Uso de un polipéptido de fusión del receptor de Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo en un mamífero,

en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse a un factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM

Polipéptidos de fusión ActRIIB y usos de los mismos.

Campo técnico

Este campo técnico se relaciona con inhibidores del factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8), incluyendo formas solubles de los receptores de activina tipo II, y fragmentos de estos, especialmente aquellos que inhiben la actividad de GDF-8 in vivo. El campo además se relaciona con métodos para prevenir, o tratar trastornos degenerativos de los huesos.

Antecedentes

La familia TGF-ß es un número de factores de crecimiento relacionados estructuralmente, de los cuales todos poseen propiedades morfogenéticas y reguladoras del crecimiento importantes fisiológicamente (Kingsley et al. (1994) Genes Dev., 8:133-146; Hoodless et al. (1998) Curr. Topics Microbiol. Immunol., 228:235-272). Estos factores incluyen proteínas morfogenéticas del hueso (BMP), activina, inhibina, sustancia inhibidora de müller, factor neurotrófico derivado de las células gliales, e incluso un número creciente de factores de diferenciación y de crecimiento (GDF), tales como GDF-8. Muchas de estas proteínas son altamente homólogas. Por ejemplo, BMP-11 humano, también conocido como GDF-11, es 90% idéntica a GDF-8 en el nivel de aminoácido (Gamer et al. (1999) Dev. Biol. 208:222-232; http://www.ronmyrick.com Nakashima et al. (1999) Mech. Dev. 80:185-189).

La mayoría de los miembros de la familia TGF-ß se conocen por transducir sus señales a través de la formación de complejos heteroméricos de dos diferentes tipos de receptores quinasa serina/treonina expresados en la superficie celular, i.e., receptores tipo I de aproximadamente 50-55 kDa y receptores tipo II de más de 70 kDa. Los receptores tipo I no unen los ligandos directamente; más bien, participan en la transducción de la señal por asociación con los receptores tipo II, que unen moléculas ligando. El sistema TGF-ß se conserva altamente en todo el reino animal. (Para una revisión del sistema TGF-ß, ver Massague (2000) Nature Rev. Mol. Cell Biol. 1:16-178; and Moustakas et al. (2001) J. Cell Sci. 114:4359-4369).

El receptor de activina tipo II se ha descrito previamente en U.S. Patent No. 5,885,794. La activina originalmente se purificó a partir de fluido folicular de los ovarios como una proteína que tiene un efecto estimulatorio en la producción de hormonas que estimulan el folículo en la glándula pituitaria. Cinco isoformas del receptor de activina tipo II han sido identificadas en las células sensibles a la activina. Basándose en estudios in vitro, estos receptores pueden ser compartidos por miembros de la familia TGF-ß (Attisano et al. (1996) Mol. Cell. Biol. 16:1066-1073). La presente invención se basa, en parte, en el descubrimiento de que el receptor de activina tipo II, denominado ActRIIB, se puede unir al factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) además a la activina.

GDF-8 está implicado en la regulación de procesos biológicos críticos en el músculo esquelético y la osteogénesis. GDF-8 se expresa altamente en el músculo esquelético en adultos y en el desarrollo. Los ratones transgénicos carentes de GDF-8 se caracterizan por una marcada hipertrofia e hiperplasia del músculo esquelético (McPherron et al. (1997) Nature 387:83-90) y una estructura del hueso cortical alterada (Hamrick et al. (2000) Bone 27 (3):343-349). Incrementos similares en la masa del músculo esquelético son evidentes en mutaciones de GDF-8 que ocurren naturalmente en ganado (Ashmore et al. (1974) Growth 38:501-507; Swatland et al. (1994) J. Anim. Sci. 38:752-757; McPherron et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94:12457-12461; and Kambadur et al. (1997) Genome Res. 7:910-915). Los estudios han indicado que la atrofia muscular asociada con la infección por HIV se acompaña por un aumento en la expresión de GDF-8 (Gonzalez-Cadavid et al. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95: 14938-14943). GDF-8 también ha sido implicado en la producción de enzimas musculares específicas (por ejemplo, la creatina quinasa) y la proliferación de células mioblásticas (WO 00/43781). Además de sus propiedades reguladoras del crecimiento y morfogenéticas, GDF-8 también puede estar implicado en un número de otros procesos fisiológicos, incluyendo homeostasis de la glucosa en el desarrollo de diabetes tipo II, tolerancia a la glucosa deteriorada, síndromes metabólicos (por ejemplo, síndrome X), resistencia a la insulina inducida por trauma tales como quemaduras o desequilibrio de nitrógeno, y trastornos del tejido adiposo, tales como obesidad (Kim et al. (2001) BBRC 281:902-906).

Un número de trastornos humanos y animales se asocian con tejido muscular deteriorado funcionalmente, por ejemplo, distrofia muscular (incluyendo distrofia muscular de Duchenne), esclerosis lateral amiotrófica (ALS), atrofia muscular, atrofia orgánica, fragilidad, enfermedad pulmonar obstructiva congestiva, sarcopenia, caquexia, y síndrome de atrofia muscular causados por otras enfermedades y condiciones. A la fecha, muy pocas terapias confiables o efectivas han sido desarrolladas para tratar estos trastornos.

También hay un número de condiciones asociadas con una pérdida de hueso, que incluyen osteoporosis y osteoartritis, especialmente en las mujeres mayores y/o posmenopáusicas. Además, las enfermedades de hueso metabólicas y trastornos incluyen, masa ósea baja debido a terapia crónica con glucocorticoides, insuficiencia gonodal prematura, supresión androgénica, deficiencia de vitamina D, hiperparatiroidismo secundario, deficiencias nutricionales, y anorexia nerviosa. En la actualidad las terapias disponibles para estas condiciones funcionan inhibiendo la resorción ósea. Una terapia que promueve la formación de hueso nuevo, sería una alternativa deseable para estas terapias.

Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar nuevas terapias que contribuyan a un aumento global de masa muscular y/o densidad ósea, especialmente, en humanos. Es un objeto de la presente invención proporcionar métodos terapéuticos seguros y efectivos para trastornos asociados con los huesos. Es otro objeto de la invención proporcionar métodos para aumentar la densidad ósea en mamíferos. Incluso otro objeto de la invención es proporcionar inhibidores de GDF-8 que sean seguros y efectivos in vivo.

Incluso otro objeto de la invención es proporcionar formas solubles del receptor de activina tipo II ActRIIB y/o fragmentos funcionales de estos que son estables in vivo y se unen a GDF-8 con alta especificidad y afinidad. WO 02/10214 describe un receptor del factor de diferenciación de crecimiento (GDF) sustancialmente purificado, incluyendo un receptor GDF-8 para el tratamiento de condiciones patológicas relacionadas con tejido muscular o adiposo.

Los objetos adicionales de la invención serán establecidos en parte en la descripción que sigue, y en parte será evidente de la descripción o pueden ser adquiridos por la práctica de la invención.

Varios objetos, aspectos y ventajas de la invención serán realizados y logrados por medio de los elementos y combinaciones particularmente señaladas en las reivindicaciones anexas.

Resumen

En consecuencia, la presente invención proporciona el uso de un polipéptido de fusión del receptor de Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo en un mamífero, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138 de SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse al factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM.

La invención también proporciona una proteína de fusión que comprende la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO:3.

La invención además proporciona un ácido nucleico aislado que codifica la proteína de fusión de la invención, un vector de expresión, que comprende el ácido nucleico de la invención y una célula huésped que comprende el vector de la invención.

La invención adicionalmente proporciona un método para identificar los inhibidores de GDF 8, que comprende:

(a) la preparación de una primera mezcla de enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB de la invención y GDF-8;

(b) la medición de la cantidad de enlace entre el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF-8 en la primera mezcla;

(c) la preparación de una segunda mezcla de enlace...

1. Uso de un polipéptido de fusión del receptor de Activina tipo IIB (ActRIIB) en la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de un trastorno degenerativo óseo en un mamífero, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse a un factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM.

2. El uso de la reivindicación 1, en donde el mamífero es humano.

3. El uso de la reivindicación 1, en donde el medicamento es para ser administrado a un mamífero con necesidad del tratamiento o prevención de un trastorno seleccionado de al menos uno de osteoartritis y osteoporosis.

4. El uso de la reivindicación 1, en donde dicho polipéptido de fusión ActRIIB es para ser administrado en la cantidad efectiva seleccionada de 1 µg/kg a 20 mg/kg, 1 µg/kg a 10 mg/kg, 1 µg/kg a 1 mg/kg, 10 µg/kg a 1 mg/kg, 10 µg/kg a 100 µg/kg, 100 µg a 1 mg/kg, y 500 µg/kg a 1 mg/kg.

5. El uso de la reivindicación 1, en donde la primera secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión ActRIIB comprende los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3.

6. El uso de la reivindicación 1, en donde la primera secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión ActRIIB comprende los aminoácidos 19 a 134 de la SEQ ID NO:1.

7. El uso de la reivindicación 1, en donde la segunda secuencia de aminoácidos de dicho polipéptido de fusión ActRIIB comprende una secuencia seleccionada de (a) el fragmento Fc de IgG, (b) el fragmento Fc de IgG1, (c) el fragmento Fc de IgG4, y (d) los aminoácidos 148 a 378 de la SEQ ID NO:3.

8. El uso de la reivindicación 1, en donde la secuencia del polipéptido de fusión ActRIIB se define en SEQ ID NO:3.

9. El uso de la reivindicación 1, en donde la vida media en circulación del polipéptido de fusión ActRIIB excede 5 días.

10. El uso de la reivindicación 1, en donde la proteína de fusión se codifica por un ácido nucleico que hibridiza a la secuencia de SEQ ID NO:4 bajo condiciones estrictas de hibridación, y en donde el ácido nucleico codifica una proteína de fusión que es capaz de unirse a GDF-8.

11. Una proteína de fusión que comprende la secuencia de aminoácidos de SEQ ID NO:3.

12. Un ácido nucleico aislado que codifica la proteína de fusión de la reivindicación 11.

13. El ácido nucleico de la reivindicación 12, en donde dicho ácido nucleico se define en SEQ ID NO:4.

14. Un vector de expresión, que comprende el ácido nucleico de la reivindicación 12.

15. Una célula huésped que comprende el vector de la reivindicación 14.

16. Un método para identificar los inhibidores de GDF 8, que comprende:

(a) la preparación de una primera mezcla de enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB de la reivindicación 11 y GDF 8;

(b) la medición de la cantidad de enlace entre el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF 8 en la primera mezcla;

(c) la preparación de una segunda mezcla de enlace que comprende el polipéptido de fusión ActRIIB, GDF 8 y un compuesto de prueba;

y

(d) la medición de la cantidad de enlace entre el polipéptido de fusión ActRIIB y GDF 8 en la segunda mezcla.

17. Uso de un polipéptido de fusión ActRIIB en la fabricación de un medicamento para aumentar la densidad ósea trabecular, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) una secuencia de aminoácidos que es al menos 95% idéntica a los aminoácidos 23 a 138 de la SEQ ID NO:3 y es capaz de unirse al factor-8 de crecimiento y de diferenciación (GDF-8) y (b) la región constante de un anticuerpo IgG, IgA, IgE, o IgM.

18. El uso de la reivindicación 17, en donde el polipéptido de fusión ActRIIB es para ser administrado al mamífero en una dosis efectiva de 1 µg/kg a 20 mg/kg, 1 µg/kg a 10 mg/kg, 1 µg/kg a 1 mg/kg, 10 µg/kg a 1 mg/kg, 10 µg/kg a 100 µg/kg, 100 µg a 1 mg/kg, o 500 µg/kg a 1 mg/kg.

19. El uso de la reivindicación 17, en donde la primera secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB comprende los aminoácidos 23 a 138 de SEQ ID NO:3.

20. El uso de la reivindicación 17, en donde la primera secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB comprende los aminoácidos 19 a 134 de SEQ ID NO:1.

21. El uso de la reivindicación 17, en donde la segunda secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB comprende (a) el fragmento Fc de IgG, (b) el fragmento Fc de IgG1, (c) el fragmento Fc de IgG4, o (d) aminoácidos 148 a 378 de SEQ ID NO:3.

22. El uso de la reivindicación 17, en donde la secuencia de aminoácidos del polipéptido de fusión ActRIIB (a) se presenta en la SEQ ID NO:3 o (b) se codifica por un ácido nucleico que hibridiza a la secuencia de SEQ ID NO:4 bajo condiciones estrictas de hibridación, en donde el ácido nucleico codifica una proteína de fusión que es capaz de unirse a GDF-8.

23. El uso de la reivindicación 17, en donde la vida media en circulación del polipéptido de fusión ActRIIB excede 5 días.