b) un polinucleótido que comprende la secuencia de nucleótidos desde la posición 355 a, e incluyendo, la posición 1719 mostrada en las figuras 9A-D;
(c) un polinucleótido que comprende la secuencia de nucleótidos desde la posición 355 a, e incluyendo, la posición 970 mostrada en las figuras 9A-D;
(d) un polinucleótido que comprende la secuencia de nucleótidos desde la posición 1039 a, e incluyendo, la posición 1115 mostrada en las figuras 9A-D;
(e) el ADNc contenido en el plásmido 98P4B6-GTD3 depositado con la American Culture Collection con el No. de Acceso PTA-311; en el que T también puede ser U; y
(f) un polinucleótido que es totalmente complementario con un polinucléotido de 4(a)-4(e).

5. Polinucleótido según la reivindicación 4, marcado con un marcador detectable.

6. Vector de expresión recombinante que contiene un polinucleótido según la reivindicación 4.

7. Célula huésped que contiene el vector de expresión según la reivindicación 6.

8. Proceso para producir un polipéptido STEAP-2 que comprende cultivar una célula huésped según la reivindicación 7, bajo condiciones suficientes para la producción del polipéptido y recuperar el polipéptido STEAP-2.

9. Anticuerpo o fragmento del mismo, que se une específicamente a un epítopo en los aminoácidos 1-205, 229-254, 278-303, 100-108, 227-235, ó 306-314, de la secuencia de aminoácidos mostrada en las figuras 9A-D.

10. Anticuerpo o fragmento del mismo según la reivindicación 9, que es monoclonal.

11. Proteína recombinante que comprende la región de unión a antígeno de un anticuerpo monoclonal o fragmento del anticuerpo según la reivindicación 10.

12. Anticuerpo o fragmento del mismo según la reivindicación 9 o la reivindicación 10, o la proteína recombinante según la reivindicación 11, que está marcado con un marcador detectable.

13. Anticuerpo o fragmento del mismo o proteína recombinante según la reivindicación 12, en los que el marcador detectable comprende un radioisótopo, quelante metálico, enzima o compuesto fluorescente, bioluminiscente o quimioluminiscente.

14. Anticuerpo o fragmento del mismo o proteína recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 9-13, que es un anticuerpo humano.

15. Anticuerpo o fragmento del mismo según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 y 12-13, que comprende residuos de la región de unión a antígeno murino y residuos de anticuerpo humano.

16. Ratón transgénico que produce un anticuerpo o fragmento de anticuerpo según cualquiera de las reivindicaciones 9-10 ó 14-15.

17. Hibrioma que produce un anticuerpo monoclonal según cualquiera de las reivindicaciones 10 ó 14-15.

18. Anticuerpo monoclonal o fragmento del mismo según la reivindicación 10 que se conjuga con una toxina, un radioisótopo o un agente terapéutico.

19. Análisis para detectar la presencia de un polipéptido STEAP-2 en una muestra que comprende poner en contacto la muestra con un anticuerpo, fragmento o proteína recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 9-12 y detectar la unión del polipéptido STEAP-2 en la muestra a los mismos.

20. Análisis para detectar la presencia de un polipéptido STEAP-2 en una muestra que comprende:

(a) poner en contacto la muestra con una sonda de polinucleótidos que se hibrida específicamente a un polinucleótido según la reivindicación 4; y
(b) detectar la presencia de un complejo de hibridación formado mediante la hibridación de la sonda con el polinucleótido de STEAP-2 en la muestra, donde la presencia del complejo de hibridación indica la presencia del polinucleótido de STEAP-2 en la muestra.

21. Análisis para detectar la presencia de un polinucleótido de ARNm de STEAP-2 en una muestra biológica que comprende.

(a) producir ADNc a partir de la muestra mediante transcripción inversa utilizando por lo menos un cebador;
(b) amplificar el ADNc producido de esta manera utilizando polinucleótidos de STEAP-2 como cebadores de sentido y antisentido para amplificar los ADNc de STEAP-2 en la misma;
(c) detectar la presencia del ADNc de STEAP-2 amplificado,

donde los polinucleótidos de STEAP-2 utilizados como los cebadores de sentido y antisentido son capaces de amplificar el polinucleótido según la reivindicación 4.

22. Composición farmacéutica que comprende un anticuerpo o fragmento del mismo o proteína recombinante según cualquiera de las reivindicaciones 9-15 o la reivindicación 18, un polipéptido STEAP-2 según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, o un polinucleótido de STEAP-2 según cualquiera de las reivindicaciones 4 ó 5, y un portador fisiológicamente aceptable.

23. Composición de vacuna que comprende un polipéptido STEAP-2 según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, o un polinucleótido de STEAP-2 según la reivindicación 4, y un portador fisiológicamente aceptable.

24. Uso de un vector que condifica un anticuerpo monoclonal de cadena única que comprende los dominios variables de las cadenas pesada y ligera de un anticuerpo monoclonal que se une específicamente a un polipéptido STEAP-2 según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la preparación de un medicamento para el tratamiento de un cáncer que expresa STEAP-2, de manera que el vector libera la secuencia codificante del anticuerpo monoclonal de cadena única a las células cancerosas y el anticuerpo de cadena única codificado se expresa intracelularmente en las mismas.

25. Anticuerpo o fragmento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 9, 10, 12-15 y 18 para su uso en un método de tratamiento de un cáncer que expresa STEAP-2.

26. Uso de un anticuerpo o fragmento según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 9, 10, 12-15 y 18 en la fabricación de un medicamento para un método de tratamiento de un cáncer que expresa STEAP-2.