IDENTIFICACION DE LAS REGIONES RD1 Y RD5 ASOCIADAS CON LA VIRULENCIA QUE PERMITE EL DESARROLLO DE VACUNAS MEJORADAS DE M. BOVIS BCG Y M. MICROTI.

Cepa de M. bovis BCG::RD1 que tiene integrado el fragmento RD1-2F9 (~32 kb) según se clona en el cósmido aquí denominado como RD1-2F9 contenido en la cepa de E.

coli depositada en el CNCM con el número de acceso 1-2831

Identificación de las regiones RD1 y RD5 asociadas con la virulencia que permite el desarrollo de vacunas mejoradas de M. bovis BCG y M. microti.

Desde hace tiempo se buscan las regiones asociadas con la virulencia en Mycobacterium. La presente descripción se refiere a la identificación de dos regiones genómicas que se muestra que están asociadas con un fenotipo virulento en Mycobacteria, y particularmente en M. tuberculosis y en M. leprae.

Las dos regiones son conocidas como RD1 y RD5, como se describe en Molecular Microbiology (1999), vol. 32, páginas 643 a 655 (Gordon S.V. et al.). Estas dos regiones, o al menos una de ellas, están ausentes en las cepas de vacunas de M. bovis BCG y en cepas de M. microti implicadas y usadas como vacunas vivas en los años 1960.

Otras aplicaciones que están relacionadas con la presente descripción se refieren al uso de todas o parte de dichas regiones para detectar cepas virulentas de Mycobacteria y particularmente M. tuberculosis en seres humanos y animales. La RD1 y RD5 son consideradas como marcadores de la virulencia en la presente invención.

Las micobacterias recombinantes, y particularmente M. bovis BGG, después de la modificación de su genoma mediante introducción de toda o parte de la región RD1 y/o de la región RD5 en dicho genoma, se pueden usar para el sistema inmunitario de pacientes afectados con un cáncer, como por ejemplo un cáncer de vejiga.

La presente invención se refiere a una cepa de M. bovis BCG en la que dicha cepa tiene integrado el fragmento RD1-2F9 (~32 kb) que cubre la región del genoma AL123456 de M. tuberculosis desde 4.337 kb a 4.369 kb responsable de la inmunogenicidad mejorada frente a los bacilos de la tuberculosis. Esta cepa se denominará como la cepa de M. bobis BCG::RD1, y es útil como una nueva vacuna mejorada para la prevención de infecciones de tuberculosis, y para tratar cáncer de vejiga superficial.

Mycobacterium bovis BCG (bacilo Calmette-Guérin) se ha usado desde 1921 para prevenir la tuberculosis, aunque tiene una eficacia limitada frente a la enfermedad pulmonar de adulto en áreas muy endémicas. Mycobacterium microti, otro miembro del complejo de Mycobacterium tuberculosis, se describió originalmente como el agente infeccioso de una enfermedad similar a la tuberculosis en topillos (Microtus agrestis) en los años 1930 (Wells, A. Q. 1937. Tuberculosis in wild voles. Lancet 1221 y Wells, A. Q. 1946. The murine type of tubercle bacillus. Medical Research council special report series 259:1-42.). Hasta hace poco, se pensaba que las cepas de M. microti eran patógenas sólo para topillos, pero no para seres humanos, e incluso algunas se usaron como una vacuna viva. De hecho, el bacilo del topillo demostró ser seguro y eficaz previniendo la tuberculosis clínica en un ensayo que implicó aproximadamente 10.000 adolescentes en el Reino Unido en los años 1950 (Hart; P. D. a.; e I. Sutherland. 1977. BCG y vole bacillus vaccines in the prevention of tuberculosis in adolescence and early adult life. British Medical Journal 2: 293-295). Sobre la misma fecha, se administró con éxito otra cepa, OV166, a medio millón de neonatos en Praga, antigua Checoslovaquia, sin ninguna complicación grave (Sula, L., e I. Radkovsky. 1976. Protective effects of M. microti vaccine against tuberculosis. J. Hyg. Epid. Microbiol. Immunol. 20:1-6). Desde entonces, la vacunación con M. microti se ha descontinuado debido a que no era más eficaz que la vacuna de BCG empleada frecuentemente. Como resultado, son necesarias vacunas mejoradas para prevenir y tratar la tuberculosis.

El problema para intentar mejorar esta vacuna viva es que el mecanismo molecular tanto de la atenuación como de la inmunogenicidad de BCG todavía sigue sin comprenderse bien. Estudios genómicos comparativos de los seis miembros del complejo de M. tuberculosis han identificado más de 140 genes, cuya presencia es facultativa, que pueden conferir diferencias en fenotipo, intervalo de hospedantes y virulencia. Con relación al genoma de la cepa paradigmática, M. tuberculosis H37Rv (S. T Cole, et al., Nature 393, 537 (1998)), muchos de estos genes se producen en regiones cromosómicas que han sido suprimidas de ciertas especies (RD1-16, RvD1-5), M. A. Behr, et al., Science 284; 1520 (1999); R. Brosch, et al., Infection Immun. 66, 2221 (1998); S. V. Gordon, et al., Molec Microbiol 32, 643 (1999); H. Salamon, et al, Genome Res 10; 2044 (2000), G. G. Mahairas et al, J. Bacteriol. 178, 1274 (1996) y R. Brosch, et al., Proc Natl Acad Sci USA 99, 3684 (2002).

En relación con la invención y basándose en su distribución entre bacilos de la tuberculosis y su potencial para codificar funciones de la virulencia, se le dio la máxima prioridad a RD1, RD3-5, RD7 y RD9 (Fig. 1A, B) para el análisis genómico funcional usando "informaciones genéticas insertadas" ("knock-ins") de M. bovis BCG para evaluar su contribución potencial al proceso de atenuación. Los clones que abarcan estas regiones RD se seleccionaron a partir de una librería de M. tuberculosis H37Rv ordenada de cósmidos lanzadera integrantes (S. T. Cole; et al., Nature 393, 537 (1998) y W. R. Bange, et al, Tuber. Lung Dis. 79, 171 (1999)), y se electroporaron individualmente en BCG Pasteur, donde se insertaron de forma estable en el sitio attB (M. H. Lee, et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 3111 (1991)).

Se ha descubierto que sólo la reintroducción de RD1 condujo a una alteración fenotípica profunda. Sorprendentemente, la "información genética insertada" ("knock-in") de BCG::RD1 creció de forma más vigorosa que los controles de BCG en ratones inmunodeficientes, induciendo esplenomegalia extendida y formación de granuloma.

RD1 está restringida a las cepas avirulentas M. bovis BCG y M. microti. Aunque los puntos finales no son idénticos, las supresiones han eliminado de ambas cepas de vacunas un conjunto de seis genes (Rv3871-Rv3876) que son parte del locus ESAT-6 (Fig. 1A (S. T. Cole, et al., Nature 393, 537 (1998) y F. Tekaia, et al., Tubercle Lung Disease 79, 329 (1999)).

Entre los productos perdidos se encuentran miembros de las familias de proteínas PE (Rv3872), PPE (Rv3873), y ESAT-6 (Rv3874, Rv3875) micobacterianas. A pesar de carecer de señales de secreción obvias, ESAT-6 (Rv3875) y la proteína relacionada CFP-10 (Rv3874) son componentes abundantes del filtrado de cultivo a corto plazo, actuando como antígenos de células T inmunodominantes que inducen potentes respuestas de Th1 (F. Tekaia, et al., Tubercle Lung Disease 79, 329 (1999); A. L. Sorensen, et al, Infect. Immun. 63, 1710 (1995) y R. Colangelli, et al., Infect. Immun. 68, 990 (2000)).

En resumen, se ha descubierto que la restauración de RD1 en M. bovis BCG conduce a un aumento de la persistencia en ratones inmunocompetentes. La cepa de M. bovis BCG::RD1 induce respuestas inmunitarias específicas de la RD1 del tipo Th1, tiene una inmunogenicidad potenciada y confiere una protección mejor que M. bovis BCG sola en el modelo de tuberculosis de ratón. La vacuna de M. bovis BCG::RD1 es significativamente más virulenta que M. bovis BCG en ratones inmunodeficientes, pero considerablemente menos virulenta que M. tuberculosis.

Además, se muestra que M. microti carece de una parte diferente pero solapante de la región RD1 (RD1^mic) con respecto a M. bovis BCG, y los resultados indican que la reintroducción de RD1 confiere un aumento de la virulencia de BCG::RD1 en ratones inmunodeficientes. Las raras cepas de M. microti que están asociadas con la enfermedad humana contienen una región denominada RD5^mic, mientras que aquellas de los topillos no la tienen.

La vacuna de M. bovis BCG se podría mejorar reintroduciendo otros genes que codifican miembros de la familia de ESAT-6 que se han perdido, principalmente los encontrados en los loci de RD8 y RD5 de M. tuberculosis. Estas regiones también codifican antígenos de células T adicionales.

M. bovis BCG::RD1 se podría mejorar reintroduciendo los loci de RD8 y RD5 de M. tuberculosis.

La vacuna de M. bovis BCG se podría mejorar sobreexpresando los genes contenidos en las regiones RD1, RD5 y RD8.

En consecuencia, estas nuevas cepas, que muestran una mayor persistencia e inmunogenicidad potenciada,...

1. Cepa de M. bovis BCG::RD1 que tiene integrado el fragmento RD1-2F9 (~32 kb) según se clona en el cósmido aquí denominado como RD1-2F9 contenido en la cepa de E. coli depositada en el CNCM con el número de acceso 1-2831.

2. Uso de un cósmido denominado en el presente documento RD1-2F9 contenido en la cepa de E. coli depositado en el CNCM con el número de acceso 1-2831 para transformar M. bovis BCG.

3. Composición farmacéutica que comprende una cepa según la reivindicación 1 y un vehículo farmacéuticamente aceptable.

4. Composición farmacéutica según la reivindicación 3, que contiene vehículos adecuados farmacéuticamente aceptables que comprenden excipientes y auxiliares que facilitan el procesamiento de la vacuna viva en preparaciones que se pueden usar farmacéuticamente.