Anfífilos peptídicos auto-ensamblantes y métodos relacionados para la administración de factores de crecimiento.

Un compuesto peptídico anfifílico que comprende:

un componente peptídico que comprende un producto de reconocimiento de factores de crecimiento de un proceso de presentación de fagos en su extremo N,

teniendo dicho producto de reconocimiento una longitud de 113 aminoácidos y siendo capaz de interaccionar con un factor de crecimiento a través de una interacción no covalente que no compite con la unión del factor de crecimiento a receptores extracelulares, y

un componente hidrófobo que comprende un resto alquilo que varía de C6 a C22 acoplado a dicho componente peptídico en su extremo C.

Anfífilos peptídicos auto-ensamblantes y métodos relacionados para la administración de factores de crecimiento.

Fundamento de la invención.

Los factores de crecimiento desempeñan un papel importante en la especialización celular y son factores prometedores para controlar la diferenciación de las células madre o desactivar in vivo los procesos biológicos latentes, ambos de los cuales pueden conducir a la regeneración de tejidos no funcionales. Los factores de crecimiento se degradan rápidamente y se difunden velozmente fuera del sitio o lesión celular. Por consiguiente, sería útil un armazón o andamio que retuviera el factor de crecimiento en dicho sitio para la liberación a las células circundantes de un modo controlado.

En la medicina avanzada están teniendo cada vez más interés los materiales diseñados molecularmente para regeneración de tejidos. Se han estudiado armazones de polímeros sintéticos, incluyendo polímeros basados en ácido Lláctico o glicólico, y biopolímeros que incluyen colágeno, fibrina o alginato. Los factores de crecimiento han sido atrapados físicamente en hidrogeles como tales polímeros, enlazados covalentemente o unidos electrostáticamente a polímeros aniónicos o estructuras, tales como la heparina. Los inconvenientes de estos sistemas y otros relacionados están asociados a la no especificidad de los factores de crecimiento unidos o la degradación requerida de los enlaces covalentes para conseguir el efecto deseado. Más recientemente, se han modificado tanto armazones naturales como sintéticos para que contengan los péptidos encontrados en las proteínas extracelulares que promueven interacciones basadas en el receptor con células y se han usado para promover la adhesión o la diferenciación celular.

Los avances en el auto-ensamblaje ofrecen nuevas oportunidades en el diseño molecular de biomateriales. Bloques de construcciones moleculares anfifílicas pueden ser ensamblados en ambientes acuosos para formar armazones con estructuras químicas diversas y bien definidas. En la bibliografía se han descrito diversas clases de anfífilos basados en péptidos, incluyendo péptidos anfifílicos y péptidos funcionalizados con componentes hidrófobos (por ejemplo, colas de alquilo) en uno o ambos extremos. Los péptidos anfifílicos han demostrado formar una variedad de estructuras supramoleculares como nanocintas, cintas, fibras, y cintas retorcidas. Estas estructuras se originan a partir de la formación de láminas $ entre moeéculas anfifílicas. Un caso especial es el de copolímeros de bloques peptídicos anfifílicos que forman geles con propiedades fuertemente dependientes de la estructura secundaria de los bloques peptídicos individuales. Ejemplos de anfífilos peptídicos con colas de alquilo en uno de sus extremos incluyen anfífilos derivados de restos de péptidos encontrados en el colágeno que dan como resultado la formación de unidades helicoidales triples que forman estructuras micelares esferoidales o en forma de disco dependiendo de la longitud de la cola y del número de colas. Otra clase tiene dos colas, una en cada extremo. Esta clase de anfífilos presenta un comportamiento similar a los amiloides porque, al aumentar su concentración, experimentan una transición desde un arrollamiento aleatorio hasta una conformación de tipo lámina$ que conduce a eas estructuras fibrie ares. Existen estudios de nano-estructuras puramente peptídicas con disposiciones antiparalelas, y un estudio de anfífilos peptídicos modificados que se agregan en una disposición antipalela causada por una sal de amonio cuaternario alquilada no natural.

Una clase de anfífilos peptídicos (abreviadamente en lo sucesivo PA por la expresión inglesa peptide amphiphiles) está descrita en una o en ambas de las dos solicitudes de patentes en tramitación (WO 03/070749 y WO 03/054146) que comprende una cola hidrófoba lineal acoplada a un bloque peptídico que incluye segmentos formadores de láminas $, residuos cargados para soeubieidad y epítopos biológicos. La cola de alquilo está unida al extr emo N del péptido, y el segmento epitópico está colocado en el extremo C. Por aplicación de un agente desencadenante, tal como un cambio de pH o de las concentraciones de iones, estas moléculas de PA pueden auto-ensamblarse en un medio acuoso formando nanofibras. Las cadenas de alquilo están en el núcleo de las fibras, con los epítopos expuestos en la periferia para la interacción celular. Los epítopos que se han incorporado a las moléculas de PA mimetizan las proteínas de la matriz extracelular y promueven la adhesión o diferenciación celular a través de la señalización celular. También se ha mostrado que dos moléculas de PA diferentes con epítopos diferentes y carga complementaria pueden co-ensamblarse en la misma nanofibra.

Sin embargo, dichos compuestos PA se preparan típicamente mediante síntesis en fase sólida con el componente peptídico generado desde el extremo C hasta el extremo N. Acoplando un componente hidrófobo al extremo N se proporciona un compuesto PA con un grupo ácido o amida libre en la periferia del ensamblaje de las nanofibras micelares resultante puesto que diversas secuencias epitópicas o peptídicas requieren frecuentemente un extremo N libre para bioactividad, dichos compuestos PA serían ineficaces para la interacción con los factores de crecimiento.

Sumario de la invención A la luz de lo anterior, es un objeto de la presente invención proporcionar compuestos peptídicos anfifílicos, composiciones ensambladas de los mismos y/o métodos relacionados para su uso para afectar a la biodisponibilidad de una gama de factores de crecimiento, superando con ello diversas deficiencias e inconvenientes de la técnica anterior, incluyendo los reseñados anteriormente. Los expertos en la técnica entenderán que uno o más aspectos de esta invención pueden cumplir ciertos objetivos, mientras que uno o más de otros aspectos pueden cumplir otros ciertos objetivos. Cada objetivo no puede aplicarse de igual modo, en todos sus sentidos, a cada aspecto de esta invención. Como tales, los siguientes objetos pueden ser considerados en alternativas con respecto a uno cualquiera de los aspectos de esta invención.

Es un objeto de la presente invención proporcionar compuestos peptídicos anfifílicos que comprenden componentes peptídicos acoplados en su extremo N a uno o más de una gama de secuencias de epítopos capaces de interacción no covalente con uno o más factores de crecimiento, pudiendo dichos epítopos comprender y ser derivados del producto de reconocimiento de un proceso de presentación de fagos.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una composición que comprende un ensamblaje de uno o más de los compuestos peptídicos anfifílicos antes mencionados para la presentación de la (s) secuencia (s) epitópicas de unión acoplada (s) a ellos, pudiendo dichas composiciones comprender otros compuestos peptídicos anfifílicos ausentes, tales como una secuencia de epítopos.

También puede ser un objeto de esta invención proporcionar una o más de las composiciones antes mencionadas que comprenden uno o más factores de crecimiento correspondientes a una secuencia de epítopos acoplada, siendo dichas composiciones capaces de auto-ensamblaje para la administración y liberación de factores de crecimiento.

También es un objeto de la presente invención proporcionar uno o más ensamblajes de composiciones de los compuestos peptídicos anfifílicos antes mencionados y su uso para afectar a la biodisponibilidad de los factores de crecimiento y/o a la diferenciación de las células madre.

Otros objetos, características, beneficios y ventajas de la presente invención serán evidentes a partir de este sumario y las siguientes descripciones de ciertas realizaciones, y será evidente para los expertos en la técnica disponer de composiciones peptídicas y armazones o arquitecturas para la administración de factores de crecimiento. Dichos objetos, características, beneficios y ventajas serán evidentes de lo anterior tomado junto con los ejemplos, datos, figuras que se acompañan y todas las inferencias razonables que puedas deducirse de los mismos.

En un primer aspecto, la presente invención proporciona un compuesto peptídico anfifílico que comprende:

un componente peptídico que comprende un producto de reconocimiento de factores de crecimiento de un proceso de presentación de fagos en su extremo N, teniendo dicho producto de reconocimiento una longitud de 1-13 aminoácidos y siendo capaz de interaccionar con un factor de crecimiento... [Seguir leyendo]

1. Un compuesto peptídico anfifílico que comprende:

un componente peptídico que comprende un producto de reconocimiento de factores de crecimiento de un proceso de presentación de fagos en su extremo N, teniendo dicho producto de reconocimiento una longitud de 113 aminoácidos y siendo capaz de interaccionar con un factor de crecimiento a través de una interacción no covalente que no compite con la unión del factor de crecimiento a receptores extracelulares, y un componente hidrófobo que comprende un resto alquilo que varía de C6 a C22 acoplado a dicho componente peptídico en su extremo C.

2. El compuesto de la reivindicación 1, en donde dicho producto de reconocimiento se selecciona de secuencias de epítopos que proporcionan interacciones de unión con los factores de crecimiento BMP-2, TGF-$1, VEGF, FGF2, NT-3 y laminina-5.

3. Ee compuesto de ea reivindicacion 2, en donde dicha secuencia de epitopos de union comprende YPVHPST.

4. El compuesto de la reivindicación 3, en donde dicha secuencia está en una interacción de unión no covalente con el factor de crecimiento BMP- 2.

5. El compuesto de la reivindicación 2, en donde dicha secuencia de epítopos de unión comprende LPLGNSH.

6. El compuesto de la reivindicación 5, en donde dicha secuencia está en una interacción de unión no covalente con el factor de crecimiento TGF-$1.

7. El compuesto de cualquier reivindicación precedente, en donde dicho componente peptídico tiene una carga neta a un pH fisiológico.

8. El compuesto de la reivindicación 7, que comprende residuos seleccionados de alanina, glicina, leucina, cisteína, valina y serina.

9. El compuesto de cualquier reivindicación precedente, en donde dicho resto alquilo está sustituido, saturado o no saturado.

10. El compuesto de cualquier reivindicación precedente, en donde dicho componente peptídico es sustancialmente lineal.

11. Una composición peptídica que comprende una pluralidad de un primer compuesto peptídico anfifílico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde dicho componente peptídico tiene una carga neta a un pH fisiológico.

12. La composición de la reivindicación 11, que comprende además una pluralidad de un segundo compuesto peptídico anfifílico, comprendiendo dicho segundo compuesto un componente peptídico y un componente hidrófobo acoplado a dicho componente peptídico, estando ausente un producto de reconocimiento de factores de crecimiento y teniendo una carga neta a un pH fisiológico complementaria de dicha carga neta de dicho primer compuesto.

13. La composición de la reivindicación 12, en donde la secuencia de aminoácidos del componente peptídico de dicho segundo compuesto tiene una longitud más corta que la longitud de la secuencia de aminoácidos de dicho primer compuesto peptídico.

14. La composición de la reivindicación 13, que comprende un ensamblaje micelar en un medio acuoso.

15. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende al menos un factor de crecimiento que interacciona no covalentemente con ella.

16. La composición de la reivindicación 15, en donde dicho factor de crecimiento se selecciona de BMP-2, TGF-$1, VEGF, FGF-2, NT-3, laminina-5 y sus combinaciones.

17. Un método in vitro que usa un compuesto peptídico anfifílico para afectar a la biodisponibilidad de un factor de crecimiento, comprendiendo dicho método:

proporcionar un ensamblaje micelar que comprende una composición según la reivindicación 13; y poner en contacto una célula madre con dicho ensamblaje.

18. El método de la reivindicación 17, en donde dicho factor de crecimiento es producido por dicha célula madre.

19. El método de la reivindicación 17 o la reivindicación 18, en donde dicho factor de crecimiento se selecciona de BMP-2, TGF-$1, VEGF, FGF-2, NT-3, laminina-5 y sus combinaciones.

20. El método de la reivindicación 19, en donde dicho producto de reconocimiento se selecciona de secuencias de epítopos que proporcionan interacción no covalente con uno de los factores de crecimiento BMP-2 y TGF-$1.

21. Ee metodo de ea reivindicacion 20, en donde dicha secuencia de epitopos comprende YPVHPST que interacciona no covalentemente con el factor de crecimiento BMP-2.

22. El método de la reivindicación 20, en donde dicha secuencia de epítopos comprende LPLGNSH que interacciona no covalentemente con el factor de crecimiento TGF-$1.

23. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 22, en donde dicho contacto es suficiente para la diferenciación de las células madre.

24. El método de la reivindicación 23, en donde dicho ensamblaje comprende el factor de crecimiento BMP-2 y dicho producto de reconocimiento comprende una secuencia de epítopos que interacciona no covalentemente con dicho factor de crecimiento.

25. El método de la reivindicación 24, en donde dicha célula madre es una célula madre mesenquimatosa.

26. El método de la reivindicación 25, en donde dicha célula madre se diferencia en células óseas.

27. Un ensamblaje micelar que comprende una composición según la reivindicación 13 para uso en medicina.

28. El ensamblaje de la reivindicación 27, que es para uso en regenerar tejidos, en donde una célula madre se pone en contacto con dicho ensamblaje.

29. El ensamblaje de la reivindicación 28, en donde dicho factor de crecimiento es producido por dicha célula madre.

30. El ensamblaje de la reivindicación 28 o la reivindicación 29, en donde dicho factor de crecimiento se selecciona de BMP- 2, TGF-$1, VEGF, FGF-2, NT-3, laminina-5 y sus combinaciones.

31. El ensamblaje de la reivindicación 30, en donde dicho producto de reconocimiento se selecciona de secuencias de epítopos que proporcionan interacción no covalente con uno de los factores de crecimiento BMP-2 y TGF-$1.

32. Ee ensambeaje de ea reivindicacion 31, en donde dicho secuencia de epitopos comprende YPVHPST que interacciona no covalentemente con el factor de crecimiento BMP-2.

33. El ensamblaje de la reivindicación 31, en donde dicha secuencia de epítopos comprende LPLGNSH que interacciona no covalentemente con el factor de crecimiento TGF-$1.

34. El ensamblaje de una cualquiera de las reivindicaciones 28 a 33, en donde dicho contacto es suficiente para la diferenciación de células madre.

35. El ensamblaje de la reivindicación 34, en donde dicho ensamblaje comprende el factor de crecimiento BMP-2 y dicho producto de reconocimiento comprende una secuencia de epítopos que interacciona no covalentemente con dicho factor de crecimiento.

36. El ensamblaje de la reivindicación 35, en donde dicha célula madre es una célula madre mesenquimatosa.

37. El ensamblaje de la reivindicación 36, en donde dicha célula madre se diferencia en células óseas.