Selección de aptámeros de ARN como agentes antipalúdicos.

Aptámero, o fragmento activo del mismo, que conserva la capacidad de alterar rosetas,

obtenido contra la región semiconservada del dominio 1 αde tipo unión a Duffy, DBL1α, de la proteína 1 de membrana de eritrocitos de Plasmodium falciparum, PfEMP1, en el que el aptámero se selecciona del grupo que consiste en**Fórmula**

y**Fórmula**

o del grupo que consiste en aptámeros fluorados SEQ. ID. NO. 4 a 6, que consisten en**Fórmula**

Selección de aptámeros de ARN como agentes antipalúdicos Campo técnico

La presente invención se refiere a aptámeros de ARN particulares contra una región conservada de la proteína 1 de membrana de eritrocitos de Plasmodium falciparum (PfEMPI) que van a usarse como agente antipalúdico. Además, la invención se refiere al uso de tales aptámeros para el diagnóstico de malaria de grave a menos grave.

Antecedentes de la invención

Los aptámeros son moléculas de ácido nucleico que tienen afinidad de unión específica a moléculas a través de interacciones distintas del apareamiento de bases de Watson-Crick clásico.

Los aptámeros, como los péptidos generados mediante presentación en fago o anticuerpos monoclonales ("AcM"), pueden unirse específicamente a dianas seleccionadas y modular las interacciones de unión o la actividad de la diana, por ejemplo, a través de la unión, los aptámeros pueden bloquear la capacidad de su diana para funcionar. Descubiertos mediante un procedimiento de selección in vitro de conjuntos de oligonucleótidos de secuencia aleatoria, se han generado aptámeros para más de 13 proteínas incluyendo factores de crecimiento, factores de transcripción, enzimas, inmunoglobulinas y receptores. Un aptámero típico tiene un tamaño de 1-15 kDa (2-45 nucleótidos), se une a su diana con una afinidad de nanomolar a subnanomolar, y discrimina entre dianas estrechamente relacionadas (por ejemplo, los aptámeros normalmente no se unirán a otras proteínas de la misma familia de genes). Una serie de estudios estructurales ha mostrado que los aptámeros pueden usar los mismos tipos de interacciones de unión (por ejemplo, enlaces de hidrógeno, complementariedades electrostáticas, contactos hidrófobos, exclusión estérica) que conducen a la afinidad y especificidad en los complejos de anticuerpo-antígeno.

Los aptámeros tienen varias características deseables para su uso como agentes terapéuticos y de diagnóstico incluyendo alta especificidad y afinidad, eficacia biológica y excelentes propiedades farmacocinéticas, además ofrecen ventajas competitivas específicas con respecto a la biología de los anticuerpos y otras proteínas, por ejemplo:

1) Velocidad y control. Los aptámeros se producen mediante un procedimiento completamente in vitro, permitiendo la rápida generación de agentes de partida iniciales, incluyendo agentes de partida terapéuticos. La selección in vitro permite que la especificidad y la afinidad del aptámero se controlen estrechamente y permite la generación de agentes de partida, incluyendo agentes de partida contra dianas tanto tóxicas como no inmunogénicas.

2) Toxicidad e inmunogenicidad. Los aptámeros como clase han demostrado una toxicidad y falta de inmunogenicidad terapéuticamente aceptables. Mientras que la eficacia de muchos anticuerpos monoclonales puede verse gravemente limitada por la respuesta inmunitaria frente a los propios anticuerpos, es extremadamente difícil obtener anticuerpos frente a aptámeros, lo más probablemente porque los aptámeros no pueden presentarse por células T a través del CMH y la respuesta inmunitaria generalmente está entrenada para no reconocer fragmentos de ácido nucleico.

3) Administración. Mientras que la mayoría de los agentes terapéuticos de anticuerpo aprobados actualmente se administran mediante infusión intravenosa (normalmente a lo largo de 2-4 horas), los aptámeros pueden administrarse mediante inyección subcutánea (la biodisponiblidad de los aptámeros a través de la administración subcutánea es >8% en estudios con monos (Tucker et al., J. Chromatography B. 732: 23-212, 1999)). Con buena solubilidad (>15 mg/ml) y peso molecular comparativamente bajo (aptámero: 1-5 kDa; anticuerpo: 15 kDa), puede administrarse una dosis semanal de aptámeros mediante inyección en un volumen de menos de ,5 mi. Además, el pequeño tamaño de los aptámeros les permite penetrar en zonas de limitaciones conformacionales que no permiten que penetren anticuerpos ni fragmentos de anticuerpos, presentando aún otra ventaja de profilaxis o acción terapéutica basada en aptámeros.

4) Aumento de producción y coste. Los aptámeros terapéuticos se sintetizan químicamente y, en consecuencia, puede aumentarse su producción según sea necesario para cumplir con las demandas de producción. Mientras que las dificultades en el aumento de producción están limitando actualmente la disponibilidad de algunos agentes biológicos y el coste de capital de una planta de producción de proteínas a gran escala es enorme, un único sintetizador de oligonucleótidos a gran escala puede producir más de 1 kg/año y requiere una inversión inicial relativamente modesta. El coste actual de productos para la síntesis de aptámeros a escala de kilogramos se estima en 5 $/g, comparable al de anticuerpos altamente optimizados. Se espera que las mejoras continuas en el desarrollo de procedimientos disminuya el coste de los productos hasta <1 $/g en cinco años.

5) Estabilidad. Los aptámeros terapéuticos son robustos químicamente. Están intrínsecamente adaptados para recuperar su actividad tras la exposición a factores tales como calor y agentes desnaturalizantes y pueden almacenarse durante periodos prolongados (>1 año) a temperatura ambiente como polvos liofilizados.

Además, el procedimiento de descubrimiento de aptámeros permite fácilmente la modificación de agentes de partida, tal como la optimización de la secuencia del aptámero y la minimización de la longitud del aptámero [Conrad et al. 1996, Eaton et al. 1997], Adicionalmente, pueden utilizarse modificaciones en 2 tales como 2-fluoro y 2--Me para la estabilización contra nucleasas sin comprometer la interacción de unión del aptámero con la diana. Véanse por ejemplo Un et al., Nucleic Acids Res. 22, 5229-5234 (1994); Jellinek et al., Biochemistry 1995, 34, 11363-1137; Un et al., Nucleic Acids Res., 1994, 22, 5229-5234; Kubik et al., J Immunol., 1997, 159(1), 259-267; y Pagratis et al., Nat. Biotechnol, 1997, 1, 68-73.

La malaria grave se produce casi exclusivamente por infección por P. falciparum y habitualmente surge 6-14 días tras la infección. Las consecuencias de la malaria grave incluyen coma y muerte si no se trata (los niños pequeños y las mujeres embarazadas son especialmente vulnerables). Pueden producirse esplenomegalia (aumento del tamaño del bazo), cefalea grave, isquemia cerebral, hepatomegalia (aumento del tamaño del hígado), hipoglucemia y hemoglobinuria con insuficiencia renal. La insuficiencia renal puede producir fiebre de las aguas negras, en la que la hemoglobina procedente de los glóbulos rojos Usados se filtra a la orina. La malaria grave puede avanzar de manera extremadamente rápida y producir la muerte en el plazo de horas o días. En los casos más graves de la enfermedad, las tasas de mortalidad pueden superar el 2%, incluso con atención y tratamiento intensivos. En zonas endémicas, el tratamiento a menudo es menos satisfactorio y la tasa de mortalidad global para todos los casos de malaria puede ser de hasta uno de diez. A un plazo más largo, se han documentado alteraciones del desarrollo en niños que han padecido episodios de malaria grave.

Plasmodium falciparum es el agente causante de la malaria grave en seres humanos. Millones de personas en todo el mundo resultan infectadas cada año por P. falciparum y más de un millón mueren, la mayoría de ellas niños pequeños en el África subsahariana. La elección de fármacos para el tratamiento de la malaria ha sido en el pasado principalmente quinina y cloroquina y desde los años 196, sulfadoxina/pirimetamina (SP). Desgraciadamente, se ha documentado resistencia de los parásitos a todos estos fármacos en regiones endémicas. El fármaco más eficaz usado en la actualidad como tratamiento de primera línea es la artemisinina y sus derivados. Aunque no se ha demostrado resistencia clínica a la artemisinina, hay indicaciones de una resistencia in vitro desarrollada al fármaco en P. falciparum. Se ha descrito inmunidad no estéril contra la malaria grave en residentes en regiones endémicas. Esto indica la existencia de homogeneidad antigénica en los parásitos que producen la malaria grave.

La proteína que se sabe que es responsable de la malaria cerebral grave mediante el proceso de formación de rosetas y adherencia endotelial es la proteína 1 de membrana de eritrocitos (PfEMPI) expresada en la superficie del eritrocito infectado. Expuesta en el eritrocito infectado, se une a varios receptores de superficie de células humanas tales como sulfato de heparina, ICAM-1, CD36, CSA, permitiendo que el parásito se adhiera al revestimiento endotelial de los vasos sanguíneos pequeños (citoadherencia) así como a eritrocitos no infectados (formación... [Seguir leyendo]

Aptámero, o fragmento activo del mismo, que conserva la capacidad de alterar rosetas, obtenido contra la región semiconservada del dominio 1a de tipo unión a Duffy, DBL1a, de la proteína 1 de membrana de eritrocitos de Plasmodium falciparum, PfEMPI, en el que el aptámero se selecciona del grupo que consiste en

U AGC U CACC ACACC AGCAAUC AACG C G U U U U U U C AAAC ACU G GCACAU GA (SEQ. ID. NO. 4)

AACAAUACGACUACACCAUCAAAAGUAUUAUCUUGCAUCGAAGGUUGG CA (SEQ. ID. NO. 5),

y

GUGACCACGCGGAUAAAUGAAUCAAAAACAACAACCAGGGCCGUUCGA CUACGCUAAUUAUCCCG (SEQ. ID. NO. 6)

o del grupo que consiste en aptámeros fluorados SEQ. ID. NO. 4 a 6, que consisten en

UFAGCFUFCFACFCFACFACFCFAGCFAAUFCFAACFGCFGUFUFUFUFUFUFCFAA ACFACFUFGGCFACFAUFGA (SEQ. ID. NO. 1)

AACFAAUFACFGACFUFACFACFCFAUFCFAAAAGUFAUFUFAUFCFUFUFGCFAUF CFGAAGGUFUFGGCFA(SEQ. ID. NO. 11)

GUFGACFCFACFGCFGGAUFAAAUFGAAUFCFAAAAACFAACFAACFCFAGGG CfCfGUfUfCfGACfUfACfGCfUfAAUfUfAUfCfCfCfG (SEQ. ID. NO. 12).

Aptámero, o fragmento activo del mismo, que conserva la capacidad de alterar rosetas, obtenido contra la región semiconservada del dominio 1a de tipo unión a Duffy, DBL1a, de la proteína 1 de membrana de eritrocitos de Plasmodium falciparum (PfEMPI) para su uso en el tratamiento de la malaria cerebral, en el que el aptámero se selecciona del grupo que consiste en

UAGCUCACCACACCAGCAAUCAACGCGUUUUUUCAAACACUGGCACAU GA (SEQ. ID. NO. 4)

AACAAUACGACUACACCAUCAAAAGUAUUAUCUUGCAUCGAAGGUUGG CA (SEQ. ID. NO. 5),

y

GU GACCACGCGG AU AAAUGAAUCAAAAACAACAACCAGGGCCG U UCGA CUACGCUAAUUAUCCCG (SEQ. ID. NO. 6),

o del grupo que consiste en aptámeros fluorados que consisten en

3.

ufagcfufcfacfcfacfacfcfagcfaaufcfaacfgcfgufufufufufufcfaa ACfACfUfGGCfACfAUfGA{SEQ. ID. NO. 1)

AACfAAUfACfGACfUfACfACfCfAUfCfAAAAGUfAUfUfAUfCfUfUfGCfAUf CfGAAGGUfUfGGCfA (SEQ. ID. NO. 11)

GUfGACfCfACfGCfGGAUfAAAUfGAAUfCfAAAAACfAACfAACfCfAGGG CfCfGUfUfCfGACfUfACfGCfUfAAUfUfAUfCfCfCfG (SEQ. ID. NO. 12).

Método in vitro para diagnosticar la presencia de malaria grave, determinando la respuesta de una muestra de sangre a un aptámero obtenido contra la reglón semiconservada del dominio 1a de tipo unión a Duffy, DBL1 a, de la proteína 1 de membrana de eritrocitos de Plasmodium falciparum, PfEMPI, en el que el aptámero se selecciona del grupo que consiste en

UAGCUCACCACACCAGCAAUCAACGCGUUUUUUCAAACACUGGCACAU GA (SEQ. ID. NO. 4)

AACAAUACGACUACACCAUCAAAAGUAUUAUCUUGCAUCGAAGGUUGG CA (SEQ. ID. NO. 5),

y

GUGACCACGCGGAUAAAUGAAUCAAAAACAACAACCAGGGCCGUUCGA CUACGCUAAUUAUCCCG (SEQ. ID. NO. 6),

o del grupo que consiste en aptámeros fluorados que consisten en

ufagcfufcfacfcfacfacfcfagcfaaufcfaacfgcfgufufufufufufcfaa

ACfACfUfGGCfACfAUfGA (SEQ. ID. NO. 1)

aacfaaufacfgacfufacfacfcfaufcfaaaagufaufufaufcfufufgcfauf

CfGAAGGUfUfGGCfA (SEQ. ID. NO. 11)

gufgacfcfacfgcfggaufaaau fgaau fcfaaaaacfaacfaacfcfaggg

CfCfGUfUfCfGACfUfACfGCfUfAAUfUfAUfCfCfCfG (SEQ. ID. NO. 12).