PÉPTIDO BIOMIMÉTICO RGD CON DOMINIO DE AFINIDAD POR EL COLÁGENO TIPO I Y SUS USOS COMO FACTOR OSTEOGÉNICO.

Péptido biomimético RGD con dominio de afinidad por el colágeno tipo I y sus usos como factor osteogénico.

La presente invención proporciona un péptido el cual presenta capacidad osteogénica. La presente invención también se refiere a la secuencia nucleotídica que codifica para dicho péptido así como a una construcción genética que contenga la secuencia nucleotídica, a un vector que contenga la construcción genética o la secuencia y a una célula hospedadora que contenga el vector. La invención también se refiere a composiciones que incluyan el péptido así como a los usos tanto del péptido, como de composiciones o como matrices que puedan incluirlo.

Péptido biomimético RGD con dominio de afinidad por el colágeno tipo I y sus usos como factor osteogénico.

La presente invención se encuadra en el campo de la biomedicina. Específicamente, se refiere a un péptido, así como a la secuencia nucleotídica que lo codifica, la construcción genética que la comprenda, un vector que comprenda la secuencia o la construcción, o la célula que comprende cualquiera de ellos el vector, y a sus usos como agentes osteogénicos, así como para la elaboración de un medicamento preferiblemente para la regeneración ósea o para el recubrimiento de implantes o prótesis. La presente invención también se refiere a una composición o a una matriz que comprenda el péptido y al uso de la composición o la matriz para la elaboración de un medicamento preferiblemente para la regeneración ósea. También se refiere al uso del péptido o de la matriz o para el recubrimiento de implantes o prótesis.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR

Debido a la incidencia socioeconómica del uso de implantes óseos, la búsqueda de mejoras para evitar rechazos, o una mejor integración en el organismo de estos implantes se ha convertido en un objetivo primordial en la medicina actual. El limitado rendimiento biológico de los implantes ortopédicos existentes en la actualidad hace necesario estudiar nuevos desarrollos que permitan funcionalizar los implantes de forma que se pueda generar tejido alrededor de los mismos permitiendo un buen desarrollo óseo.

En el campo de la biología ósea, la adhesión de las células a los sustratos (ya sea la propia matriz extracelular o biomateriales implantados) es fundamental para la diferenciación de células progenitoras hacia el linaje osteoblástico, así como para que se produzca la mineralización de la matriz y, por ello, la formación de hueso nuevo. Diversos grupos han demostrado que el recubrimiento de biomateriales de diversa naturaleza como fibronectina o con péptidos biomiméticos derivados de esta u otras proteínas de la matriz extracelular, favorece su adhesión, crecimiento y/o diferenciación de células del linaje osteoblástico en su superficie, tanto in vitro como in vivo (García et al. 2005, Journal of Dental Research, 84 (5) : 407-413) .

Al ser este tipo de péptidos biomiméticos secuencias pequeñas, la funcionalización de materiales con ellas puede llevar a cabo por simple adsorción, la cual es inespecífica, poco eficiente y que provoca la rápida liberación y eliminación de los péptidos de esta superficie, impidiendo su utilización a largo plazo. Además la liberación de estos péptidos puede dar lugar a efectos secundarios en regiones diferentes a la de interés produciendo complicaciones en el tratamiento. La funcionalización de materiales también se puede realizar mediante reacciones químicas o enzimáticas, lo que produce un puente molecular covalente entre la superficie del material y el péptido e interés. Esto también presenta diversas desventajas, fundamentalmente en el campo de la cirugía ya que provoca una alta manipulación del material a implantar con los consiguientes riesgos derivados así como un coste adicional para llevar a cabo la unión.

Para la formación de hueso, alguno de los factores que se han determinado como más relevantes son las proteínas morfogénicas de hueso (BMPs o bone morfogenic proteins) . A pesar de la elevada capacidad osteogénica de las BMPs, estos factores presentan diversos problemas como son la elevada cantidad de los mismos que hay que administrar al paciente (alrededor de un millón de veces la concentración local natural alrededor del implante) , lo que supone un alto coste y la posible generación de efectos secundarios sistémicos indeseables. Además, en los estudios clínicos se ha descrito la producción de anticuerpos frente a estas proteínas en un porcentaje de los pacientes tratados (Granjeiro et al. 2005, Braz J Med Biol Res, 38 (19) :1463-73) , por lo que no se recomienda un segundo tratamiento con estas proteínas.

Por todo lo descrito, resulta necesaria la búsqueda de sustitutos más inocuos para las proteínas BMPs o bien que permitan la reducción en las dosis a emplear, así como que permitan la funcionalización de implantes o prótesis de forma sencilla sin requerir una gran manipulación del material.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El desarrollo de biomateriales que permitan la osteointegración de prótesis e implantes, es uno de los campos que más desarrollo están sufriendo en la actualidad. La necesidad de conseguir elementos que impidan el rechazo de las prótesis e implantes, una mejor integración de los mismos en el paciente tratando de manipularlos lo menos posible para evitar efectos adversos, y una mejora en el desarrollo óseo alrededor de las mismas, hacen necesario el desarrollo de nuevos elementos y técnicas que mejoren los elementos preexistentes y que puedan ser utilizados en clínica humana.

La presente invención proporciona un péptido (péptido CBD-RGD de secuencia SEQ ID NO:1) , el cual consta de una región que presenta la capacidad de unirse al colágeno tipo I mediante un dominio CBD modificado, y que lleva asociado un dominio RGD que permite el anclaje de células osteoblásticas, por lo que promueve la formación ósea allí donde se encuentra. Por ello, este péptido puede utilizarse de forma independiente para el tratamiento de enfermedades que requieran formación ósea como por ejemplo la consolidación de fracturas ya que puede unirse al colágeno tipo I, uno de los elementos mayoritarios en el hueso, y promover la formación ósea mediante el anclaje de células osteoblásticas y promoción de expresión de marcadores osteogénicos, sin necesidad de implantes o prótesis, o bien puede utilizarse unido estos implantes o prótesis, para la formación de hueso alrededor de los mismos, e incluso unido a matrices de colágeno tipo I bien independientes o bien que se asocien a los implantes o prótesis, promoviendo el desarrollo óseo alrededor del implante o prótesis.

Los autores de la invención demuestran como el péptido de la invención promueve un aumento del marcador de diferenciación osteoblástica fosfatasa alcalina, tanto en células procedentes de médula ósea de rata, como en la línea preosteoblástica de ratón MC3T3-E1. En la presente invención también se demuestra una mayor producción de tejido óseo en esponjas absorbibles de colágeno tipo I (ACS o absorbable collagen sponges) que contienen el péptido de la invención implantadas en una localización ectópica en ratas, frente a esponjas sin el péptido.

Por todo lo expuesto, un primer aspecto de la invención se refiere a un péptido aislado que comprende SEQ ID NO:1 (péptido de la invención) . En una realización preferida de este aspecto de la invención el péptido de la invención consiste en SEQ ID NO:1.

El péptido de la invención puede presentar variantes. Estas variantes se refieren a variaciones limitadas en la secuencia aminoacídica, que permiten el mantenimiento de la funcionalidad del péptido. Esto quiere decir que la secuencia de referencia y la secuencia de la variante son similares en conjunto, e idénticas en muchas regiones. Estas variaciones se generan por sustituciones, deleciones o adiciones. Dichas sustituciones se dan entre aminoácidos que presentan similares características como por ejemplo en cuanto a polaridad, tamaño o carga, e incluyen, aunque sin limitarse, sustituciones entre ácido glutámico (Glu) y ácido aspártico (Asp) , entre lisina (Lys) y arginina (Arg) , entre asparagina (Asn) y glutamina (Gln) , entre serina (Ser) y treonina (Thr) , y entre los aminoácidos que componen el grupo alanina (Ala) , leucina (Leu) , valina (Val) e isoleucina (Ile) . Las variaciones pueden ser generadas artificialmente como por ejemplo mediante mutagénesis o síntesis directa. Estas variaciones no provocan modificaciones esenciales en las características o propiedades esenciales del péptido, por lo que dichas variantes mantienen su actividad biológica.

El péptido puede ser producido de forma artificial como por ejemplo, aunque sin limitarse, de forma recombinante, de forma sintética, o mediante la combinación de estos 2 métodos.

Los péptidos adicionalmente pueden encontrarse en forma madura o bien formando parte de una proteína mayor como un precursor o una proteína de fusión. Los péptidos adicionalmente pueden incluir secuencias secretoras, secuencias que permitan su purificación como colas de histidinas, prosecuencias o secuencias que aumenten su estabilidad durante la producción de la proteína.

Los términos “péptidoquot;, “polipéptido”, “proteína” o “secuencia aminoacídica” se usan de forma intercambiable en la presente invención,... [Seguir leyendo]

1. Péptido aislado que comprende SEO ID NO: 1.

2. Péptido aislado según la reivindicación 1 que consiste en SEO ID NO: 1.

3. Secuencia nucleotídica que codifica para un péptido según cualquiera de

las reivindicaciones 1 Ó 2.

\O 4. Secuencia nucleotídica según la reivindicación 3 que comprende SEO ID NO: 2.

5. Secuencia nucleotídíca según la reivindicación 4 que consiste en SEO ID

NO:2. 15

6. Construcción genética que comprende una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5.

7. Vector que comprende una secuencia nucleotídica según cualquiera de las 20 reivindicaciones 3 a 5 o una construcción genética según la reivindicación 6.

8. Célula hospedadora que comprende una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, una construcción genética según la reivindicación 6 o vector según la reivindicación 7.

9. Composición que comprende un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 Ó 2.

10. Composición según la reivindicación 9 que además comprende al menos

una proteína BMP.

11. Composición según la reivindicación 10 donde la proteína BMP se selecciona de la lista que comprende BMP-2 y BMP-7.

12. Composición según la reivindicación 11 donde la proteína BMP es BMP-2.

ES 2 417 705 Al

13. Uso de un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 Ó 2, de una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, de una construcción genética según la reivindicación 6, de un vector según la reivindicación 7, de una célula hospedadora según la reivindicación 8 o de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 como agente osteogénico in vitro.

14. Uso de un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, de una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, de una construcción genética según la reivindicación 6, de un vector según la reivindicación 7, de una célula hospedadora según la reivindicación 8 o de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 para la elaboración de un medicamento.

15. Uso de un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, de una secuencia nucleotídica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, de una construcción genética según la reivindicación 6, de un vector según la reivindicación 7, de una célula hospedadora según la reivindicación 8 o de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 para la elaboración de un medicamento para el tratamiento y/o la prevención de enfermedades o lesiones óseas.

16. Uso según la reivindicación 15 donde el medicamento es para el tratamiento y/o prevención de enfermedades o lesiones óseas seleccionadas de la lista que comprende: fracturas, fusiones espinales, resecciones óseas,

pseudoartrosis y callos hipertróficos.

17.Uso de un péptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 Ó 2 o de una composición según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 para el

recubrimiento de implantes o prótesis.

18. Uso según la reivindicación 17 donde el implante o prótesis ha sido previamente recubierto con colágeno tipo 1.

19. Matriz de colágeno tipo 1 que comprende un péptido según cualquiera de las

ES 2 417 705 Al

reivindicaciones 1 Ó 2.

20. Matriz según la reivindicación 19 que además comprende al menos una proteína BMP.

21. Matriz según la reivindicación 20 donde la proteína BMP se selecciona de la lista que comprende BMP-2 y BMP-7.

22. Matriz según la reivindicación 21 donde la proteína BMP es BMP-2.

23. Uso de una matriz según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22 para la

elaboración de un medicamento.

24. Uso de una matriz según la reivindicación 23 para la elaboración de un medicamento para el tratamiento y/o la prevención de enfermedades o lesiones óseas.

25. Uso de una matriz según la reivindicación 24 donde el medicamento es para el tratamiento y/o prevención de enfermedades o lesiones óseas seleccionadas de la lista que comprende: fracturas, fusiones espinales, resecciones óseas, pseudoartrosis y callos hipertróficos.

26. Uso de una matriz según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22 para el recubrimiento de implantes o prótesis.

27. Prótesis o implante recubierto por un péptido según cualquiera de las

reivindicaciones 1 Ó 2, o por una matriz según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22.

Fig. 1

Fig. 2

0, 25 1

B 

Fig. 4

Fig. 5