BR112016022025B1 - METHOD FOR PRODUCTION OF DOUBLE CHAIN BONT/A SOLUBLE PROTEIN, COMPOSITION, LIQUID PHARMACEUTICAL COMPOSITION AND USE - Google Patents
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Abstract
FABRICAÇÃO DE NEUROTOXINAS RECOMBINANTES DE CLOSTRIDIUM BOTULINUM A invenção proporciona métodos para produção de proteína solúvel de BoNT/A de cadeia dupla.MANUFACTURE OF RECOMBINANT NEUROTOXINS FROM CLOSTRIDIUM BOTULINUM The invention provides methods for producing soluble double-chain BoNT/A protein.
Description
[0001] A presente invenção refere-se a métodos para produção de neurotoxinas recombinantes de Clostridium botulinum (C. botulinum) do sorotipo A (BoNT/A).[0001] The present invention relates to methods for producing recombinant neurotoxins from Clostridium botulinum (C. botulinum) serotype A (BoNT/A).
[0002] A neurotoxina botulínica (BoNT) é produzida a partir da bactéria C. Botulinum, na forma de um grande complexo proteico, consistindo da própria BoNT, complexada com um determinado número de proteínas acessórias. Atualmente, existem, pelo menos, sete diferentes classes de neurotoxina botulínica, a saber: sorotipos de neurotoxina botulínica A, B, CI, D, E, Fe G, todos os quais, compartilhando similares estruturas e modos de ação. Um possível oitavo sorotipo, o sorotipo H, foi recentemente relatado, porém, a sequência não está ainda publicada. Diferentes sorotipos de BoNT podem ser distinguidos baseados na inativação por antissoro neutralizante específico, com essa classificação sendo feita pelo sorotipo correlacionado com o percentual de identidade de sequência a nível de aminoácido. As proteínas de BoNT de um determinado sorotipo são ainda divididas em diferentes subtipos, tendo como base o percentual de identidade de sequência de aminoácido.[0002] Botulinum neurotoxin (BoNT) is produced from the bacteria C. Botulinum, in the form of a large protein complex, consisting of BoNT itself, complexed with a number of accessory proteins. Currently, there are at least seven different classes of botulinum neurotoxin, namely: botulinum neurotoxin serotypes A, B, CI, D, E, F and G, all of which share similar structures and modes of action. A possible eighth serotype, serotype H, has recently been reported, however, the sequence is not yet published. Different BoNT serotypes can be distinguished based on inactivation by specific neutralizing antiserum, with this classification being made by serotype correlated with percent sequence identity at the amino acid level. BoNT proteins of a given serotype are further divided into different subtypes based on percent amino acid sequence identity.
[0003] As BoNTs são as toxinas mais potentes conhecidas, com valores de dose letal média (LD50) para ratos variando de 0,5 a 5 ng/kg, dependendo do sorotipo. As BoNTs são adsorvidas no trato gastrointestinal e após entrarem na circulação geral se ligam à membrana pré-sináptica de nervos terminais colinérgicos e impedem a liberação do neurotransmissor de acetilcolina. As BoNT/B, BoNT/D, BoNT/F e BoNT/G clivam a membrana da proteína de sinaptobrevina/associada à vesícula (VAMP); as BoNT/C, BoNT/A e BoNT/E clivam a proteína de sinaptossoma associada de 25 kDa (SNAP-25); e a BoNT/C cliva a sintaxina.[0003] BoNTs are the most potent toxins known, with mean lethal dose (LD50) values for mice ranging from 0.5 to 5 ng/kg, depending on the serotype. BoNTs are adsorbed in the gastrointestinal tract and after entering the general circulation, they bind to the presynaptic membrane of cholinergic nerve terminals and prevent the release of the neurotransmitter acetylcholine. BoNT/B, BoNT/D, BoNT/F, and BoNT/G cleave synaptobrevin/vesicle-associated protein (VAMP) membrane; BoNT/C, BoNT/A and BoNT/E cleave the 25 kDa synaptosome-associated protein (SNAP-25); and BoNT/C cleaves syntaxin.
[0004] Na natureza, as neurotoxinas clostrídicas são sintetizadas como um polipeptídeo de cadeia única, que é modificado pós-translacionalmente por um evento de clivagem proteolítica, de modo a formar duas cadeias de polipeptídeos unidas por uma ligação de dissulfeto. A clivagem ocorre em um local específico de clivagem, muitas vezes referido como local de ativação, que se localiza entre os resíduos cisteínicos que proporcionam a ligação intercadeia de dissulfeto. É essa forma de cadeia dupla que é a forma ativa da toxina. As duas cadeias são chamadas de cadeia pesada (cadeia-H), que apresentam uma massa molecular de aproximadamente 100 kDa, e de cadeia leve (cadeia-L ou LC) que apresenta uma massa molecular de aproximadamente 50 kDa. A cadeia-H compreende um componente alvo de terminal- C (domínio HC) e um componente de translocação de terminal-N (domínio HN). O local de clivagem é localizado entre a cadeia-L e os componentes de translocação, em uma região de espiral exposta (ver a Tabela 1). Em seguida à ligação do domínio HC ao seu neurônio alvo e à internalização da toxina ligada dentro da célula através de um endossoma, o domínio HN promove a translocação da cadeia-L através da membrana endossomal e dentro do citosol, e a cadeia-L proporciona uma função de protease (também conhecida como uma protease não citotóxica).[0004] In nature, clostridial neurotoxins are synthesized as a single-chain polypeptide, which is post-translationally modified by a proteolytic cleavage event, so as to form two polypeptide chains joined by a disulfide bond. Cleavage occurs at a specific cleavage site, often referred to as the activation site, which is located between the cysteine residues that provide the disulfide interchain bond. It is this double-stranded form that is the active form of the toxin. The two chains are called the heavy chain (H-chain), which have a molecular mass of approximately 100 kDa, and the light chain (L-chain or LC), which have a molecular mass of approximately 50 kDa. The H-chain comprises a C-terminal targeting component (HC domain) and an N-terminal translocation component (HN domain). The cleavage site is located between the L-chain and the translocation components, in an exposed coil region (see Table 1). Following binding of the HC domain to its target neuron and internalization of the bound toxin into the cell via an endosome, the HN domain promotes translocation of the L-chain across the endosomal membrane and into the cytosol, and the L-chain provides a protease function (also known as a non-cytotoxic protease).
[0005] As proteases não citotóxicas atuam mediante clivagem proteolítica de proteínas de transporte intracelular, conhecidas como proteínas SNARE (por exemplo, SNAP-25, VAMP, ou Sintaxina) - ver, Gerald K. (2002) "Cell and Molecular Biology' (4a. Edição), John Wiley & Sons, Inc. A abreviatura SNARE é derivada do termo “Soluble NSF Attachment Receptor’, onde NSF significa Fator Sensível a N- etilmaleimida. As proteínas SNARE são integralizadas à fusão da vesicular intracelular, desse modo, à secreção de moléculas através do transporte vesicular de uma célula. A função da protease é uma atividade da endopeptidase dependente de zinco, e exibe uma alta especificidade de substrato para as proteínas SNARE. Consequentemente, uma vez liberada para uma desejada célula alvo, a protease não citotóxica é capaz de inibir a secreção celular proveniente da célula alvo. As proteases de cadeia-L de neurotoxinas clostrídicas são proteases não citotóxicas que clivam as proteínas SNARE.[0005] Non-cytotoxic proteases act by proteolytic cleavage of intracellular transport proteins known as SNARE proteins (eg, SNAP-25, VAMP, or Syntaxin) - see, Gerald K. (2002) 'Cell and Molecular Biology' ( 4th Edition), John Wiley & Sons, Inc. The abbreviation SNARE is derived from the term 'Soluble NSF Attachment Receptor', where NSF stands for N-ethylmaleimide Sensitive Factor. SNARE proteins are integrated into intracellular vesicular fusion, thereby, to the secretion of molecules through the vesicular transport of a cell. The function of the protease is a zinc-dependent endopeptidase activity, and it exhibits a high substrate specificity for SNARE proteins. Consequently, once released to a desired target cell, the protease non-cytotoxic is capable of inhibiting cellular secretion from the target cell Clostridial neurotoxin L-chain proteases are non-cytotoxic proteases that cleave SNARE proteins.
[0006] As neurotoxinas botulínicas são bem conhecidas quanto a sua capacidade de provocar uma paralisia flácida do músculo. As ditas propriedades relaxantes de músculos têm feito com que as neurotoxinas botulínicas (como, por exemplo, BoNT/A) sejam empregadas em uma variedade de procedimentos médicos e cosméticos, incluindo o tratamento de linhas glabelares ou linhas faciais hipercinéticas, dor de cabeça, espasmo hemifacial, hiperatividade da bexiga, hiper-hidrose, linhas labiais nasais, distonia cervical, blefaroespasmo, e espasticidade.[0006] Botulinum neurotoxins are well known for their ability to cause flaccid muscle paralysis. The so-called muscle-relaxing properties have led to botulinum neurotoxins (such as BoNT/A) being employed in a variety of medical and cosmetic procedures, including the treatment of glabellar lines or hyperkinetic facial lines, headache, spasm hemifacial, overactive bladder, hyperhidrosis, nasal labral lines, cervical dystonia, blepharospasm, and spasticity.
[0007] Tradicionalmente, a produção de BoNT foi realizada através da cultura da bactéria de C. botulinum, seguido de isolamento e purificação do complexo de neurotoxina botulínica. No entanto, a produção de BoNT por meio desse modo é ineficiente e proporciona baixos rendimentos de proteína. Além disso, as bactérias de C. botulinum são bactérias formadoras de esporo e, portanto, exigem equipamentos e instalações específicas de cultura, os quais não são exigidos para a cultura de bactéria do tipo, por exemplo, Escherichia coli (E. coli). O uso crescente das BoNTs levou ao desenvolvimento de métodos alternativos para a produção e purificação das BoNTs. Especificamente, métodos para produção de BoNTs usando E. coli foram desenvolvidos.[0007] Traditionally, the production of BoNT was performed by culturing the bacteria of C. botulinum, followed by isolation and purification of the botulinum neurotoxin complex. However, BoNT production through this mode is inefficient and provides low protein yields. Furthermore, C. botulinum bacteria are spore-forming bacteria and therefore require specific culture equipment and facilities, which are not required for the culture of bacteria such as, for example, Escherichia coli (E. coli). The increasing use of BoNTs has led to the development of alternative methods for the production and purification of BoNTs. Specifically, methods for producing BoNTs using E. coli have been developed.
[0008] A purificação das CNTs provenientes da solução de fermentação (usando C. botulinum ou E. coli) constitui um particular desafio, uma vez que as neurotoxinas são contidas ali como uma mistura de polipeptídeos não processados, parcialmente processados e totalmente processados, apresentam, na totalidade, similares propriedades bioquímicas e físicas. As neurotoxinas parcialmente processadas são tipicamente geradas, se a atividade endoproteolítica tiver hidrolisado a ligação peptídica entre a cadeia leve e a espiral, ao tempo em que a ligação peptídica entre a espiral e o terminal-N da cadeia pesada está ainda intacta. Além disso, a neurotoxina parcialmente processada pode também ser criada se a atividade endoproteolítica tiver liberado o peptídeo espiralado da cadeia pesada, ao tempo em que a ligação peptídica entre o peptídeo espiralado e o terminal-C da cadeia pesada não foi ainda hidrolisado. Dependendo das condições de fermentação e do tipo da neurotoxina, o polipeptídeo totalmente processado, que é isento de peptídeo espiralado, pode ser significativamente contaminado com 5 a 90% do polipeptídeo parcialmente processado ou não processado. Em alguns casos, a neurotoxina é principalmente não processada, e anterior ao uso terapêutico, precisa ser tratada com uma endopeptidase, a fim de se tornar biologicamente ativa.[0008] The purification of CNTs from the fermentation solution (using C. botulinum or E. coli) is a particular challenge, since the neurotoxins are contained there as a mixture of unprocessed, partially processed and fully processed polypeptides, present , on the whole, similar biochemical and physical properties. Partially processed neurotoxins are typically generated if endoproteolytic activity has hydrolyzed the peptide bond between the light chain and the coil, while the peptide bond between the coil and the N-terminus of the heavy chain is still intact. Furthermore, partially processed neurotoxin can also be created if endoproteolytic activity has released the coiled peptide from the heavy chain, at the time the peptide bond between the coiled peptide and the C-terminus of the heavy chain has not yet been hydrolyzed. Depending on fermentation conditions and the type of neurotoxin, fully processed polypeptide, which is free of coiled peptide, can be significantly contaminated with 5 to 90% of partially processed or unprocessed polypeptide. In some cases, the neurotoxin is mostly unprocessed, and prior to therapeutic use, it needs to be treated with an endopeptidase in order to become biologically active.
[0009] O estado da técnica descreve diversas tentativas para tratamento das neurotoxinas clostrídicas com proteases heterólogas, a fim de reduzir a quantidade de proteína precursora não processada ou parcialmente processada. A protease mais amplamente usada para a ativação das neurotoxinas clostrídicas é a tripsina, que, ao tempo em que é útil para a ativação das neurotoxinas clostrídicas dos sorotipos B (BoNT/B) e E (BoNT/E), aparentemente produzir produtos secundários, presumivelmente, pela ação proteolítica próxima ao terminal-C da subunidade pesada de BoNT/A e, assim, aparece para destruir a ligação da toxina ao seu receptor celular. Produtos de clivagem mais específica são teoricamente esperados das proteases endógenas, isoladas do hospedeiro nativo, tal como, o C. botulinum, produtor de BoNT/A.[0009] The prior art describes several attempts to treat clostridial neurotoxins with heterologous proteases, in order to reduce the amount of unprocessed or partially processed precursor protein. The most widely used protease for activating clostridial neurotoxins is trypsin, which, while useful for activating clostridial neurotoxins of serotypes B (BoNT/B) and E (BoNT/E), apparently produces side products, presumably by proteolytic action near the C-terminus of the heavy subunit of BoNT/A and thus appears to disrupt the binding of the toxin to its cellular receptor. More specific cleavage products are theoretically expected from endogenous proteases isolated from native host such as C. botulinum, producer of BoNT/A.
[0010] Os presentes inventores anteriormente identificaram diversas proteases, tais como, as proteases endógenas de C. botulinum e proteases exógenas, incluindo a protease endoproteinase Lys-C (Lys-C), (que é comercialmente disponível e que pode ser isolada da bactéria Lysobacter enzymogenes). Entretanto, embora a clivagem da BoNT/A recombinante por meio dessa endoproteinase mais precisamente foca a clivagem nativa, o uso de Lys-C proporciona novas considerações práticas. Especificamente, após a clivagem da BoNT/A recombinante, a Lys-C pode permanecer ativa na mistura reacional ainda por dias. Portanto, meios e métodos para reduzir a quantidade de Lys-C no produto final e, desse modo, melhorar a qualidade das preparações de neurotoxinas são altamente desejáveis, porém, não ainda disponíveis.[0010] The present inventors have previously identified several proteases, such as the endogenous proteases of C. botulinum and exogenous proteases, including the protease endoproteinase Lys-C (Lys-C), (which is commercially available and which can be isolated from the bacterium Lysobacter enzymogenes). However, although cleavage of recombinant BoNT/A by this endoproteinase more precisely focuses on native cleavage, the use of Lys-C provides new practical considerations. Specifically, after cleavage of recombinant BoNT/A, Lys-C can remain active in the reaction mixture for days. Therefore, means and methods to reduce the amount of Lys-C in the final product and thereby improve the quality of neurotoxin preparations are highly desirable but not yet available.
[0011] Assim, um problema técnico que fundamenta a presente invenção pode ser visto como a provisão de meios e métodos para melhorar a fabricação de polipeptídeos a partir de neurotoxinas, de modo a atender às necessidades acima mencionadas. Especificamente, existe uma necessidade no segmento da técnica de aperfeiçoados métodos para a produção de BoNTs recombinantes, em particular, BoNT/A recombinante ativado de cadeia dupla.[0011] Thus, a technical problem that underlies the present invention can be seen as the provision of means and methods to improve the manufacture of polypeptides from neurotoxins, in order to meet the aforementioned needs. Specifically, there is a need in the art for improved methods for producing recombinant BoNTs, in particular double-stranded activated recombinant BoNT/A.
[0012] O problema técnico é solucionado pelas modalidades aqui descritas, que são caracterizadas nas reivindicações anexas e apresentadas abaixo.[0012] The technical problem is solved by the modalities described herein, which are characterized in the appended claims and presented below.
[0013] A produção de sub-sorotipos de BoNT/A recombinante pode ser obtida mediante expressão em Escherichia coli, como um único polipeptídeo, aqui referido como proteínas de BoNT/A de cadeia única. Após isolamento dessa proteína de cadeia única por meio de cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), a proteína de cadeia única deve ser clivada para formar a toxina ativa, que é uma proteína de cadeia dupla, ligada em conjunto por uma única ligação de dissulfeto.[0013] Production of recombinant BoNT/A subserotypes can be achieved by expression in Escherichia coli as a single polypeptide, referred to herein as single-chain BoNT/A proteins. After isolation of this single-chain protein by means of fast protein liquid chromatography (FPLC), the single-chain protein must be cleaved to form the active toxin, which is a double-chain protein, linked together by a single disulfide bond. .
[0014] Os presentes inventores anteriormente descobriram que os sub-sorotipos de BoNT/A recombinante de cadeia única podem ser clivados usando a protease endoproteinase Lys-C (Lys-C) para produzir a neurotoxina da proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, isto é, um heterodímero das cadeias leves e pesadas de BoNT/A. O local de clivagem de Lys-C foi determinado como sendo idêntico ao da proteína endógena mediante sequenciamento do terminal-N e espectrometria de massa. Portanto, a produção da proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla usando Lys-C é vantajosa, pelo fato de resultar na produção de uma autêntica BoNT/A ativa de cadeia dupla, notadamente, uma BoNT/A de cadeia dupla que é substancialmente idêntica à BoNT/A pura ativa de cadeia dupla. Ao contrário, a tripsina, outra protease comum usada para produzir proteínas BoNT ativas de cadeia dupla, promove a clivagem de pelo menos um adicional local dentro da sequência de BoNT/A de cadeia única.[0014] The present inventors have previously discovered that single-chain recombinant BoNT/A subserotypes can be cleaved using the endoproteinase Lys-C (Lys-C) protease to produce double-chain BoNT/A active protein neurotoxin , i.e., a heterodimer of the light and heavy chains of BoNT/A. The Lys-C cleavage site was determined to be identical to that of the endogenous protein by N-terminal sequencing and mass spectrometry. Therefore, the production of active double-chain BoNT/A protein using Lys-C is advantageous in that it results in the production of an authentic double-chain active BoNT/A, namely, a double-chain BoNT/A that is substantially identical to pure active double-stranded BoNT/A. In contrast, trypsin, another common protease used to produce double-stranded active BoNT proteins, promotes cleavage of at least one additional site within the single-chain BoNT/A sequence.
[0015] Essa adicional clivagem reduz a potência da proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla produzida.[0015] This additional cleavage reduces the potency of the active double-stranded BoNT/A protein produced.
[0016] Uma vez uma proteína de BoNT/A de cadeia única tenha sido clivada por Lys-C, a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla exige purificação para remover quaisquer restantes proteínas de células hospedeiras e a protease Lys-C, a fim de produzir o produto puro final.[0016] Once a single-chain BoNT/A protein has been cleaved by Lys-C, the active double-stranded BoNT/A protein requires purification to remove any remaining host cell proteins and Lys-C protease, the in order to produce the final pure product.
[0017] Em particular, a partir dos testes de clivagem da endoproteinase Lys-C, os inventores descobriram que a Lys-C promove a clivagem da BoNT/A1 recombinante (rBoNT/Al) em níveis de concentração bastante baixos e que permanecem ativas por um período de diversos dias. Consequentemente, é importante desenvolver um método que possa purificar essa protease fora da toxina ativada.[0017] In particular, from the Lys-C endoproteinase cleavage tests, the inventors found that Lys-C promotes the cleavage of recombinant BoNT/A1 (rBoNT/Al) at very low concentration levels and that it remains active for a period of several days. Consequently, it is important to develop a method that can purify this protease out of the activated toxin.
[0018] Os presentes inventores desenvolveram um eficiente método para remover a protease ativadora de Lys-C e as proteínas de célula hospedeira da BoNT/A, após a ativação, mediante uso de cromatografia de interação hidrofóbica (HIC). Os presentes inventores, de forma surpreendente, descobriram que o método de HIC maximiza não apenas a quantidade de BoNT/A ativa de cadeia dupla recuperada na purificação, como, também, melhora de forma significativa a resolução de Lys-C, isto é, a remoção da protease Lys-C. As vantajosas propriedades do método de HIC são contraintuitivas, quando se considera as características biofísicas da Lys-C e rBoNT/A; baseado no ponto isoelétrico (pI) e carga líquida da BoNT/A e Lys-C, é pressuposto que um método de cromatografia de troca de íons (IEX) possa dar resolução às duas proteínas, em vez do método de HIC.[0018] The present inventors have developed an efficient method to remove Lys-C activating protease and host cell proteins from BoNT/A after activation using hydrophobic interaction chromatography (HIC). The present inventors have surprisingly discovered that the HIC method not only maximizes the amount of double-stranded active BoNT/A recovered in purification, but also significantly improves Lys-C resolution, i.e., the removal of Lys-C protease. The advantageous properties of the HIC method are counterintuitive when considering the biophysical characteristics of Lys-C and rBoNT/A; based on the isoelectric point (pI) and net charge of BoNT/A and Lys-C, it is assumed that an ion exchange chromatography (IEX) method can resolve the two proteins, rather than the HIC method.
[0019] A presente invenção soluciona um ou mais dos acima mencionados problemas mediante provisão de determinados métodos, conforme especificado nas reivindicações anexas.[0019] The present invention solves one or more of the aforementioned problems by providing certain methods as specified in the appended claims.
[0020] Consequentemente, a presente invenção proporciona um método para produção de proteína solúvel de BoNT/A de cadeia dupla, dito método compreendendo: a) prover uma proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única; b) contatar a dita proteína de BoNT/A com endoproteinase Lys-C (Lys-C) em solução; e c) separar a proteína solúvel de BoNT/A da Lys-C mediante contato da solução contendo a proteína solúvel de BoNT/A e Lys-C com uma superfície hidrofóbica, em que a proteína solúvel de BoNT/A, preferivelmente, se liga à superfície hidrofóbica.[0020] Accordingly, the present invention provides a method for producing soluble double-chain BoNT/A protein, said method comprising: a) providing a soluble single-chain BoNT/A protein; b) contacting said BoNT/A protein with endoproteinase Lys-C (Lys-C) in solution; and c) separating the soluble BoNT/A protein from Lys-C by contacting the solution containing the soluble BoNT/A and Lys-C protein with a hydrophobic surface, where the soluble BoNT/A protein preferably binds to the hydrophobic surface.
[0021] A proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única pode ser produzida em uma célula hospedeira, mediante expressão de um ácido nucleico codificador da dita proteína de BoNT/A de cadeia única em um sistema de expressão, em que, opcionalmente, o sistema de expressão é um sistema de expressão bacteriano, preferivelmente, em que o sistema de expressão bacteriano é um sistema de expressão de E. coli, e a célula hospedeira é uma célula de E. coli. A dita proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única pode ser expressa no citoplasma da dita célula hospedeira, ou em um sistema isento de célula. A proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única pode ser expressa em um nível de pelo menos 5 mg/L de cultura. O dito método pode compreender a lise da célula hospedeira para proporcionar um homogeneizado de célula hospedeira contendo a dita proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única (preferivelmente, a proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única está presente numa concentração de pelo menos 5 mg/L do homogeneizado de célula hospedeira).[0021] Soluble single-chain BoNT/A protein can be produced in a host cell by expressing a nucleic acid encoding said single-chain BoNT/A protein in an expression system, wherein, optionally, the expression system is a bacterial expression system, preferably wherein the bacterial expression system is an E. coli expression system, and the host cell is an E. coli cell. Said single chain soluble BoNT/A protein may be expressed in the cytoplasm of said host cell, or in a cell-free system. Soluble single-chain BoNT/A protein can be expressed at a level of at least 5 mg/L of culture. Said method may comprise lysing the host cell to provide a host cell homogenate containing said single chain soluble BoNT/A protein (preferably, the single chain soluble BoNT/A protein is present in a concentration of at least 5 mg/L of host cell homogenate).
[0022] A superfície hidrofóbica usada no método da presente invenção pode ser uma matriz inerte, na qual um ligante consistindo de grupos arila ou alquila é fixado, em que, opcionalmente, o ligante é selecionado do grupo que consiste de ligantes de butila, fenila ou octila. Em uma modalidade, uma superfície hidrofóbica de alto desempenho é usada.[0022] The hydrophobic surface used in the method of the present invention may be an inert matrix, on which a linker consisting of aryl or alkyl groups is attached, wherein, optionally, the linker is selected from the group consisting of butyl, phenyl and or octyl. In one embodiment, a high performance hydrophobic surface is used.
[0023] A invenção também proporciona uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, a qual pode ser obtida de acordo com o método da invenção.[0023] The invention also provides an active double-chain BoNT/A protein, which can be obtained according to the method of the invention.
[0024] A invenção proporciona ainda uma composição, a qual compreende uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, conforme a presente invenção, em que a dita composição é substancialmente livre de endoproteinase Lys-C. Preferivelmente, a dita composição contém menos de 400 pg de endoproteinase Lys-C (Lys-C) por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A. Tais composições são adequadas para uso em tratamentos terapêuticos e cosméticos.[0024] The invention further provides a composition comprising an active double-chain BoNT/A protein in accordance with the present invention, wherein said composition is substantially free of Lys-C endoproteinase. Preferably, said composition contains less than 400 pg Lys-C endoproteinase (Lys-C) per 100 ng BoNT/A protein, or less than 300 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 200 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, or less than 100 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, or less than 50 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein. Such compositions are suitable for use in therapeutic and cosmetic treatments.
[0025] A invenção também proporciona uma composição farmacêutica líquida, compreendendo: uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, de acordo com a invenção; um agente estabilizante não proteico que é um surfactante; e água; em que a dita composição farmacêutica líquida não compreende um agente estabilizante de proteína; e em que a dita composição farmacêutica líquida é substancialmente livre de endoproteinase Lys-C (Lys-C). Preferivelmente, a dita composição farmacêutica líquida contém menos de 400 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A. A dita composição farmacêutica líquida pode compreender ainda cloreto de sódio, um tampão, para manter o pH entre 5,5 e 7,5, e um dissacarídeo; e em que a água é água esterilizada.[0025] The invention also provides a liquid pharmaceutical composition, comprising: an active double-chain BoNT/A protein according to the invention; a non-protein stabilizing agent which is a surfactant; and water; wherein said liquid pharmaceutical composition does not comprise a protein stabilizing agent; and wherein said liquid pharmaceutical composition is substantially free of endoproteinase Lys-C (Lys-C). Preferably, said liquid pharmaceutical composition contains less than 400 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 300 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 200 pg of Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 100 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 50 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein A. Said liquid pharmaceutical composition may further comprise sodium chloride, a buffer, to maintain the pH between 5.5 and 7.5, and a disaccharide; and wherein the water is sterile water.
[0026] A invenção proporciona também uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, uma composição da mesma ou uma composição farmacêutica líquida conforme a invenção, para uso em terapia.[0026] The invention also provides an active double-chain BoNT/A protein, a composition thereof or a liquid pharmaceutical composition according to the invention, for use in therapy.
[0027] A invenção proporciona ainda o uso de uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, uma composição da mesma ou de uma composição farmacêutica líquida conforme a invenção, na fabricação de um medicamento.[0027] The invention further provides the use of an active double-chain BoNT/A protein, a composition thereof or a liquid pharmaceutical composition according to the invention, in the manufacture of a medicament.
[0028] A invenção também proporciona um método de tratamento compreendendo a administração de uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, uma composição da mesma ou de uma composição farmacêutica líquida conforme a invenção, a um paciente com essa necessidade.[0028] The invention also provides a method of treatment comprising administering an active double-chain BoNT/A protein, a composition thereof or a liquid pharmaceutical composition according to the invention, to a patient in need thereof.
[0029] O termo “BoNT’ significa neurotoxina botulínica e refere-se à neurotoxina que pode ser obtida a partir da bactéria C. botulinum, como, por exemplo, BoNT dos sorotipos A, B, C1, D, E, F ou G. Também incluída nos termos “CNT e “BoNT’ está a neurotoxina recombinante e modificada compreendendo uma ou mais modificações, incluindo modificação química ou modificação genética. O termo “modificação genética” significa eliminação, substituição ou adição de um ou mais resíduos de ácido nucleico resultantes da eliminação, substituição ou adição de uma ou mais bases de aminoácidos, ou da eliminação, substituição ou adição dos ditos um ou mais resíduos de aminoácidos.[0029] The term “BoNT' means botulinum neurotoxin and refers to the neurotoxin that can be obtained from the bacteria C. botulinum, such as, for example, BoNT of serotypes A, B, C1, D, E, F or G Also included within the terms 'CNT' and 'BoNT' is recombinant and modified neurotoxin comprising one or more modifications, including chemical modification or genetic modification. The term "genetic modification" means the deletion, substitution or addition of one or more nucleic acid residues resulting from the deletion, substitution or addition of one or more amino acid bases, or the deletion, substitution or addition of said one or more amino acid residues .
[0030] O sorotipo A da neurotoxina botulínica (BoNT/A) é dividido em pelo menos oito subsorotipos (também conhecidos como subtipos), BoNT/AI a B0NT/A8, que compartilham de pelo menos 84% a 98% de identidade de sequência de aminoácidos; as proteínas de BoNT/A dentro de um dado subtipo compartilham uma maior percentagem de identidade de sequência de aminoácidos. A Tabela 1 apresentada abaixo mostra o precursor, a neurotoxina pura de cadeia dupla dos subtipos de BoNT/A e identifica a espiral exposta (espiral de ativação, do inglês, activation loop) compreendendo a sequência de aminoácido clivada por Lys-C.Tabela 1: [0030] Botulinum neurotoxin serotype A (BoNT/A) is divided into at least eight subserotypes (also known as subtypes), BoNT/AI to B0NT/A8, which share at least 84% to 98% sequence identity of amino acids; BoNT/A proteins within a given subtype share a greater percentage of amino acid sequence identity. Table 1 below shows the precursor, the pure double-stranded neurotoxin of the BoNT/A subtypes and identifies the exposed coil (activation loop) comprising the amino acid sequence cleaved by Lys-C.Table 1 :
[0031] Com referência à T rabela 1, as posições (resíduos) dos aminoácidos indicadas para as regiões de LC, HN, HCN e Hcc correspondem às posições dos aminoácidos para as ditas regiões em uma sequência de proteína de BoNT/A de inteira extensão. Os Números de Acesso Uniprot apresentados na Tabela 1 são exemplos dos diferentes subsorotipos de BoNT/A. Desse modo, em uma modalidade, as posições de aminoácidos das regiões de LC, HN, HCN e Hcc indicadas na Tabela 1 correspondem às posições dos aminoácidos nas sequências de proteína de BoNT/A de inteira extensão, identificadas pelo Número de Acesso.[0031] With reference to Table 1, the amino acid positions (residues) indicated for the LC, HN, HCN and Hcc regions correspond to the amino acid positions for said regions in a full-length BoNT/A protein sequence . The Uniprot Accession Numbers shown in Table 1 are examples of the different subserotypes of BoNT/A. Thus, in one embodiment, the amino acid positions of the LC, HN, HCN and Hcc regions indicated in Table 1 correspond to the amino acid positions in the full-length BoNT/A protein sequences identified by the Accession Number.
[0032] Mediante uso dos métodos da presente invenção, é agora possível se obter composições de BoNT/A de cadeia dupla, com contaminação significativamente menor, por uma BoNT/A não processada ou parcialmente processada, uma vez que esses contaminantes são eficientemente processados dentro da BoNT/A de cadeia dupla. Os métodos da presente invenção também permitem uma efetiva remoção da enzima Lys-C usada para processar a proteína de BoNT/A de cadeia única dentro da cadeia dupla ativa. Em um aspecto, a BoNT/A de cadeia dupla é uma neurotoxina pura de cadeia dupla, em que o terminal-C da cadeia leve e o terminal-N da cadeia pesada são idênticos à correspondente BoNT/A de cadeia dupla totalmente processada, isolada da espécie clostridia do tipo selvagem.[0032] By using the methods of the present invention, it is now possible to obtain double-stranded BoNT/A compositions with significantly less contamination by an unprocessed or partially processed BoNT/A, since these contaminants are efficiently processed within of double-chain BoNT/A. The methods of the present invention also allow for effective removal of the Lys-C enzyme used to process the single-stranded BoNT/A protein into the active duplex. In one aspect, the double-chain BoNT/A is a pure double-chain neurotoxin, wherein the C-terminus of the light chain and the N-terminus of the heavy chain are identical to the corresponding isolated fully processed double-chain BoNT/A of the wild-type clostridia species.
[0033] De acordo com a presente invenção, uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, incluindo uma BoNT/A recombinante de cadeia dupla pode ser produzida na forma de um polipeptídeo de cadeia única, o qual é clivado para formar a forma ativa de cadeia dupla da proteína.[0033] According to the present invention, an active double-chain BoNT/A, including a recombinant double-chain BoNT/A can be produced in the form of a single-chain polypeptide, which is cleaved to form the active form of protein double chain.
[0034] Os presentes métodos podem ser usados para produzir a cadeia dupla de qualquer subtipo de BoNT/A, ou de um homólogo ou derivado do mesmo, incluindo, por exemplo, o polipeptídeo da SEQ ID NO: 1 e derivados da mesma. O termo “ derivado ”, conforme usado com relação a isso e a outros aspectos da invenção, compreende mutações de aminoácidos, tais como, adição, substituição, eliminação ou truncamento de um ou mais resíduos de aminoácidos.[0034] The present methods can be used to produce the duplex of any subtype of BoNT/A, or a homologue or derivative thereof, including, for example, the polypeptide of SEQ ID NO: 1 and derivatives thereof. The term "derivative", as used in connection with this and other aspects of the invention, comprises amino acid mutations such as addition, substitution, deletion or truncation of one or more amino acid residues.
[0035] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender uma sequência de polipeptídeos conforme mostrada no GenBank, nos: CBZ04958.1,YP_002805603.1, ZP_02994746.1, YP_001788403.1, YP_001782718.1,ZP_02616437.1, ZP_02614241.1, YP_001392361.1, YP_001255575.1. A proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender uma sequência de polipeptídeos conforme mostrada em:- sub-sorotipo A1: Acesso UniParc No. UPI0000ED909E (Acesso UniProt No. P10845, Versão 159), Acesso UniParc No. UPI0000EF85BD (Acesso UniProt No. S8B1U4, Versão 3, ou Acesso UniProt No. A2I2R4, versão 41), Acesso UniParc No. UPI0001A954C8 (Acesso UniProt No. C6K838, Versão 11), Acesso UniParc No. UPI0000001386 (Acesso UniProt No. A5HZZ9, Versão 57), Acesso UniParc No. UPI000003409D (Acesso UniProt No. A2I2U2, Versão 36), Acesso UniParc No. UPI00016529B7 (Acesso UniProt No. B1A2D5, Versão 21), Acesso UniParc No. UPI00027EE164 (Acesso UniProt No. J7FGZ9, Versão 6); - sub-sorotipo A2: Acesso UniParc No. UPI0000EF84BD (Acesso UniProt No. A2I2R5, Versão 28), Acesso UniParc No. UPI0001C0B376 (Acesso UniProt No. D2KCK3, Versão 15), Acesso UniParc No. UPI0001C32E84 (Acesso UniProt No. D3IV23, Versão 10), Acesso UniParc No. UPI0001F3B30D (Acesso UniProt No. E5F1I1, Versão 11), Acesso UniParc No. UPI000016EA88 (Acesso UniProt No. Q45894, Versão 116 ou Acesso UniProt No. Q58GH1, Versão 51), Acesso UniParc No. UPI000067C53E (Acesso UniProt No. Q2PPK6, Versão 33), Acesso UniParc No. UPI000290BEB 1 (Acesso UniProt No. K4GGE0, Versão 6); - sub-sorotipo A3: Acesso UniParc No. UPI00005B712C (Acesso UniProt No. Q3LRX9, Versão 38), Acesso UniParc No. UPI00016DBC11 (Acesso UniProt No. B1L2G5, Versão 38 ou Acesso UniProt No. D3IV24, Versão 11), Acesso UniParc No. UPI000290C3D0 (Acesso UniProt No. K4G3L3, Versão 7); - sub-sorotipo A4: Acesso UniParc No. UPI00005B712D (Acesso UniProt No. Q3LRX8, Versão 35), Acesso UniParc No. UPI00019DB885 (Acesso UniProt No. C3KS13, Versão 29); - sub-sorotipo A5: Acesso UniParc No. UPI0001AE7D6A (Acesso UniProt No. C7BEA8, Versão 14), Acesso UniParc No. UPI000198BDAE (Acesso UniProt No. E8ZMW0, Versão 18 ou Acesso UniProt No. C1IPK2, Versão 20); ou - sub-sorotipo A6: Acesso UniParc No. UPI0001B7D251 (Acesso UniProt No. C9WWY7, Versão 13). - sub-sorotipo A7: Acesso UniParc No. UPI000290B995 (Acesso UniProt No. K4LN57). - sub-sorotipo A8: Acesso UniParc No. UPI000559A469 (Acesso UniProt No. A0A0A7PDB7); Acesso UniParc No. UPI0003C9D2A1 (Acesso UniProt No. V5N8R1).[0035] The single-chain BoNT/A protein may comprise a polypeptide sequence as shown in GenBank, nos: CBZ04958.1,YP_002805603.1, ZP_02994746.1, YP_001788403.1, YP_001782718.1, ZP_02616437.1, ZP_ 02614241 .1, YP_001392361.1, YP_001255575.1. The single chain BoNT/A protein may comprise a polypeptide sequence as shown in:- subserotype A1: UniParc Accession No. UPI0000ED909E (UniProt Access No. P10845, Version 159), UniParc Access No. UPI0000EF85BD (UniProt Accession No. S8B1U4, Version 3, or UniProt Accession No. A2I2R4, version 41), UniParc Accession No. UPI0001A954C8 (UniProt Accession No. C6K838, Version 11), UniParc Accession No. UPI0000001386 (UniProt Accession No. A5HZZ9, Version 57), UniParc Accession No. UPI000003409D (UniProt Accession No. A2I2U2, Version 36), UniParc Accession No. UPI00016529B7 (UniProt Accession No. B1A2D5, Version 21), UniParc Accession No. UPI00027EE164 (UniProt Accession No. J7FGZ9, Version 6); - subserotype A2: Accession UniParc No. UPI0000EF84BD (UniProt Accession No. A2I2R5, Version 28), UniParc Accession No. UPI0001C0B376 (UniProt Accession No. D2KCK3, Version 15), UniParc Accession No. UPI0001C32E84 (UniProt Accession No. D3IV23, Version 10), UniParc Accession No. UPI0001F3B30D (UniProt Accession No. E5F1I1, Version 11), UniParc Accession No. UPI000016EA88 (UniProt Accession No. Q45894, Version 116 or UniProt Accession No. Q58GH1, Version 51), UniParc Accession No. UPI000067C53E (UniProt Accession No. Q2PPK6, Version 33), UniParc Accession No. UPI000290BEB 1 (UniProt Accession No. K4GGE0, Version 6); - subserotype A3: Accession UniParc No. UPI00005B712C (UniProt Access No. Q3LRX9, Version 38), UniParc Access No. Q3LRX9, Version 38 UPI00016DBC11 (UniProt Accession No. B1L2G5, Version 38 or UniProt Accession No. D3IV24, Version 11), UniParc Accession No. UPI000290C3D0 (UniProt Accession No. K4G3L3, Version 7); - subserotype A4: Accession UniParc No. UPI00005B712D (UniProt Access No. Q3LRX8, Version 35), UniParc Access No. Q3LRX8, Version 35 UPI00019DB885 (UniProt Access No. C3KS13, Version 29); - subserotype A5: Accession UniParc No. UPI0001AE7D6A (UniProt Accession No. C7BEA8, Version 14), UniParc Accession No. C7BEA8, Version 14 UPI000198BDAE (UniProt Accession No. E8ZMW0, Version 18 or UniProt Accession No. C1IPK2, Version 20); or - subserotype A6: Accession UniParc No. UPI0001B7D251 (UniProt Accession No. C9WWY7, Version 13). - subserotype A7: Accession UniParc No. UPI000290B995 (UniProt Accession No. K4LN57). - subserotype A8: Accession UniParc No. UPI000559A469 (UniProt Accession No. A0A0A7PDB7); Access UniParc No. UPI0003C9D2A1 (UniProt Accession No. V5N8R1).
[0036] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender uma sequência de polipeptídeos, que é um homólogo ou um derivado tendo pelo menos 50% de identidade de sequência a uma das acima mencionadas sequências de polipeptídeos de BoNT/A.[0036] The single-chain BoNT/A protein may comprise a polypeptide sequence, which is a homolog or a derivative having at least 50% sequence identity to one of the above-mentioned BoNT/A polypeptide sequences.
[0037] Em um aspecto, a cadeia de polipeptídeos da dita proteína de BoNT/A de cadeia única compreende uma sequência selecionada dentre qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14. Em um aspecto mais particular, a cadeia de polipeptídeos da dita proteína de BoNT/A de cadeia única compreende uma sequência selecionada dentre qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14, e em que o segundo polipeptídeo é clivado no terminal-C em um resíduo de aminoácido básico dentro da dita sequência de qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14. As ditas sequências representam sequências de aminoácidos de conhecidos substratos da proteína de BoNT/A de cadeia única, conforme a presente invenção.[0037] In one aspect, the polypeptide chain of said single chain BoNT/A protein comprises a sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14. In a more particular aspect, the chain of said single-chain BoNT/A protein polypeptides comprising a sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14, and wherein the second polypeptide is C-terminally cleaved at a basic amino acid residue within of said sequence of any one of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14. Said sequences represent amino acid sequences of known single-chain BoNT/A protein substrates according to the present invention.
[0038] As proteínas de BoNT/A de cadeia única são clivadas no terminal-C em um resíduo de aminoácido básico contido na sequência (comparar a Tabela 1, colunas LC e HN). Em um aspecto preferido, a dita proteína de BoNT/A de cadeia única compreende uma sequência selecionada das SEQ ID NO: 2 a 7 e 13-14 (por exemplo, sorotipo BoNT/A1, SEQ ID NO: 2).[0038] Single-chain BoNT/A proteins are cleaved at the C-terminus at a basic amino acid residue contained in the sequence (compare Table 1, columns LC and HN). In a preferred aspect, said single chain BoNT/A protein comprises a sequence selected from SEQ ID NO: 2 to 7 and 13-14 (e.g. serotype BoNT/A1, SEQ ID NO: 2).
[0039] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender um derivado de qualquer uma das sequências SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14, ou da SEQ ID NO: 1, ou de uma das sequências de polipeptídeos correspondentes aos números de acesso aqui identificados, em que o dito derivado apresenta um ou mais pontos de mutação e/ou um ou mais adicionais resíduos de aminoácidos. Em outro aspecto, o dito derivado apresenta até 1, até 2, até 3, até 4, até 5, até 6, até 7, até 8, até 9, até 10, ou até 15 pontos de mutações. Mediante uso de um ensaio de atividade para determinar a atividade da protease, conforme aqui descrito, o especialista versado na técnica poderá determinar se um determinado derivado é processado pela Lys-C.[0039] The single-chain BoNT/A protein may comprise a derivative of any of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14, or of SEQ ID NO: 1, or of one of the polypeptide sequences corresponding to the accession numbers identified herein, wherein said derivative has one or more point mutations and/or one or more additional amino acid residues. In another aspect, said derivative has up to 1, up to 2, up to 3, up to 4, up to 5, up to 6, up to 7, up to 8, up to 9, up to 10, or up to 15 point mutations. By using an activity assay to determine protease activity as described herein, one skilled in the art will be able to determine whether a given derivative is processed by Lys-C.
[0040] O derivado pode conter um ponto de mutação que troca um resíduo de aminoácido básico por um resíduo de aminoácido não básico. O derivado pode apresentar pelo menos 50% de identidade de sequência com qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14, SEQ ID NO: 1, uma das sequências de polipeptídeos correspondentes aos números de acesso aqui identificados. O dito derivado ou polipeptídeo compreendendo o derivado pode ser um substrato de Lys-C e ser proteoliticamente clivável pela Lys-C. Um exemplo típico é um derivado da SEQ ID NO: 1, compreendendo, por exemplo, um ou mais pontos de mutação na cadeia leve ou na cadeia pesada.[0040] The derivative may contain a point mutation that exchanges a basic amino acid residue for a non-basic amino acid residue. The derivative may show at least 50% sequence identity with any one of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14, SEQ ID NO: 1, one of the polypeptide sequences corresponding to the accession numbers identified herein. Said derivative or polypeptide comprising the derivative may be a Lys-C substrate and be proteolytically cleavable by Lys-C. A typical example is a derivative of SEQ ID NO: 1, comprising, for example, one or more point mutations in the light chain or heavy chain.
[0041] A dita proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender: (a) uma sequência de polipeptídeos tendo pelo menos 30% de identidade de sequência, pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 96%, pelo menos 97%, pelo menos 98%, pelo menos 99%, ou mais, com a sequência da SEQ ID NO: 1 (BoNT/A da ATCC 3502, Genbank acc. AAA23262), ou com uma das sequências de polipeptídeos correspondentes aos números de acesso aqui identificados. A proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender a sequência de polipeptídeos da SEQ ID NO: 15, ou uma sequência de polipeptídeos tendo pelo menos 30% de identidade de sequência, pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 96%, pelo menos 97%, pelo menos 98%, pelo menos 99%, ou mais, com a sequência da SEQ ID NO: 15.[0041] Said single chain BoNT/A protein may comprise: (a) a polypeptide sequence having at least 30% sequence identity, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, or more, with the sequence of SEQ ID NO: 1 (BoNT/A of ATCC 3502, Genbank acc. AAA23262), or with one of the polypeptide sequences corresponding to the accession numbers identified herein. The single-chain BoNT/A protein can comprise the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 15, or a polypeptide sequence having at least 30% sequence identity, at least 50%, at least 60%, at least 70 %, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, or more with the sequence of SEQ ID NO: 15.
[0042] O termo “identidade de sequência” conforme aqui usado, refere-se à determinação da identidade entre uma sequência de aminoácido de referência e uma sequência de consulta, em que as sequências são alinhadas de modo que a mais alta equivalência de ordem seja obtida e que possa ser calculada usando técnicas publicadas ou métodos codificados em programas de computadores, tais como, por exemplo, BLASTP, BLASTN, FASTA (Altschul 1990, J. Mol. Biol., 215:403). Os valores de percentual de identidade podem ser calculados em toda a sequência de aminoácido ou em uma região da sequência de aminoácido. Assim, por exemplo, para a proteína de BoNT/A de cadeia única, a identidade de sequência pode ser calculada em uma extensão de sequência de até 50 resíduos de aminoácidos (aa), até 100 resíduos de aa, até 150 resíduos de aa, até 250 resíduos de aa, até 300 resíduos de aa, até 350 resíduos de aa, até 400 resíduos de aa, até 450 resíduos de aa, até 500 resíduos de aa, até 550 resíduos de aa, até 600 resíduos de aa, até 650 resíduos de aa, até 700 resíduos de aa, até 750 resíduos de aa, até 800 resíduos de aa, até 850 resíduos de aa, até 900 resíduos de aa, até 950 resíduos de aa, até 1000 resíduos de aa, até 1050 resíduos de aa, até 1100 resíduos de aa, até 1150 resíduos de aa, até 1200 resíduos de aa, até 1250 resíduos de aa, ou até mais resíduos, ou até toda a extensão da sequência de proteína de BoNT/A de cadeia única. A identidade de sequência pode ser calculada em pelo menos 50 resíduos de aa, pelo menos 100 resíduos de aa, pelo menos 150 resíduos de aa, ou pelo menos 250 resíduos de aa.[0042] The term "sequence identity" as used herein, refers to determining the identity between a reference amino acid sequence and a query sequence, wherein the sequences are aligned such that the highest order equivalence is obtained and that can be calculated using published techniques or methods coded in computer programs, such as, for example, BLASTP, BLASTN, FASTA (Altschul 1990, J. Mol. Biol., 215:403). Percent identity values can be calculated over the entire amino acid sequence or over a region of the amino acid sequence. Thus, for example, for single-chain BoNT/A protein, sequence identity can be calculated over a sequence length of up to 50 amino acid (aa) residues, up to 100 aa residues, up to 150 aa residues, up to 250 aa residues, up to 300 aa residues, up to 350 aa residues, up to 400 aa residues, up to 450 aa residues, up to 500 aa residues, up to 550 aa residues, up to 600 aa residues, up to 650 aa residue, up to 700 aa residue, up to 750 aa residue, up to 800 aa residue, up to 850 aa residue, up to 900 aa residue, up to 950 aa residue, up to 1000 aa residue, up to 1050 aa residue aa, up to 1100 aa residues, up to 1150 aa residues, up to 1200 aa residues, up to 1250 aa residues, or up to more residues, or up to the entire length of the single-chain BoNT/A protein sequence. Sequence identity can be calculated on at least 50 aa residues, at least 100 aa residues, at least 150 aa residues, or at least 250 aa residues.
[0043] Uma série de programas baseados numa variedade de algoritmos é disponível para especialista da técnica, para comparar diferentes sequências. Nesse contexto, os algoritmos de Needleman e Wunsch ou de Smith e Waterman proporcionam resultados particularmente confiáveis. Para realizar os alinhamentos de sequência e calcular os valores de identidade de sequência aqui apresentados, o programa comercialmente disponível DNASTAR Lasergene MegAlign, Versão 7.1.0, baseado no algoritmo Clustal W, foi usado em toda a região de sequência com os seguintes ajustes: parâmetros de alinhamento em modo de par; perda do espaçamento: 10,00; perda da extensão do espaçamento: 0,10; matriz de peso da proteína, Gonnet 250; em que, a menos que especificado de outro modo, deverão sempre ser usados como ajustes padrões para alinhamentos de sequências.[0043] A number of programs based on a variety of algorithms are available to those skilled in the art, for comparing different sequences. In this context, the Needleman and Wunsch or Smith and Waterman algorithms provide particularly reliable results. To perform the sequence alignments and calculate the sequence identity values presented here, the commercially available program DNASTAR Lasergene MegAlign, Version 7.1.0, based on the Clustal W algorithm, was used on the entire sequence region with the following adjustments: parameters alignment in pair mode; loss of spacing: 10.00; loss of spacing extension: 0.10; protein weight matrix, Gonnet 250; which, unless otherwise specified, should always be used as standard fits for sequence alignments.
[0044] O termo pelo menos 30% significa ao menos 30%, ao menos 40%, ao menos 50%, ao menos 85%, ao menos 90%, ao menos 95%, ao menos 96%, ao menos 97%, ao menos 98%, ao menos 99%, ou mais, até 100%. A identidade de sequência da dita sequência de proteína de BoNT/A de cadeia única tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 1 pode ser determinada com base na posição 420 a 466 do aminoácido da SEQ ID NO: 1, ou a dita identidade de sequência pode ser determinada com base em qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 7 ou 13 ou 14. Em outras palavras, uma proteína de BoNT/A de cadeia única pode compreender uma sequência de polipeptídeos que apresenta, pelo menos, 30% de identidade de sequência com a sequência de polipeptídeos encontrada entre as posições 420 a 466 do aminoácido da proteína de BoNT/A de cadeia única, ou pelo menos 30% de identidade de sequência com a sequência de polipeptídeos de qualquer uma da proteína de BoNT/A de cadeia única, incluindo qualquer uma das sequências de polipeptídeos correspondentes aos números de acesso aqui identificados. Um polipeptídeo de acordo com essa definição é, por exemplo, o polipeptídeo que pode ser obtido a partir de C. botulinum, C. tetani ou C. sporogenes. A dita proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser, por exemplo, uma neurotoxina de ocorrência natural, ou um derivado da mesma, compreendendo uma ou mais mutações de aminoácido, tais como, adição, substituição, eliminação ou truncamento de um ou mais resíduos de aminoácidos. Aqui incluídos estão, por exemplo, os derivados faltantes, por exemplo, do domínio HC da neurotoxina de origem ou de partes da mesma, ou os derivados de outros resíduos de aminoácidos que substituem o domínio de HC da neurotoxina, como, também, os derivados com uma adicional cadeia leve ou outra molécula de carga proteica fundida no terminal-N com a cadeia leve de BoNT.[0044] The term at least 30% means at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99%, or more, up to 100%. The sequence identity of said single chain BoNT/A protein sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1 can be determined based on amino acid position 420 to 466 of SEQ ID NO : 1, or said sequence identity may be determined on the basis of any one of SEQ ID NOs: 2 to 7 or 13 or 14. In other words, a single chain BoNT/A protein may comprise a sequence of polypeptides which has at least 30% sequence identity with the polypeptide sequence found between amino acid positions 420 to 466 of the single-chain BoNT/A protein, or at least 30% sequence identity with the polypeptide sequence of any of the single-chain BoNT/A protein, including any of the polypeptide sequences corresponding to the accession numbers identified herein. A polypeptide according to this definition is, for example, the polypeptide obtainable from C. botulinum, C. tetani or C. sporogenes. Said single-chain BoNT/A protein may be, for example, a naturally occurring neurotoxin, or a derivative thereof, comprising one or more amino acid mutations, such as addition, substitution, deletion or truncation of one or more amino acid residues. Included herein are, for example, derivatives missing from, for example, the HC domain of the parent neurotoxin or parts thereof, or those derived from other amino acid residues which replace the HC domain of the neurotoxin, as well as derivatives with an additional light chain or other protein cargo molecule fused at the N-terminus to the BoNT light chain.
[0045] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode conter adicionais resíduos de aminoácidos nos terminais-N ou -C, ou numa posição interna. Os resíduos adicionais de aminoácidos podem ser flanqueados por um ou mais locais de clivagem de protease. A sequência adicional de aminoácido pode funcionar como um rótulo detectável e/ou permitir a ligação a um suporte sólido. Um exemplo é um marcador His ou um marcador GST. Outro exemplo é a sequência de aminoácido VPPTPGSAWSHPQFEK (SEQ ID NO: 12) contendo a Streptag, preferivelmente, adicionada ao terminal-C.[0045] The single-chain BoNT/A protein may contain additional amino acid residues at the N- or -C-terminus, or at an internal position. Additional amino acid residues may be flanked by one or more protease cleavage sites. The additional amino acid sequence can function as a detectable label and/or allow binding to a solid support. An example is a His tag or a GST tag. Another example is the amino acid sequence VPPTPGSAWSHPQFEK (SEQ ID NO: 12) containing the Streptag, preferably added to the C-terminus.
[0046] Em outro aspecto, a atividade biológica da dita proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser modulada pela clivagem proteolítica. É bem conhecido para um especialista versado na técnica que a função de diversos polipeptídeos pode ser modulada pelo processamento proteolítico. “Modulada”, conforme aqui usado, significa aumentada ou diminuída, ativada ou desativada. Assim, por exemplo, a atividade biológica de diversas neurotoxinas clostrídicas é aumentada ou disparada pelo processamento proteolítico de uma neurotoxina de cadeia única em uma neurotoxina de cadeia dupla, em que a neurotoxina de cadeia dupla é composta de uma cadeia leve e uma cadeia pesada de polipeptídeos, que são covalentemente ligadas através de uma ligação de dissulfeto. A atividade biológica da neurotoxina abrange pelo menos três atividades separadas: a primeira atividade é uma “atividade proteolítica” que reside na cadeia leve da neurotoxina e que é responsável pela hidrólise da ligação peptídica de um ou mais polipeptídeos envolvidos na regulação da fusão da membrana celular. Uma segunda atividade é uma “atividade de translocação”, que reside na extremidade do terminal-N da cadeia pesada da neurotoxina processada, e que está envolvida no transporte da cadeia leve através da membrana lipossomal e dentro do citoplasma. Uma terceira atividade é uma “atividade de ligação de receptor”, que reside na extremidade do terminal-C da cadeia pesada da neurotoxina processada e que é envolvida na ligação e absorção da neurotoxina em uma célula alvo. Em um aspecto preferido, o termo atividade biológica, conforme aqui usado, significa atividade proteolítica. Em um aspecto mais preferido, o termo significa atividade proteolítica aumentada.[0046] In another aspect, the biological activity of said single-chain BoNT/A protein can be modulated by proteolytic cleavage. It is well known to a person skilled in the art that the function of various polypeptides can be modulated by proteolytic processing. “Modulated”, as used herein, means augmented or diminished, activated or deactivated. Thus, for example, the biological activity of several clostridial neurotoxins is enhanced or triggered by proteolytic processing of a single-chain neurotoxin into a double-chain neurotoxin, where the double-chain neurotoxin is composed of a light chain and a heavy chain of polypeptides, which are covalently linked through a disulfide bond. The biological activity of the neurotoxin encompasses at least three separate activities: the first activity is a “proteolytic activity” that resides in the light chain of the neurotoxin and that is responsible for the hydrolysis of the peptide bond of one or more polypeptides involved in the regulation of cell membrane fusion . A second activity is a "translocation activity", which resides at the N-terminal end of the heavy chain of the processed neurotoxin, and which is involved in the transport of the light chain across the liposomal membrane and into the cytoplasm. A third activity is a "receptor binding activity", which resides at the C-terminal end of the heavy chain of the processed neurotoxin and which is involved in the binding and uptake of the neurotoxin into a target cell. In a preferred aspect, the term biological activity as used herein means proteolytic activity. In a more preferred aspect, the term means increased proteolytic activity.
[0047] A atividade biológica da neurotoxina clostrídica pode ser medida por meio de diversos testes, todos os quais conhecidos para um especialista versado na técnica. Esses testes permitem a determinação de uma ou mais das atividades acima mencionadas. Assim, por exemplo, o ensaio de Ld50 de camundongo ou o ensaio de hemidiafragma do nervo frênico de camundongo ex-vivo (MPN), conforme descrito por Pearce et al., 1994 (Pearce L.B, Borodic G.E, First E.R, MacCallum R.D (1994), Toxicol. Appl. Pharmacol., 128:69-77) e por Habermann et al, 1980 (Habermann E, Dreyer F, Bigalke H. (1980), Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol., 311:33-40) permitem determinar o efeito tóxico de uma determinada preparação de neurotoxina em um organismo vivo ou de uma preparação neuromuscular isolada. Para estabelecimento do efeito tóxico em um ensaio de LD50, a neurotoxina deve ser biologicamente ativa em cada das ditas três atividades acima mencionadas. Além disso, diversos outros ensaios são disponíveis, o que permite, por exemplo, determinar se uma neurotoxina ou a cadeia leve da neurotoxina é proteoliticamente ativa. Esses ensaios são, por exemplo, baseados no contato da BoNT/A com SNAP- 25. Alternativamente, um peptídeo representando o local de clivagem de SNAP-25 pode ser usado, em que o peptídeo pode ser marcado para facilitar a detecção. Em um aspecto preferido, a atividade biológica é determinada através do uso do ensaio de MPN mencionado acima.[0047] The biological activity of clostridial neurotoxin can be measured by means of various tests, all of which are known to a person skilled in the art. These tests allow the determination of one or more of the aforementioned activities. Thus, for example, the mouse Ld50 assay or the ex-vivo mouse phrenic nerve (MPN) hemidiaphragm assay, as described by Pearce et al., 1994 (Pearce L.B, Borodic G.E, First E.R, MacCallum R.D ( 1994), Toxicol. Appl. Pharmacol., 128:69-77) and by Habermann et al, 1980 (Habermann E, Dreyer F, Bigalke H. (1980), Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol., 311:33-40) allow determine the toxic effect of a given neurotoxin preparation on a living organism or of an isolated neuromuscular preparation. For establishing the toxic effect in an LD50 assay, the neurotoxin must be biologically active in each of the said three activities mentioned above. In addition, several other assays are available, which allow, for example, to determine whether a neurotoxin or the light chain of the neurotoxin is proteolytically active. These assays are, for example, based on contacting BoNT/A with SNAP-25. Alternatively, a peptide representing the SNAP-25 cleavage site can be used, where the peptide can be labeled to facilitate detection. In a preferred aspect, the biological activity is determined through the use of the aforementioned MPN assay.
[0048] Uma molécula de ácido nucleico codificadora da dita proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser usada de acordo com a presente invenção. A dita molécula de ácido nucleico, opcionalmente, pode compreender elementos reguladores. O termo “elementos reguladores”, conforme aqui usado, refere-se a elementos reguladores de expressão de gene, incluindo transcrição e translação, e inclui elementos, tais como, tata box, promotor, intensificador, local de ligação de ribossomo, sequência Shine- Dalgarno, região IRES, sinal de poliadenilação, estrutura de nivelamento terminal e semelhantes. Os ditos elementos reguladores podem compreender um ou mais elementos reguladores heterólogos ou um ou mais elementos reguladores homólogos. Um “elemento regulador homólogo” é um elemento regulador de uma célula do tipo selvagem, a partir da qual a molécula de ácido nucleico é derivada, que é envolvida na regulação da expressão de gene da molécula de ácido nucleico ou do polipeptídeo na dita célula do tipo selvagem. Um “elemento regulador heterólogo” é um elemento regulador que não é envolvido na regulação da expressão de gene da molécula de ácido nucleico ou do polipeptídeo na dita célula do tipo selvagem. Elementos reguladores para expressão induzível, como, por exemplo, promotores induzíveis, podem também ser usados.[0048] A nucleic acid molecule encoding said single-chain BoNT/A protein can be used in accordance with the present invention. Said nucleic acid molecule optionally may comprise regulatory elements. The term "regulatory elements" as used herein refers to regulatory elements of gene expression, including transcription and translation, and includes elements such as tata box, promoter, enhancer, ribosome binding site, Shine- Dalgarno, IRES region, polyadenylation signal, terminal capping structure and the like. Said regulatory elements may comprise one or more heterologous regulatory elements or one or more homologous regulatory elements. A "homologous regulatory element" is a regulatory element of a wild-type cell, from which the nucleic acid molecule is derived, which is involved in regulating gene expression of the nucleic acid molecule or polypeptide in said cell of the wild type. wild type. A "heterologous regulatory element" is a regulatory element that is not involved in regulating gene expression of the nucleic acid molecule or the polypeptide in said wild-type cell. Regulatory elements for inducible expression, such as inducible promoters, can also be used.
[0049] A molécula de ácido nucleico pode ser, por exemplo, hnRNA, mRNA, RNA, DNA, PNA, LNA, e/ou moléculas de ácido nucleico modificadas. A molécula de ácido nucleico pode ser circular, linear, integrada dentro de um genoma ou epissomal. Além disso, concatêmeros de codificação para proteínas de fusão compreendendo três, quatro, cinco, seis, sete, oito, nove ou dez polipeptídeos são abrangidos. Além disso, a molécula de ácido nucleico pode conter sequências de sinal codificadoras de sequências para transporte intracelular, tais como, sinais para transporte dentro de um compartimento intracelular, ou para transporte através da membrana celular.[0049] The nucleic acid molecule may be, for example, hnRNA, mRNA, RNA, DNA, PNA, LNA, and/or modified nucleic acid molecules. The nucleic acid molecule can be circular, linear, integrated within a genome, or episomal. Furthermore, coding concatemers for fusion proteins comprising three, four, five, six, seven, eight, nine or ten polypeptides are encompassed. Furthermore, the nucleic acid molecule may contain signal sequences encoding sequences for intracellular transport, such as signals for transport within an intracellular compartment, or for transport across the cell membrane.
[0050] De acordo com a invenção, uma molécula de ácido nucleico codificadora de BoNT/A pode ser designada para vantajosamente prover altos níveis de expressão nas células hospedeiras, particularmente, as células hospedeiras bacterianas, preferivelmente, as células de E. coli. Métodos para projetar moléculas de ácido nucleico para aumentar a expressão da proteína nas células hospedeiras, particularmente, células hospedeiras bacterianas, preferivelmente, células de E. coli, são conhecidos no segmento da técnica, e incluem a diminuição de frequência (número de ocorrências) de “códons lentos” na codificação da sequência de ácido nucleico.[0050] According to the invention, a nucleic acid molecule encoding BoNT/A can be designed to advantageously provide high levels of expression in host cells, particularly bacterial host cells, preferably E. coli cells. Methods for designing nucleic acid molecules to increase protein expression in host cells, particularly bacterial host cells, preferably E. coli cells, are known in the art, and include decreasing the frequency (number of occurrences) of "slow codons" in encoding the nucleic acid sequence.
[0051] Em um aspecto, uma proteína de BoNT/A de cadeia única é produzida usando um vetor de expressão compreendendo uma molécula de ácido nucleico codificadora da dita proteína de BoNT/A de cadeia única. Um vetor pode ser adequado para expressão in vitro e/ou in vivo da dita proteína de BoNT/A de cadeia única. O vetor pode ser um vetor para expressão de gene transiente e/ou estável. Além disso, o vetor pode compreender elementos reguladores e/ou marcadores de seleção. O dito vetor pode ser de origem viral, de origem fágica, ou de origem bacteriana. Por exemplo, o dito vetor de expressão pode ser um vetor pET-26b(+).[0051] In one aspect, a single chain BoNT/A protein is produced using an expression vector comprising a nucleic acid molecule encoding said single chain BoNT/A protein. A vector may be suitable for in vitro and/or in vivo expression of said single chain BoNT/A protein. The vector may be a vector for transient and/or stable gene expression. Furthermore, the vector may comprise regulatory elements and/or selection markers. Said vector may be of viral origin, of phage origin, or of bacterial origin. For example, said expression vector may be a pET-26b(+) vector.
[0052] Uma molécula de ácido nucleico ou um vetor de expressão codificador de uma proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser compreendido em uma célula hospedeira, a qual compreende a molécula de ácido nucleico ou o vetor da presente invenção. O termo “célula hospedeira”, conforme aqui usado, abrange células procarióticas e/ou eucarióticas adequadas para converter a dita molécula de ácido nucleico ou o dito vetor e, em particular, a proteína de BoNT/A de cadeia única. A dita célula hospedeira pode ser uma célula hospedeira que não expressa a proteína de BoNT/A de cadeia única ou um homólogo da mesma. O termo “homólogo”, conforme aqui usado, refere-se a um polipeptídeo compreendendo uma sequência de polipeptídeos tendo pelo menos 50%, pelo menos 60%, pelo menos 70%, pelo menos 80%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 96%, pelo menos 97%, pelo menos 98%, pelo menos 99%, ou mais, de identidade de sequência com uma sequência de BoNT/A, por exemplo, a sequência de BoNT/A da SEQ ID NO: 1. Entretanto, são também incluídas as células hospedeiras, tais como, células do tipo selvagem, que expressam a proteína de BoNT/A de cadeia única ou um homólogo da mesma. Assim, por exemplo, a célula hospedeira pode ser selecionada de C. botulinum, C. butyricum, C. baratii e C. tetani, por exemplo, C. botulinum dos sorotipos A, B ou F. A célula hospedeira pode ser a cepa de Hall (ATCC 3502) de C. botulinum; a cepa ATCC 19397, também conhecida por NCTC 4587 e NCTC 7272 de C. botulinum produtora de BoNT/A,; a cepa NCTC 2916 de C. botulinum produtora de BoNT/A; a cepa de Kyoto-F ou Mauritius/NCTC 9837 de C. botulinum produtora de BoNT/A2; a cepa A254 de Loch Maree/NCTC 2012 de C. botulinum produtora de BoNT/A3; a cepa CDC657 de C. botulinum produtora de BoNT/A4 e B; a cepa H04402 065 de C. botulinum produtora de BoNT/A5 e B3’; a cepa de Okra/NCTC 7273 de C. botulinum produtora de BoNT/B1; a cepa CDC4013/NCTC 12265 de C. botulinum produtora de BoNT/B e F; ou a cepa de Langeland/NCTC 10281 de C. botulinum produtora de BoNT/F1. A dita célula hospedeira pode ser das espécies Clostridium sporogenes, Clostridium perfringens, Clostridium acetobutylicum, B. cereus, B. thuringiensis, B. mycoidis, B. thermoproteolyticus, B. anthracis, B. megaterium, B. subtilis, E.coli, ou uma célula de levedura. Preferivelmente, a célula hospedeira é uma célula hospedeira de E. coli, especificamente, uma célula de E. coli BL21(DE3) ou BLR(DE3).[0052] A nucleic acid molecule or an expression vector encoding a single chain BoNT/A protein can be comprised in a host cell, which comprises the nucleic acid molecule or vector of the present invention. The term "host cell", as used herein, encompasses prokaryotic and/or eukaryotic cells suitable for converting said nucleic acid molecule or said vector and, in particular, single-chain BoNT/A protein. Said host cell may be a host cell which does not express the single chain BoNT/A protein or a homologue thereof. The term "homologue" as used herein refers to a polypeptide comprising a sequence of polypeptides having at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95 %, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least 99% or greater sequence identity with a BoNT/A sequence, e.g., the BoNT/A sequence of SEQ ID NO : 1. However, host cells, such as wild-type cells, which express single-chain BoNT/A protein or a homologue thereof are also included. Thus, for example, the host cell can be selected from C. botulinum, C. butyricum, C. baratii and C. tetani, for example, C. botulinum serotypes A, B or F. The host cell can be the strain of Hall (ATCC 3502) of C. botulinum; the ATCC 19397 strain, also known as NCTC 4587 and NCTC 7272 of BoNT/A-producing C. botulinum; the BoNT/A-producing C. botulinum strain NCTC 2916; the Kyoto-F or Mauritius/NCTC 9837 strain of C. botulinum producing BoNT/A2; the Loch Maree/NCTC 2012 strain A254 of C. botulinum producing BoNT/A3; the BoNT/A4 and B-producing C. botulinum strain CDC657; the BoNT/A5 and B3'-producing C. botulinum strain H04402065; the Okra/NCTC 7273 strain of C. botulinum producing BoNT/B1; the BoNT/B and F-producing C. botulinum strain CDC4013/NCTC 12265; or the Langeland/NCTC 10281 strain of C. botulinum producing BoNT/F1. Said host cell may be of the species Clostridium sporogenes, Clostridium perfringens, Clostridium acetobutylicum, B. cereus, B. thuringiensis, B. mycoidis, B. thermoproteolyticus, B. anthracis, B. megaterium, B. subtilis, E.coli, or a yeast cell. Preferably, the host cell is an E. coli host cell, specifically, an E. coli BL21(DE3) or BLR(DE3) cell.
[0053] Em um aspecto, a proteína de BoNT/A de cadeia única é modificada no interior da célula hospedeira (isto é, glicosilada, fosforilada, processada por proteases, etc.). A modificação também inclui a adição de cofatores não proteicos, incluindo íons metálicos. A célula hospedeira pode compreender um indutor de expressão da proteína de BoNT/A de cadeia única. Esse indutor de pressão pode ser uma molécula de ácido nucleico ou um polipeptídeo, ou uma entidade química, incluindo uma pequena entidade química, tendo o efeito de aumentar a quantidade de proteína de BoNT/A de cadeia única nas culturas celulares ou lisatos das mesmas. O indutor de expressão pode, por exemplo, aumentar a transcrição ou a translação de uma molécula de ácido nucleico codificadora da proteína de BoNT/A de cadeia única. O indutor pode ser expresso, por exemplo, por meios recombinantes conhecidos para um especialista versado na técnica. Alternativamente, o indutor pode ser isolado de uma célula, por exemplo, uma célula clostrídica.[0053] In one aspect, the single-chain BoNT/A protein is modified within the host cell (i.e., glycosylated, phosphorylated, processed by proteases, etc.). Modification also includes the addition of non-protein cofactors, including metal ions. The host cell may comprise a single chain BoNT/A protein expression inducer. Such a pressure inducer can be a nucleic acid molecule or a polypeptide, or a chemical entity, including a small chemical entity, having the effect of increasing the amount of single-chain BoNT/A protein in cell cultures or lysates thereof. The expression inducer can, for example, increase transcription or translation of a single-stranded BoNT/A protein-encoding nucleic acid molecule. The inducer can be expressed, for example, by recombinant means known to a person skilled in the art. Alternatively, the inducer can be isolated from a cell, for example a clostridial cell.
[0054] Uma proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser produzida por um método que compreende a introdução de um vetor de expressão, conforme aqui descrito, para expressão da dita proteína de BoNT/A de cadeia única na dita célula hospedeira. Uma proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser produzida mediante provisão de uma célula hospedeira compreendendo um ácido nucleico codificador da dita proteína de BoNT/A de cadeia única, e expressão da dita proteína de BoNT/A de cadeia única na dita célula hospedeira. Tipicamente, a célula hospedeira é uma célula bacteriana, preferivelmente, uma célula de E. coli. A célula hospedeira de E. coli pode ser uma célula de E. coli BL21 (DE3) ou BLR(DE3).[0054] A single chain BoNT/A protein can be produced by a method comprising introducing an expression vector, as described herein, for expressing said single chain BoNT/A protein in said host cell. A single chain BoNT/A protein can be produced by providing a host cell comprising a nucleic acid encoding said single chain BoNT/A protein, and expressing said single chain BoNT/A protein in said host cell . Typically, the host cell is a bacterial cell, preferably an E. coli cell. The E. coli host cell can be an E. coli BL21 (DE3) or BLR(DE3) cell.
[0055] Preferivelmente, a proteína de BoNT/A de cadeia única é convertida em uma célula. A célula pode ser uma célula procariótica ou uma célula eucariótica. Em um aspecto, a célula é selecionada de E. coli, B. subtilis ou levedura, em que a célula de E. coli é uma célula hospedeira altamente preferida. Também, abrangida pela presente invenção é a translação da proteína de BoNT/A de cadeia única em uma célula do tipo selvagem, isto é, uma célula isolada da natureza, tal como, qualquer isolado conhecido de Clostridium botulinum, Clostridium butyricum, Clostridium baratii, e Clostridium tetani. De acordo com a presente invenção, qualquer adequada célula hospedeira conforme aqui descrito pode ser usada.[0055] Preferably, the single-chain BoNT/A protein is converted in a cell. The cell can be a prokaryotic cell or a eukaryotic cell. In one aspect, the cell is selected from E. coli, B. subtilis or yeast, where the E. coli cell is a highly preferred host cell. Also encompassed by the present invention is the translation of the single-chain BoNT/A protein in a wild-type cell, i.e., a cell isolated from nature, such as any known isolate of Clostridium botulinum, Clostridium butyricum, Clostridium baratii, and Clostridium tetani. In accordance with the present invention, any suitable host cell as described herein can be used.
[0056] Diversos meios e métodos padrões são disponíveis para um especialista na técnica, para trazer uma molécula de ácido nucleico ou um vetor para uma célula hospedeira, e expressar a proteína de BoNT/A de cadeia única como proteína recombinante em uma célula. Além disso, o especialista na técnica conhece diversas técnicas padrões para a extração de proteínas e polipeptídeos de células ou lisatos de célula (por exemplo, Recombinant DNA Principles and Methodologies, J. Green, Marcel Dekker Inc., 1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al, Cold Spring Harbor Laboratory, 2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2000). Quaisquer desses meios e métodos podem ser usados nos processos da presente invenção.[0056] Several standard means and methods are available to one skilled in the art for bringing a nucleic acid molecule or a vector into a host cell, and expressing the single-chain BoNT/A protein as a recombinant protein in a cell. Furthermore, one skilled in the art is aware of several standard techniques for extracting proteins and polypeptides from cells or cell lysates (e.g., Recombinant DNA Principles and Methodologies, J. Green, Marcel Dekker Inc., 1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2000). Any of these means and methods can be used in the processes of the present invention.
[0057] Métodos típicos de extração de proteínas de uma célula hospedeira ou de lisato (lysate) de célula hospedeira incluem centrifugação (clarificação) do lisato da célula, precipitação de proteínas por sulfato de amônio, resuspensão de proteínas, centrifugação de proteínas suspensas, cromatografia de troca de íons, cromatografia por exclusão de tamanho, cromatografia de interação hidrofóbica, e similares. De acordo com a presente invenção, diversas combinações dessas etapas em diferentes ordens podem ser de utilidade para a purificação de uma proteína de BoNT/A de cadeia única.[0057] Typical methods of extracting proteins from a host cell or host cell lysate include centrifugation (clearing) of the cell lysate, ammonium sulfate precipitation of proteins, protein resuspension, centrifugation of suspended proteins, chromatography ion exchange chromatography, size exclusion chromatography, hydrophobic interaction chromatography, and the like. According to the present invention, various combinations of these steps in different orders can be useful for the purification of a single chain BoNT/A protein.
[0058] Conforme descrito em maiores detalhes, abaixo, a proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser contatada com Lys-C, para produzir uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla. Os presentes inventores acabaram de desenvolver um vantajoso método para purificação de proteína de BoNT/A de cadeia dupla, a partir da mistura reacional de BoNT/A e Lys-C.[0058] As described in more detail below, single-chain BoNT/A protein can be contacted with Lys-C to produce an active double-chain BoNT/A protein. The present inventors have just developed an advantageous method for purifying double-chain BoNT/A protein from reaction mixture of BoNT/A and Lys-C.
[0059] Conforme aqui descrito, uma proteína de BoNT/A de cadeia única é clivada, para produzir a forma ativa de cadeia dupla da proteína de BoNT/A, usando endoproteinase Lys-C (Lys-C). O termo Lys-C refere-se a uma serina endoproteinase Lys-C de 33 KDa, de Lysobacter enzymogenes (Lysyl endopeptidase, LeK, Genbank acc. Q7M135), que especificamente promove a clivagem de ligações de peptídeo do terminal-C em lisina, ou em um homólogo da mesma, tendo pelo menos 50% de identidade de sequência. Em uma modalidade, o referido homólogo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a Lys-C mantém a funcionalidade (isto é, atividade proteolítica) das Lys-C.[0059] As described herein, a single-chain BoNT/A protein is cleaved to produce the active double-chain form of the BoNT/A protein using endoproteinase Lys-C (Lys-C). The term Lys-C refers to a 33 kDa Lys-C serine endoproteinase, from Lysobacter enzymogenes (Lysyl endopeptidase, LeK, Genbank acc. Q7M135), which specifically promotes cleavage of C-terminal peptide bonds at lysine, or a homologue thereof, having at least 50% sequence identity. In one embodiment, said homolog having at least 50% sequence identity with Lys-C retains the functionality (i.e., proteolytic activity) of Lys-C.
[0060] De acordo com a presente invenção, a enzima Lys-C é um polipeptídeo proteoliticamente ativo que pode compreender ou consistir de uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8. Em um aspecto, a enzima Lys-C usada de acordo com a presente invenção é um polipeptídeo proteoliticamente ativo consistindo de uma sequência de polipeptídeo, conforme mostrada na SEQ ID NO: 8.[0060] According to the present invention, the Lys-C enzyme is a proteolytically active polypeptide that may comprise or consist of a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8. In In one aspect, the Lys-C enzyme used in accordance with the present invention is a proteolytically active polypeptide consisting of a polypeptide sequence as shown in SEQ ID NO: 8.
[0061] Tipicamente, os homólogos da Lys-C são capazes de hidrolisar uma neurotoxina botulínica de cadeia única (por exemplo, o sorotipo A (BoNT/A), para produzir a neurotoxina botulínica de cadeia dupla (por exemplo, sorotipo A (BoNT/A). Em uma modalidade, o termo “Lys-C” também engloba proteases funcionalmente equivalentes, tais como, as proteases que reconhecem a mesma sequência de clivagem da Lys-C e se hidrolisam no lado da carboxila da Lys. Também, são abrangidas pelo referido termo os homólogos da dita protease, tendo pelo menos 60% de identidade de sequência.[0061] Typically, Lys-C homologues are able to hydrolyze a single-chain botulinum neurotoxin (e.g., serotype A (BoNT/A), to produce double-chain botulinum neurotoxin (e.g., serotype A (BoNT/A). /A). covered by said term the homologues of said protease, having at least 60% sequence identity.
[0062] O termo “polipeptídeo proteoliticamente ativo”, conforme aqui usado, refere-se à função catalítica do polipeptídeo e significa que o polipeptídeo é capaz de hidrolisar uma ligação peptídica. Em um aspecto, “polipeptídeo proteoliticamente ativo” se refere a um polipeptídeo que é capaz de hidrolisar um polipeptídeo compreendendo uma sequência de aminoácido selecionada de qualquer uma das sequências SEQ ID NOs: 1 a 7.[0062] The term "proteolytically active polypeptide", as used herein, refers to the catalytic function of the polypeptide and means that the polypeptide is capable of hydrolyzing a peptide bond. In one aspect, "proteolytically active polypeptide" refers to a polypeptide that is capable of hydrolyzing a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 1 to 7.
[0063] O termo “polipeptídeo proteoliticamente inativo”, conforme aqui usado, refere-se à função catalítica do polipeptídeo e significa que o polipeptídeo é incapaz de hidrolisar uma ligação peptídica.[0063] The term "proteolytically inactive polypeptide", as used herein, refers to the catalytic function of the polypeptide and means that the polypeptide is unable to hydrolyze a peptide bond.
[0064] Um especialista na técnica pode determinar se um polipeptídeo de Lys-C de acordo com a definição de sequência aqui mencionada é um polipeptídeo para uso conforme a presente invenção, mediante teste da atividade proteolítica do dito polipeptídeo. Um ensaio ou sistema de teste para determinar a atividade proteolítica compreende contatar um polipeptídeo de Lys-C, o qual compreende uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência de SEQ ID NO: 8, com um substrato de teste.[0064] A person skilled in the art can determine whether a Lys-C polypeptide according to the sequence definition mentioned herein is a polypeptide for use according to the present invention, by testing the proteolytic activity of said polypeptide. An assay or test system for determining proteolytic activity comprises contacting a Lys-C polypeptide, which comprises a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 8, with a substrate of test.
[0065] Um substrato de teste, tipicamente, é um polipeptídeo que é conhecido por ser clivado pela Lys-C. Preferivelmente, o substrato de teste é uma neurotoxina clostrídica (CNT), tal como BoNT, ou um fragmento da mesma. O substrato de teste pode ser, por exemplo, uma BoNT não clivada/não processada, aqui referida por BoNT de cadeia única (scBoNT), e pode ser, por exemplo, dos sorotipos A, B, CI, D, E, F ou G (por exemplo, scBoNT/A, scBoNT/B etc.), ou o substrato de teste pode ser a neurotoxina tetânica (TNT). Alternativamente, o substrato de teste pode ser um fragmento de uma neurotoxina clostrídica, dito fragmento compreendendo uma sequência de aminoácido selecionada de qualquer uma das SEQ ID NOs: 1 a 7. O fragmento pode ser um polipeptídeo de 50 ou mais resíduos de aminoácidos, ou um peptídeo de até 49 resíduos de aminoácidos. Conforme aqui usado em toda a presente descrição, o termo “polipeptídeo” se refere a moléculas com 50 ou mais resíduos de aminoácidos, enquanto o termo “peptídeo” se refere a moléculas com 2 a 49 resíduos de aminoácidos.[0065] A test substrate typically is a polypeptide that is known to be cleaved by Lys-C. Preferably, the test substrate is a clostridial neurotoxin (CNT), such as BoNT, or a fragment thereof. The test substrate can be, for example, an uncleaved/unprocessed BoNT, referred to herein as single-chain BoNT (scBoNT), and can be, for example, serotypes A, B, CI, D, E, F or G (eg scBoNT/A, scBoNT/B etc.), or the test substrate can be tetanus neurotoxin (TNT). Alternatively, the test substrate may be a fragment of a clostridial neurotoxin, said fragment comprising an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 1 to 7. The fragment may be a polypeptide of 50 or more amino acid residues, or a peptide of up to 49 amino acid residues. As used throughout this description, the term "polypeptide" refers to molecules having 50 or more amino acid residues, while the term "peptide" refers to molecules having 2 to 49 amino acid residues.
[0066] O substrato de teste pode ser um fragmento de neurotoxina solúvel, chamado de LHN, compreendendo o polipeptídeo de cadeia leve, a região de peptídeo de espiral exposta e metade do terminal-N do polipeptídeo de cadeia pesada, e o domínio de translocação HN. O substrato de teste pode ser ou compreender um peptídeo selecionado de qualquer uma das SEQ ID NOs: 2 a 8 (ver a Tabela 1). O substrato de teste pode ser uma neurotoxina quimérica compreendendo resíduos de aminoácidos derivados de dois ou mais sorotipos.[0066] The test substrate may be a soluble neurotoxin fragment, called an LHN, comprising the light chain polypeptide, the exposed coil peptide region and N-terminal half of the heavy chain polypeptide, and the translocation domain HN. The test substrate can be or comprise a peptide selected from any one of SEQ ID NOs: 2 to 8 (see Table 1). The test substrate can be a chimeric neurotoxin comprising amino acid residues derived from two or more serotypes.
[0067] Um ensaio para determinar a atividade proteolítica de uma enzima de Lys- C, de um homólogo ou derivado da mesma, tipicamente, compreende uma etapa de determinação do grau de conversão do substrato de teste em seu produto ou produtos de clivagem. A observação de um ou mais produto/produtos de clivagem, gerada após o contato do polipeptídeo com o substrato de teste, ou a observação de um aumento na quantidade de produto/produtos de clivagem é indicativa de atividade proteolítica do polipeptídeo. A dita etapa de determinação pode envolver a comparação do substrato com o produto/produtos de clivagem. A dita comparação pode envolver a determinação da quantidade do substrato e/ou a quantidade de um ou mais produto/produtos de clivagem, e pode também envolver o cálculo da proporção de substrato e produto/produtos de clivagem. Além disso, o ensaio para determinação da atividade proteolítica pode compreender uma etapa de comparação de uma amostra de teste com uma amostra de referência, em que a amostra de referência, tipicamente, compreende as etapas de: (a) um polipeptídeo compreendendo uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8, e que é conhecido de ser proteoliticamente ativo; e (b) um substrato de teste conhecido de ser clivado pelo polipeptídeo da etapa (a).[0067] An assay to determine the proteolytic activity of a Lys-C enzyme, homologue or derivative thereof typically comprises a step of determining the degree of conversion of the test substrate into its cleavage product or products. The observation of one or more cleavage product/products generated upon contacting the polypeptide with the test substrate, or the observation of an increase in the amount of cleavage product/products is indicative of proteolytic activity of the polypeptide. Said determination step may involve comparing the substrate with the cleavage product/products. Said comparison may involve determining the amount of substrate and/or the amount of one or more cleavage product/products, and may also involve calculating the ratio of substrate and cleavage product/products. Furthermore, the assay for determining proteolytic activity may comprise a step of comparing a test sample with a reference sample, where the reference sample typically comprises the steps of: (a) a polypeptide comprising a sequence of polypeptide having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8, and which is known to be proteolytically active; and (b) a test substrate known to be cleaved by the polypeptide of step (a).
[0068] O ensaio para determinar a atividade proteolítica pode compreender a separação do substrato (por exemplo, proteína de BoNT/A de cadeia única) do(s) produto/produtos de clivagem (por exemplo, BoNT/A ativa de dupla cadeia) através de eletroforese ou mediante cromatografia de coluna e, opcionalmente, por meio de análise espectrométrica. Assim, pode ser conveniente etiquetar o substrato de teste com uma ou mais etiquetas, a fim de mais facilmente detectar a diminuição do substrato de teste e/ou o aumento do(s) produto(s). O termo “etiqueta”, conforme aqui usado, significa um marcador detectável e inclui, por exemplo, uma etiqueta radiativa, um anticorpo e/ou uma etiqueta fluorescente. A quantidade de substrato de teste e/ou de produto de clivagem pode ser determinada, por exemplo, por métodos de autorradiografia ou espectrometria, incluindo os métodos baseados em transferência de ressonância de energia entre pelo menos dois marcadores. Alternativamente, métodos imunológicos, como, por exemplo, Western blot ou ELISA podem ser usados para detecção.[0068] The assay for determining proteolytic activity may comprise separating the substrate (e.g., single-chain BoNT/A protein) from the cleavage product/products (e.g., active double-chain BoNT/A) through electrophoresis or through column chromatography and, optionally, through spectrometric analysis. Thus, it may be convenient to label the test substrate with one or more labels in order to more easily detect the decrease in the test substrate and/or the increase in the product(s). The term "tag" as used herein means a detectable marker and includes, for example, a radioactive tag, an antibody and/or a fluorescent tag. The amount of test substrate and/or cleavage product can be determined, for example, by autoradiography or spectrometry methods, including methods based on resonance energy transfer between at least two labels. Alternatively, immunological methods such as Western blot or ELISA can be used for detection.
[0069] Em um aspecto preferido, um polipeptídeos é proteoliticamente ativo, se mais de 20%, preferivelmente, mais de 95% do substrato de teste for convertido nos produtos de clivagem, tais como, a cadeia leve e a cadeia pesada, em 120 minutos, à temperatura de 37°C, usando um tampão selecionado de Tris-HCl 100 mM, pH 8,0, ou PBS (Na2HPO4 50 mM, NaCl 150 mM, pH, 7,4). As mesmas condições se aplicam no caso de o substrato de teste não ser uma BoNT/A de inteira extensão, em vez disso, ser, por exemplo, um fragmento da BoNT/A de inteira extensão ou um derivado de BoNT/A. Nesse caso, é evidente que os produtos de clivagem serão diferentes. No entanto, o especialista na técnica pode quantificar os correspondentes produtos de clivagem.[0069] In a preferred aspect, a polypeptide is proteolytically active if more than 20%, preferably more than 95% of the test substrate is converted to the cleavage products, such as the light chain and the heavy chain, in 120 minutes at 37°C using a buffer selected from 100 mM Tris-HCl, pH 8.0, or PBS (50 mM Na2HPO4, 150 mM NaCl, pH 7.4). The same conditions apply in case the test substrate is not a full-length BoNT/A, but instead is, for example, a fragment of full-length BoNT/A or a derivative of BoNT/A. In that case, it is clear that the cleavage products will be different. However, the person skilled in the art can quantify the corresponding cleavage products.
[0070] Tipicamente, 100 ng de polipeptídeo de Lys-C proteoliticamente ativo e uma proporção molar de 1:100 com relação ao substrato são usados no ensaio.[0070] Typically, 100 ng of proteolytically active Lys-C polypeptide and a 1:100 molar ratio to substrate are used in the assay.
[0071] Uma amostra pode ser tomada em intervalos, a fim de acompanhar a atividade catalítica no decorrer do tempo.[0071] A sample can be taken at intervals in order to follow the catalytic activity over time.
[0072] O ensaio pode ser modificado, por exemplo, através do uso de múltiplas quantidades do polipeptídeo de Lys-V proteoliticamente ativo.[0072] The assay can be modified, for example, by using multiple amounts of the proteolytically active Lys-V polypeptide.
[0073] A SEQ ID NO: 9 mostra a sequência de polipeptídeo de um polipeptídeo proteoliticamente inativo derivado de uma cepa ATCC 3502 de Clostridium botulinum, acesso do GenBank No: CAL82988.1, tendo uma extensão de aminoácido de 581 resíduos. A SEQ ID NO: 8 mostra um derivado proteoliticamente ativo da SEQ ID NO: 9, omitindo os resíduos de aminoácidos 1 a 248 da SEQ ID NO: 9.[0073] SEQ ID NO: 9 shows the polypeptide sequence of a proteolytically inactive polypeptide derived from an ATCC 3502 strain of Clostridium botulinum, GenBank accession No: CAL82988.1, having an amino acid length of 581 residues. SEQ ID NO: 8 shows a proteolytically active derivative of SEQ ID NO: 9, omitting amino acid residues 1 to 248 of SEQ ID NO: 9.
[0074] O termo “polipeptídeo compreendendo uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8”, se refere a um polipeptídeo que apresenta pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8. Além disso, o termo refere-se a um polipeptídeo compreendendo uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8. O dito polipeptídeo pode ter adicionais aminoácidos, por exemplo, em uma posição interna ou em uma posição no terminal-N ou terminal-C, com relação à sequência mostrada na SEQ ID NO: 8, ou em uma posição interna ou uma posição no terminal-N ou terminal-C, com relação a uma sequência de aminoácido que é pelo menos 50% idêntica à sequência da SEQ ID NO: 8, onde uma metionina pode estar presente no terminal-N do polipeptídeo. Além disso, o termo se refere a um polipeptídeo com falta de um ou mais resíduos de aminoácidos, por exemplo, em uma posição interna ou na posição do terminal-N ou terminal-C de uma sequência que é pelo menos 50% idêntica à sequência da SEQ ID NO: 8. O termo “identidade de sequência” e meios para calcular a identidade de sequência são aqui definidos em relação à BoNT/A, e as mesmas definições e meios também se aplicam para a discussão da Lys-C.[0074] The term "polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8", refers to a polypeptide having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8. Furthermore, the term refers to a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8. Said polypeptide may have additional amino acids, for example, in an internal position or in an N-terminal or C-terminal position, with respect to the sequence shown in SEQ ID NO: 8, or in an internal position or an N-terminal or C-terminal position, with with respect to an amino acid sequence that is at least 50% identical to the sequence of SEQ ID NO: 8, where a methionine may be present at the N-terminus of the polypeptide. In addition, the term refers to a polypeptide lacking one or more amino acid residues, for example, at an internal position or at the N-terminal or C-terminal position of a sequence that is at least 50% identical to the sequence of SEQ ID NO: 8. The term "sequence identity" and means for calculating sequence identity are defined herein in relation to BoNT/A, and the same definitions and means also apply for the discussion of Lys-C.
[0075] Tipicamente, a identidade de sequência da enzima de Lys-C é determinada em toda a extensão das SEQ ID NO: 8 ou 9, isto é, pela extensão de 333aa ou 581aa, respectivamente. O termo “pelo menos 50% de identidade de sequência”, conforme aqui usado, significa, pelo menos 50%, pelo menos 55%, pelo menos 60%, pelo menos 65%, pelo menos 70%, pelo menos 75%, pelo menos 80%, pelo menos 85%, pelo menos 90%, pelo menos 95%, ou 100% de identidade de sequência.[0075] Typically, the sequence identity of the Lys-C enzyme is determined over the entire length of SEQ ID NO: 8 or 9, ie, over the length of 333aa or 581aa, respectively. The term "at least 50% sequence identity" as used herein means at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, or 100% sequence identity.
[0076] O polipeptídeo de Lys-C proteoliticamente ativo pode ter o mesmo número de aminoácidos que a sequência de polipeptídeo de referência, conforme mostrado na SEQ ID NO: 8. Alternativamente, o polipeptídeo pode apresentar adicionais resíduos de aminoácidos ou menor quantidade de resíduos de aminoácidos. Por exemplo, o polipeptídeo proteoliticamente ativo da presente invenção pode consistir ou compreender um mutante de truncamento das SEQ ID NO: 8 ou 9, ou um polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência das SEQ ID NO: 8 ou 9. O mutante de truncamento da SEQ ID NO: 9 pode, por exemplo, omitir um ou mais resíduos de aminoácidos no terminal-N com relação à posição 249 do aminoácido. Um mutante de truncamento pode ser um mutante de truncamento do terminal-N ou terminal-C que é proteoliticamente ativo. O mutante de truncamento da SEQ ID NO: 9 pode omitir as posições de aminoácido 1 a 248 da SEQ ID NO: 9. Alternativamente, o mutante de truncamento da SEQ ID NO: 9 pode ser um mutante de truncamento do terminal-C. O mutante de truncamento pode omitir até 1,2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 50, 100, 150 ou até 170 resíduos de aminoácidos consecutivos. O polipeptídeo proteoliticamente ativo pode ter uma extensão de aminoácido de ao menos resíduos de 200 aminoácidos (aa), de ao menos resíduos de 250aa, de ao menos resíduos de 300aa, ou de ao menos resíduos de 333aa. Alternativamente, o polipeptídeo proteoliticamente ativo pode ter até resíduos de 333aa, até resíduos de 350aa, até resíduos de 573aa, até resíduos de 581aa, até resíduos de 592aa, até resíduos de 600aa, ou até resíduos de 617aa.[0076] The proteolytically active Lys-C polypeptide may have the same number of amino acids as the reference polypeptide sequence, as shown in SEQ ID NO: 8. Alternatively, the polypeptide may have additional amino acid residues or fewer residues of amino acids. For example, the proteolytically active polypeptide of the present invention may consist of or comprise a truncation mutant of SEQ ID NO: 8 or 9, or a polypeptide having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8 or 9 The truncation mutant of SEQ ID NO: 9 can, for example, omit one or more amino acid residues at the N-terminus with respect to amino acid position 249. A truncation mutant can be an N-terminal or C-terminal truncation mutant that is proteolytically active. The truncation mutant of SEQ ID NO: 9 can omit amino acid positions 1 to 248 of SEQ ID NO: 9. Alternatively, the truncation mutant of SEQ ID NO: 9 can be a C-terminal truncation mutant. The truncation mutant can omit up to 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 50, 100, 150 or up to 170 consecutive amino acid residues. The proteolytically active polypeptide can have an amino acid length of at least 200 amino acid (aa) residues, at least 250aa residues, at least 300aa residues, or at least 333aa residues. Alternatively, the proteolytically active polypeptide can have up to 333aa residues, up to 350aa residues, up to 573aa residues, up to 581aa residues, up to 592aa residues, up to 600aa residues, or up to 617aa residues.
[0077] O polipeptídeo proteoliticamente ativo pode incluir um polipeptídeo compreendendo adicionais resíduos de aminoácidos no terminal-N ou no terminal-C, e/ou numa posição interna da cadeia do polipeptídeo da SEQ ID NO: 8, ou uma de uma sequência de polipeptídeos tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8. Esses adicionais resíduos de aminoácidos podem compreender até 5, até 10 ou mesmo, até 200, 300 ou 400 resíduos de aminoácidos consecutivos. Os adicionais resíduos de aminoácidos podem funcionar como inibidores da atividade proteolítica. Esses adicionais resíduos de aminoácidos podem ser removidos por uma protease. Alternativamente, adicionais resíduos que inibem a atividade proteolítica do polipeptídeo são excluídos. Os adicionais resíduos de aminoácidos podem ser flanqueados por um ou mais locais de clivagem de protease. Em outro aspecto, a adicional sequência de aminoácidos funciona como um marcador detectável e/ou permite ligação a um suporte sólido.[0077] The proteolytically active polypeptide may include a polypeptide comprising additional N-terminal or C-terminal amino acid residues, and/or at an internal position of the polypeptide chain of SEQ ID NO: 8, or one of a sequence of polypeptides having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8. Such additional amino acid residues may comprise up to 5, up to 10 or even up to 200, 300 or 400 consecutive amino acid residues. The additional amino acid residues may function as inhibitors of proteolytic activity. These additional amino acid residues can be removed by a protease. Alternatively, additional residues that inhibit the proteolytic activity of the polypeptide are excluded. Additional amino acid residues may be flanked by one or more protease cleavage sites. In another aspect, the additional amino acid sequence functions as a detectable marker and/or allows attachment to a solid support.
[0078] Em outro aspecto, a cadeia de polipeptídeo da SEQ ID NO: 8 ou uma de uma sequência de polipeptídeo tendo pelo menos 50% de identidade de sequência com a sequência da SEQ ID NO: 8 é modificada mediante troca de um ou mais resíduos de aminoácidos. O termo “troca”, conforme aqui usado, significa substituir um aminoácido por um aminoácido diferente. Por exemplo, até 1 aminoácido (AA), 2aa, 3aa, 4aa, 5aa, 6aa, 7aa, 8aa, 9aa, 10aa, 15aa, 20aa, ou até 50aa, podem ser substituídos pela sequência de polipeptídeos. As trocas podem envolver trocas de aminoácidos conservativos ou não conservativos, com o objetivo, por exemplo, de aumentar ou diminuir a ligação do substrato ou a atividade proteolítica do polipeptídeo.[0078] In another aspect, the polypeptide chain of SEQ ID NO: 8 or one of a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 8 is modified by exchanging one or more amino acid residues. The term "exchange", as used herein, means replacing one amino acid with a different amino acid. For example, up to 1 amino acid (AA), 2aa, 3aa, 4aa, 5aa, 6aa, 7aa, 8aa, 9aa, 10aa, 15aa, 20aa, or up to 50aa, may be substituted for the polypeptide sequence. The exchanges may involve conservative or non-conservative amino acid exchanges, with the aim, for example, of increasing or decreasing substrate binding or the proteolytic activity of the polypeptide.
[0079] Tipicamente, o polipeptídeo proteoliticamente ativo abrange um polipeptídeo que é capaz de hidrolisar um substrato (por exemplo, uma proteína de BoNT/A de cadeia única) em dois ou mais produto/produtos nativo(s) de clivagem. O polipeptídeo da presente invenção pode hidrolisar o substrato em dois ou mais produtos de clivagem, que são idênticos ou diferentes dos produtos de clivagem nativos. Preferivelmente, os produtos de clivagem são idênticos aos produtos de clivagem nativos.[0079] Typically, the proteolytically active polypeptide encompasses a polypeptide that is capable of hydrolyzing a substrate (eg, a single-chain BoNT/A protein) to two or more native cleavage product(s). The polypeptide of the present invention can hydrolyze the substrate into two or more cleavage products, which are identical or different from the native cleavage products. Preferably, the cleavage products are identical to the native cleavage products.
[0080] O termo “produtos de clivagem nativos” ou “produtos nativos”, conforme aqui usado, refere-se a produtos que são idênticos em sequência de aminoácido, quando comparados com produtos gerados do mesmo substrato em culturas de células do tipo selvagem, a partir do qual o substrato é originário. Numa modalidade preferida, o produto de clivagem é a neurotoxina de cadeia dupla de uma neurotoxina botulínica ou neurotoxina tetânica. Em uma modalidade mais preferida, a neurotoxina de cadeia dupla é uma neurotoxina isolada de C. botulinum, do sorotipo A, B, CI, D, E, F ou G. Em ainda outro aspecto, a dita neurotoxina de cadeia dupla é uma neurotoxina nativa de BoNT/A de cadeia dupla.[0080] The term "native cleavage products" or "native products", as used herein, refers to products that are identical in amino acid sequence when compared to products generated from the same substrate in wild-type cell cultures, from which the substrate originates. In a preferred embodiment, the cleavage product is the double chain neurotoxin of a botulinum neurotoxin or tetanus neurotoxin. In a more preferred embodiment, the double-chain neurotoxin is a neurotoxin isolated from C. botulinum, serotype A, B, CI, D, E, F or G. In yet another aspect, said double-chain neurotoxin is a neurotoxin native double-chain BoNT/A.
[0081] Deve ser entendido que as definições e explanações apresentadas com relação aos termos descritos acima e abaixo, se aplicam mutatis mutandis para todos os aspectos aqui descritos, a menos que indicado ao contrário.[0081] It should be understood that the definitions and explanations presented with respect to the terms described above and below, apply mutatis mutandis to all aspects described herein, unless otherwise indicated.
[0082] A presente invenção refere-se ao uso de Lys-C em um método para proteoliticamente processar um polipeptídeo, especificamente, uma proteína de BoNT/A de cadeia única, e meios para purificação da cadeia dupla da BoNT/A ativa, produzida a partir de Lys-C, usando cromatografia de interação hidrofóbica (HIC). Em um aspecto, a presente invenção se refere a um método para fabricação de uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, compreendendo a etapa de contatar: (a) Lys-C com (b) uma proteína de BoNT/A de cadeia única, dita proteína de BoNT/A de cadeia única sendo suscetível à proteólise pela Lys-C, em que o dito contato resulta no processamento proteolítico da dita proteína de BoNT/A de cadeia única em pelo menos dois produtos de clivagem, preferivelmente, incluindo a BoNT/A ativa de cadeia dupla, e purificação da dita cadeia dupla ativa usando HIC.[0082] The present invention relates to the use of Lys-C in a method for proteolytically processing a polypeptide, specifically, a single-chain BoNT/A protein, and means for purifying the active BoNT/A double chain produced from Lys-C using hydrophobic interaction chromatography (HIC). In one aspect, the present invention relates to a method for manufacturing an active double-chain BoNT/A, comprising the step of contacting: (a) Lys-C with (b) a single-chain BoNT/A protein, said single-chain BoNT/A protein being susceptible to proteolysis by Lys-C, wherein said contacting results in proteolytic processing of said single-chain BoNT/A protein into at least two cleavage products, preferably including BoNT /A active double strand, and purification of said active double strand using HIC.
[0083] O método da invenção pode ser usado para fabricar neurotoxina clostrídica (CNT) ou neurotoxina botulínica (BoNT) processadas proteoliticamente, especificamente, BoNT/A processada proteoliticamente, isto é, a BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme aqui descrito. Mediante uso do método da presente invenção, é agora possível se obter composições ativas de BoNT/A de cadeia dupla, com contaminação significativamente inferior causada pela BoNT/A não processada ou parcialmente processada, uma vez que esses contaminantes são eficientemente processados na BoNT/A de cadeia dupla. Os métodos da presente invenção permitem também uma efetiva remoção da enzima Lys-C usada no processo da proteína de BoNT/A de cadeia única dentro da cadeia dupla ativa, isto é, uma aperfeiçoada purificação da BoNT/A ativa de cadeia dupla.[0083] The method of the invention can be used to manufacture proteolytically processed clostridial neurotoxin (CNT) or botulinum neurotoxin (BoNT), specifically, proteolytically processed BoNT/A, i.e., double-stranded active BoNT/A, as described herein. By using the method of the present invention, it is now possible to obtain active double-stranded BoNT/A compositions with significantly less contamination caused by unprocessed or partially processed BoNT/A, since these contaminants are efficiently processed into the BoNT/A double chain. The methods of the present invention also allow an effective removal of the Lys-C enzyme used in the processing of the single-chain BoNT/A protein within the active duplex, i.e., an improved purification of the active double-chain BoNT/A.
[0084] Portanto, a presente invenção refere-se à purificação (resolução) da BoNT/A de cadeia dupla a partir da Lys-C, compreendendo a separação por cromatografia de interação hidrofóbica. Consequentemente, a invenção proporciona um método para produção de uma proteína de BoNT/A de cadeia dupla, compreendendo a provisão de uma proteína de BoNT/A de cadeia única, com seguinte contato da dita proteína de BoNT/A com endoproteinase Lys-C (Lys-C) em solução, e separação da proteína solúvel de BoNT/A da Lys-C mediante contato da solução contendo a proteína de BoNT/A e Lys-C com uma superfície hidrofóbica, em que a proteína de BoNT/A, preferivelmente, se liga à superfície hidrofóbica. Tipicamente, o contato da proteína de BoNT/A de cadeia única com a Lys-C resulta na clivagem da proteína de BoNT/A de cadeia única em uma forma de cadeia dupla de proteína de BoNT/A solúvel. Preferivelmente, o produto de clivagem da proteína de BoNT/A de cadeia única pela Lys-C é idêntico ao produto de clivagem da proteína nativa de BoNT/A. Tipicamente, ambas as formas de cadeia única e cadeia dupla da BoNT/A são solúveis.[0084] Therefore, the present invention relates to the purification (resolution) of double-chain BoNT/A from Lys-C, comprising separation by hydrophobic interaction chromatography. Accordingly, the invention provides a method for producing a double-chain BoNT/A protein, comprising providing a single-chain BoNT/A protein, with following contacting said BoNT/A protein with Lys-C endoproteinase ( Lys-C) in solution, and separating the soluble BoNT/A protein from Lys-C by contacting the solution containing the BoNT/A protein and Lys-C with a hydrophobic surface, on which the BoNT/A protein preferably , binds to the hydrophobic surface. Typically, contacting the single-chain BoNT/A protein with Lys-C results in cleavage of the single-chain BoNT/A protein into a double-chain form of soluble BoNT/A protein. Preferably, the single-chain BoNT/A protein cleavage product by Lys-C is identical to the native BoNT/A protein cleavage product. Typically, both single-chain and double-chain forms of BoNT/A are soluble.
[0085] Uma ou mais frações coletadas de uma cromatografia de coluna podem ser concentradas, por exemplo, mediante precipitação ou ultrafiltração.[0085] One or more fractions collected from a column chromatography can be concentrated, for example, by precipitation or ultrafiltration.
[0086] Em uma modalidade, em que a invenção proporciona um método (conforme descrito acima) para produção de uma proteína solúvel de BoNT/A de cadeia dupla, a proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única é provida por um método conforme descrito acima, para produzir a proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única em uma célula hospedeira, preferivelmente, uma célula hospedeira bacteriana, mais preferivelmente, uma célula hospedeira de E. coli.[0086] In one embodiment, where the invention provides a method (as described above) for producing a soluble double-chain BoNT/A protein, the soluble single-chain BoNT/A protein is provided by a method as described above, to produce the single-chain soluble BoNT/A protein in a host cell, preferably a bacterial host cell, more preferably an E. coli host cell.
[0087] Qualquer sistema de expressão adequado pode ser usado para produzir a proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única. Um sistema de expressão, de acordo com a presente invenção, pode ser um sistema de expressão in vivo ou um sistema de expressão in vitro (isento de células). Exemplos de adequados sistemas de expressão in vivo e in vitro são conhecidos no segmento da técnica. Conforme aqui definido, um sistema de expressão pode compreender uma adequada célula hospedeira e/ou um adequado vetor de expressão para uso na dita célula hospedeira.Assim, por exemplo, um adequado sistema de expressão pode compreender uma célula hospedeira bacteriana e/ou um vetor de expressão, adequados para expressar a proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única na dita célula hospedeira bacteriana.[0087] Any suitable expression system can be used to produce the single-chain soluble BoNT/A protein. An expression system according to the present invention can be an in vivo expression system or an in vitro (cell-free) expression system. Examples of suitable in vivo and in vitro expression systems are known in the art. As defined herein, an expression system may comprise a suitable host cell and/or a suitable expression vector for use in said host cell. Thus, for example, a suitable expression system may comprise a bacterial host cell and/or a vector expression tubes, suitable for expressing the single chain soluble BoNT/A protein in said bacterial host cell.
[0088] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser produzida em qualquer célula hospedeira, conforme aqui descrito, tal como, uma célula bacteriana. Tipicamente, uma célula hospedeira de E. coli é suada. A proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser produzida por um método que compreende expressar uma sequência de ácido nucleico em um sistema de expressão de uma célula hospedeira (por exemplo, uma célula de E. coli). Essa expressão pode envolver a introdução de uma molécula de ácido nucleico codificadora da dita proteína de BoNT/A de cadeia única dentro da dita célula hospedeira, e conversão da dita molécula de ácido nucleico para produzir a proteína de BoNT/A de cadeia única. Métodos e técnicas usadas para a expressão de proteínas heterólogas em sistemas de expressão, incluindo os sistemas de expressão de E. coli, são bem conhecidos no estado da técnica.[0088] The single-chain BoNT/A protein can be produced in any host cell as described herein, such as a bacterial cell. Typically, an E. coli host cell is sweaty. Single-chain BoNT/A protein can be produced by a method comprising expressing a nucleic acid sequence in a host cell (e.g., an E. coli cell) expression system. Such expression may involve introducing a nucleic acid molecule encoding said single-stranded BoNT/A protein into said host cell, and converting said nucleic acid molecule to produce single-stranded BoNT/A protein. Methods and techniques used for expressing heterologous proteins in expression systems, including E. coli expression systems, are well known in the art.
[0089] Tipicamente, a dita proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única é expressa no citoplasma da dita célula hospedeira de E. coli.[0089] Typically, said single-chain soluble BoNT/A protein is expressed in the cytoplasm of said E. coli host cell.
[0090] A proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única pode ser expressa em um nível (concentração) de pelo menos 5 mg/L (por exemplo, pelo menos, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 25, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 ou 500 mg/L, 1 mg/mL, 2 mg/mL, 3 mg/mL, 4 mg/mL, 5 mg/mL, 6 mg/mL, 7 mg/mL, 8 mg/mL, 9 mg/mL, 10 mg/mL, 15 mg/mL, 20 mg/mL, 25 mg/mL, 50 mg/mL, 100 mg/mL ou mais). Tipicamente, o nível de expressão da proteína de BoNT/A de cadeia única se refere à concentração da proteína de BoNT/A de cadeia única na cultura celular. Em uma modalidade, o dito nível de expressão refere-se a um homogeneizado de célula hospedeira bruta (por exemplo, célula hospedeira bacteriana), isto é, um homogeneizado bruto de células hospedeiras (por exemplo, células hospedeiras bacterianas), usado para expressar a proteína de BoNT/A de cadeia única. Assim, em uma modalidade, o nível de expressão da proteína de BoNT/A de cadeia única no homogeneizado bruto de célula hospedeira, por exemplo, no homogeneizado bruto de célula hospedeira bacteriana, é pelo menos de 5 mg/L (conforme aqui definido).[0090] Soluble single-chain BoNT/A protein can be expressed at a level (concentration) of at least 5 mg/L (e.g., at least 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 25, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400 or 500 mg/ml, 1 mg/ml, 2 mg/ml, 3 mg/ml, 4 mg/mL, 5 mg/mL, 6 mg/mL, 7 mg/mL, 8 mg/mL, 9 mg/mL, 10 mg/mL, 15 mg/mL, 20 mg/mL, 25 mg/mL, 50 mg/mL, 100 mg/mL or more). Typically, the level of single chain BoNT/A protein expression refers to the concentration of single chain BoNT/A protein in the cell culture. In one embodiment, said expression level refers to a crude host cell homogenate (e.g., bacterial host cell), i.e., a crude host cell homogenate (e.g., bacterial host cell), used to express the single chain BoNT/A protein. Thus, in one embodiment, the expression level of the single-chain BoNT/A protein in the crude host cell homogenate, for example, in the crude bacterial host cell homogenate, is at least 5 mg/L (as defined herein). .
[0091] O método para produzir uma proteína de BoNT/A de cadeia única, conforme descrito acima, pode compreender a lise da célula hospedeira, preferivelmente, uma célula hospedeira bacteriana, mais preferivelmente, uma célula hospedeira de E. coli, para proporcionar um homogeneizado de célula hospedeira, mais preferivelmente, um homogeneizado de célula hospedeira bacteriana, mais ainda preferivelmente, um homogeneizado de célula hospedeira de E. coli contendo a dita proteína solúvel de BoNT/A de cadeia única. Métodos e técnicas usados para a lise de células hospedeiras, tais como, células bacterianas, particularmente, células hospedeiras de E. coli, são conhecidos na técnica. Exemplos incluem o procedimento de ultrassonicação ou o uso de um dispositivo de prensa Francesa.[0091] The method for producing a single-chain BoNT/A protein as described above may comprise lysing a host cell, preferably a bacterial host cell, more preferably an E. coli host cell, to provide a host cell homogenate, more preferably a bacterial host cell homogenate, most preferably an E. coli host cell homogenate containing said single chain soluble BoNT/A protein. Methods and techniques used to lyse host cells, such as bacterial cells, particularly E. coli host cells, are known in the art. Examples include the ultrasonication procedure or the use of a French press device.
[0092] A purificação da proteína de BoNT/A de cadeia única expressa por C. botulinum ou E. coli pode ser feita, por exemplo, conforme substancialmente descrito no estado da técnica (DasGupta 1984, Toxicon, 22, 415; Sathyamoorthy 1985, J. Biol. Chemistry 260, 10461). Em particular, a purificação da neurotoxina pode conter uma ou mais etapas de precipitação e extração, uma ou mais etapas de concentração e, ainda, diferentes etapas cromatográficas. A BoNT/A recombinante de cadeia e métodos para sua purificação se encontram descritos no estado da técnica (Rummel et al., 2004, Mol. Microbiol., 51:631-43).[0092] Purification of the single-chain BoNT/A protein expressed by C. botulinum or E. coli can be done, for example, as substantially described in the prior art (DasGupta 1984, Toxicon, 22, 415; Sathyamoorthy 1985, J. Biol. Chemistry 260, 10461). In particular, the purification of the neurotoxin may contain one or more precipitation and extraction steps, one or more concentration steps, and also different chromatographic steps. Chain recombinant BoNT/A and methods for its purification are described in the state of the art (Rummel et al., 2004, Mol. Microbiol., 51:631-43).
[0093] A célula hospedeira bacteriana usada para produzir a proteína de BoNT/A de cadeia única, ou um derivado da mesma, pode ser C. botulinum ou E. coli. Para fermentação, o processo descrito por DasGupta B. R. et al., na publicação Toxicon, vol. 22, No.3, páginas 414 a 424, 1984, pode ser usado. Assim, 0,5% de extrato de levedura e 0,6% de pasta de levedura autoclavada são adicionados a 2% de N-Z- amina, de um meio tipo A, e o pH de 7,2 será ajustado com o auxílio de NaOH 4M, com o meio sendo preparado de tal modo, para ser depois autoclavado. A esse meio pode ser adicionado glicose autoclavada, em modo separado (20% em peso por volume), para se chegar a uma concentração final de glicose de 0,5% no referido meio. A incubação pode ocorrer, por exemplo, à temperatura de 37°C, sem agitação, em que a fermentação é descontinuada, por exemplo, depois de 96 horas. Métodos de fermentação por batelada, fermentação por semibatelada, fermentação repetida por batelada ou fermentação contínua podem ser usados.[0093] The bacterial host cell used to produce the single-chain BoNT/A protein, or a derivative thereof, may be C. botulinum or E. coli. For fermentation, the process described by DasGupta B.R. et al., in the publication Toxicon, vol. 22, No.3, pages 414 to 424, 1984, may be used. Thus, 0.5% of yeast extract and 0.6% of autoclaved yeast paste are added to 2% N-Z-amine, of a type A medium, and the pH of 7.2 will be adjusted with the aid of NaOH 4M, with the medium being prepared in such a way, to be then autoclaved. Autoclaved glucose can be added separately to this medium (20% weight by volume) to reach a final glucose concentration of 0.5% in said medium. The incubation can take place, for example, at a temperature of 37°C, without agitation, whereby the fermentation is discontinued, for example, after 96 hours. Batch fermentation, semi-batch fermentation, repeated batch fermentation or continuous fermentation methods can be used.
[0094] Após a ocorrência da fermentação e separação do meio de fermentação das células, o meio de fermentação pode ser submetido a uma primeira etapa de precipitação com o objetivo de remover as grandes proteínas. A precipitação, preferivelmente, é uma precipitação ácida. As condições reacionais para essa precipitação ácida são conhecidas dos especialistas versados na técnica. Tipicamente, pode ser usado H2SO4 1,5 M para acidificar o sobrenadante para um pH de 3,5. A centrifugação normalmente ocorre por 20 minutos, a 2400x g, à temperatura de 4°C. O pélete recebido da etapa de centrifugação pode ser lavado com água, preferivelmente, de maneira repetida. Em seguida, o pélete pode ser extraído com um tampão de ácido cítrico-citrato trissódico 0,1 M, de pH 5,5, por um período, por exemplo, de uma hora. Em seguida, uma adicional etapa de centrifugação pode ser realizada, por exemplo, em 9800x g, por 20 minutos, à temperatura de 4°C. O pélete assim obtido, opcionalmente, pode ser novamente extraído, conforme anteriormente descrito. O sobrenadante da extração, e ambos os sobrenadantes no caso de repetição da extração, podem ser depois submetidos à precipitação de sulfato de protamina. A precipitação pode continuar durante a noite, por exemplo, à temperatura de 8°C. A seguir, o precipitado pode ser centrifugado, por exemplo, durante 20 minutos à temperatura de 4°C e a 12.000x g. O sobrenadante da centrifugação pode ser submetido a uma etapa de precipitação, por exemplo, precipitação de sulfato de amônio, pelo que, outras proteínas maiores podem ser removidas. Após a etapa de precipitação de sulfato de amônio, outra etapa de centrifugação pode ser adicionada e, em seguida, o pélete assim obtido pode ser novamente dissolvido e, opcionalmente, submetido a uma diálise. O extrato, que, preferivelmente, é dialisado e novamente centrifugado pode ser submetido a uma sucessão de etapas de cromatografia, com o objetivo de purificar a neurotoxina. Cada das etapas de cromatografia serve para remover os contaminantes, tais como, sulfato de protamina, DNA remanescente, partes das proteínas menores e proteínas de tamanho médio, assim como, as hemaglutininas do complexo proteico de neurotoxina botulínica. Para tal fim, uma ou mais etapas de cromatografia podem ser usadas em uma modalidade preferida.Opcionalmente, o eluato, por exemplo, da última etapa de cromatografia pode ser filtrado para remoção dos micro-organismos. Opcionalmente, o eluato pode ser diluído antes da filtração e adequados adjuvantes podem ser adicionados. Durante as etapas posteriores, outra filtração esterilizada pode ser realizada após a adição dos adjuvantes. Em um aspecto, a filtração é realizada em recipientes de filtração, os quais podem ser depois submetidos a uma etapa de liofilização.[0094] After the occurrence of fermentation and separation of the fermentation medium from the cells, the fermentation medium can be subjected to a first precipitation step in order to remove the large proteins. The precipitation preferably is an acid precipitation. The reaction conditions for such acid precipitation are known to those skilled in the art. Typically, 1.5 M H 2 SO 4 can be used to acidify the supernatant to a pH of 3.5. Centrifugation normally takes place for 20 minutes at 2400x g at a temperature of 4°C. The pellet received from the centrifugation step can be washed with water, preferably repeatedly. Then, the pellet can be extracted with a citric acid-trisodium citrate 0.1 M buffer, pH 5.5, for a period of, for example, one hour. Then, an additional centrifugation step can be performed, for example, at 9800x g, for 20 minutes, at a temperature of 4°C. The pellet thus obtained, optionally, can be extracted again, as previously described. The extraction supernatant, and both supernatants if the extraction is repeated, can then be subjected to protamine sulfate precipitation. Precipitation may continue overnight, for example at a temperature of 8°C. Afterwards, the precipitate can be centrifuged, for example, for 20 minutes at 4°C and 12,000x g. The centrifugation supernatant can be subjected to a precipitation step, for example ammonium sulphate precipitation, whereby other larger proteins can be removed. After the ammonium sulfate precipitation step, another centrifugation step can be added and then the pellet thus obtained can be redissolved and, optionally, subjected to dialysis. The extract, which is preferably dialyzed and centrifuged again, can be subjected to a succession of chromatography steps, with the aim of purifying the neurotoxin. Each of the chromatography steps serves to remove contaminants such as protamine sulfate, remnant DNA, parts of smaller proteins and medium-sized proteins, as well as the hemagglutinins of the botulinum neurotoxin protein complex. For this purpose, one or more chromatography steps can be used in a preferred embodiment. Optionally, the eluate, for example, from the last chromatography step can be filtered to remove microorganisms. Optionally, the eluate can be diluted before filtration and suitable adjuvants can be added. During later steps, another sterile filtration can be performed after adding the adjuvants. In one aspect, filtration is performed in filtration vessels, which may then be subjected to a freeze-drying step.
[0095] A proteína de BoNT/A de cadeia única pode ser contatada com a Lys-C após a mesma ser isolada da célula hospedeira ou do lisato de célula hospedeira, para depois ser submetida ao método conforme a presente invenção.[0095] The single-chain BoNT/A protein can be contacted with Lys-C after it is isolated from the host cell or from the host cell lysate, and then subjected to the method according to the present invention.
[0096] Quando a proteína de BoNT/A de cadeia única de acordo com a invenção é contatada com a Lys-C, a ação proteolítica da Lys-C cliva a proteína de cadeia única em um local entre o componente da protease da cadeia-L e o componente de translocação, de modo a produzir uma proteína de cadeia dupla, onde as duas cadeias são ligadas por uma ponte de dissulfeto. Assim, por exemplo, as duas cadeias formadas após a clivagem da BoNT/A de cadeia única, isto é, A2 e A4-A6, no local de ativação, constituem uma primeira cadeia de resíduos de aminoácidos 1-438 e uma segunda cadeia de resíduos de aminoácidos 449-1296 (exceto na A6, em que a segunda cadeia apresenta resíduos de aminoácidos 449-1297), com os resíduos 439447 removidos pelo evento de clivagem. Assim, a Lys-C pode ser usada para ativar o polipeptídeo de cadeia única, mediante conversão do mesmo na forma de cadeia dupla ativa. Assim, vantajosamente, o uso da Lys-C significa que não é necessário construir um local de clivagem exógeno (não nativo) dentro de uma BoNT/A, possibilitando, também, a produção da BoNT/A nativa de cadeia dupla.[0096] When the single-chain BoNT/A protein according to the invention is contacted with Lys-C, the proteolytic action of Lys-C cleaves the single-chain protein at a site between the component-chain protease L and the translocation component, in order to produce a double-chain protein, where the two chains are linked by a disulfide bridge. Thus, for example, the two chains formed after cleavage of single-chain BoNT/A, i.e., A2 and A4-A6, at the activation site, constitute a first chain of amino acid residues 1-438 and a second chain of amino acid residues 449-1296 (except in A6, where the second strand has amino acid residues 449-1297), with residues 439447 removed by the cleavage event. Thus, Lys-C can be used to activate the single-chain polypeptide by converting it to the active double-chain form. Thus, advantageously, the use of Lys-C means that it is not necessary to construct an exogenous (non-native) cleavage site within a BoNT/A, also enabling the production of double-stranded native BoNT/A.
[0097] Em uma modalidade, a referência à enzima Lys-C inclui enzimas do tipo Lys-C e enzimas alternativas, que promovem a clivagem no mesmo local de clivagem da protease da Lys-C, conforme aqui descrito.[0097] In one embodiment, reference to the Lys-C enzyme includes Lys-C-like enzymes and alternative enzymes, which cleave at the same Lys-C protease cleavage site, as described herein.
[0098] O termo “contatar”, conforme aqui usado, refere-se a dispor pelo menos dois compostos diferentes em proximidade física, de modo a permitir interação física e/ou química dos ditos compostos. De acordo com o método da presente invenção, os ditos dois diferentes compostos incluem uma proteína de BoNT/A de cadeia única e Lys-C, contidos em uma solução. O contato é realizado sob determinadas condições e por um tempo que é suficiente para permitir a interação da proteína de BoNT/A de cadeia única e a Lys-C.[0098] The term "contacting", as used herein, refers to arranging at least two different compounds in physical proximity, in order to allow physical and/or chemical interaction of said compounds. According to the method of the present invention, said two different compounds include a single chain BoNT/A protein and Lys-C, contained in a solution. The contact is performed under certain conditions and for a time that is sufficient to allow the interaction of the single-chain BoNT/A protein and Lys-C.
[0099] O termo “ser suscetível à proteólise” refere-se a uma característica ou exigência da proteína de BoNT/A de cadeia única, sendo aqui usado com o significado de que a dita proteína de BoNT/A de cadeia única é proteoliticamente clivável pela Lys-C. Em outras palavras, “ser suscetível à proteólise” significa que a proteína de BoNT/A de cadeia única compreende um local de reconhecimento de protease e clivagem, o que permite à mesma funcionar como um substrato da Lys-C. Conforme aqui descrito, a proteína de BoNT/A de cadeia única é um substrato da Lys-C, sendo proteoliticamente processada em dois ou mais produtos de clivagem (preferivelmente, apenas dois peptídeos, a cadeia-L ou fragmento da mesma, e cadeia-H ou fragmento da mesma, unidas por uma ligação de dissulfeto). Usando o ensaio descrito acima, um especialista versado na técnica pode testar se uma dada proteína de BoNT/A de cadeia única é um substrato do primeiro polipeptídeo e, assim, um “segundo polipeptídeo”, conforme a definição da presente invenção. O termo “pelo menos dois produtos de clivagem” inclui, por exemplo, até, dois, três, quatro, cinco e, até mesmo, seis produtos de clivagem.[0099] The term "being susceptible to proteolysis" refers to a characteristic or requirement of the single-chain BoNT/A protein, being used herein to mean that said single-chain BoNT/A protein is proteolytically cleavable by Lys-C. In other words, "being susceptible to proteolysis" means that the single-chain BoNT/A protein comprises a protease recognition and cleavage site, which allows it to function as a Lys-C substrate. As described herein, the single-chain BoNT/A protein is a Lys-C substrate, being proteolytically processed into two or more cleavage products (preferably, just two peptides, the L-chain or fragment thereof, and H or fragment thereof, joined by a disulfide bond). Using the assay described above, a person skilled in the art can test whether a given single-chain BoNT/A protein is a first polypeptide substrate and thus a "second polypeptide" as defined by the present invention. The term "at least two cleavage products" includes, for example, up to two, three, four, five and even six cleavage products.
[0100] O presente método pode ser usado, por exemplo, para preparação de uma composição farmacêutica compreendendo uma BoNT/A de cadeia dupla ou para gerar fragmentos de polipeptídeos usados em processos de espectrometria de massa. A Lys-C e a proteína de BoNT/A de cadeia única podem ser contatadas em diversas etapas no processo de fabricação da BoNT/A de cadeia dupla. Por exemplo, a etapa de contato da Lys-C com a proteína de BoNT/A de cadeia única pode se efetuar dentro de uma célula, mediante expressão da Lys-C e da proteína de BoNT/A de cadeia única na dita célula.[0100] The present method can be used, for example, for preparing a pharmaceutical composition comprising a double-chain BoNT/A or for generating fragments of polypeptides used in mass spectrometry processes. Lys-C and the single-chain BoNT/A protein can be contacted at several steps in the double-chain BoNT/A manufacturing process. For example, the step of contacting Lys-C with the single-chain BoNT/A protein can be carried out within a cell, by expressing Lys-C and the single-chain BoNT/A protein in said cell.
[0101] Alternativamente, a dita etapa de contato se efetiva em um lisato de célula ou em um lisato de célula purificada. Isso abrange a adição da Lys-C ao lisato ou ao lisato purificado. A Lys-C pode ser adicionada em diversas etapas durante a purificação da proteína de BoNT/A de cadeia única proveniente do lisato da célula.Por exemplo, a Lys-C pode ser adicionada antes ou depois das etapas de precipitação de proteína, cromatografia por troca de íons, cromatografia por interação hidrofóbica e/ou cromatografia por exclusão de tamanho.[0101] Alternatively, said contacting step is carried out on a cell lysate or on a purified cell lysate. This includes adding Lys-C to the lysate or purified lysate. Lys-C can be added in several steps during the purification of single-chain BoNT/A protein from cell lysate. For example, Lys-C can be added before or after protein precipitation steps, chromatography ion exchange, hydrophobic interaction chromatography and/or size exclusion chromatography.
[0102] A etapa de contato exige a incubação em determinadas condições e por um suficiente tempo para a Lys-C clivar a proteína de BoNT/A de cadeia única. Condições exemplificativas podem compreender adicionar um tampão selecionado do grupo que consiste de Tris-HCl 100 mM, pH 8,0, ou PBS (Na2HP04 50 mM, NaCl 150 mM, pH 7,4). Condições preferidas de tampão incluem Tris-HCl 100 mM, pH 8,0. O termo “tempo suficiente para a clivagem” pode ser determinado usando o ensaio aqui acima descrito. Em um aspecto, o dito “tempo suficiente para a clivagem” depende do grau de clivagem que um polipeptídeo proteoliticamente processado deve ter, ou de uma composição que compreende o mesmo deva ter. Em um aspecto, o método compreende uma etapa de incubação da Lys-C e da proteína de BoNT/A de cadeia única durante pelo menos 30 minutos, 60 minutos, 120 minutos ou pelo menos 240 minutos. Em outro aspecto, a Lys-C e a proteína de BoNT/A de cadeia única são incubadas por até 30 minutos, 60 minutos, 120 minutos, 240 minutos, 480 minutos ou até 600 minutos. Em outro aspecto, o método compreende uma etapa de incubação da Lys-C e da proteína de BoNT/A de cadeia única à temperatura de 4°C ou à temperatura de 37°C. Em outro aspecto, o método compreende uma etapa de incubação por até 1 hora, até 2 horas, 4 horas, 6 horas, 10 horas ou até 16 horas.[0102] The contact step requires incubation under certain conditions and for a sufficient time for Lys-C to cleave the single-chain BoNT/A protein. Exemplary conditions may comprise adding a buffer selected from the group consisting of 100 mM Tris-HCl, pH 8.0, or PBS (50 mM Na 2 HPO 4 , 150 mM NaCl, pH 7.4). Preferred buffer conditions include 100 mM Tris-HCl, pH 8.0. The term "sufficient time for cleavage" can be determined using the assay described hereinabove. In one aspect, said "sufficient time for cleavage" depends on the degree of cleavage that a proteolytically processed polypeptide should have, or a composition comprising the same should have. In one aspect, the method comprises a step of incubating the Lys-C and single-chain BoNT/A protein for at least 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, or at least 240 minutes. In another aspect, Lys-C and single-chain BoNT/A protein are incubated for up to 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, 480 minutes, or up to 600 minutes. In another aspect, the method comprises a step of incubating Lys-C and single-chain BoNT/A protein at either 4°C or 37°C. In another aspect, the method comprises an incubation step for up to 1 hour, up to 2 hours, 4 hours, 6 hours, 10 hours or up to 16 hours.
[0103] Em uma modalidade, na qual a invenção proporciona um método (conforme descrito acima) para produzir uma proteína solúvel de BoNT/A de cadeia dupla, o método compreende separar a proteína solúvel de BoNT/A da Lys-C mediante contato da solução contendo a proteína solúvel de BoNT/A e Lys-C com uma superfície hidrofóbica, em que a proteína BoNT solúvel/Lys-C, preferivelmente, se liga à superfície hidrofóbica.[0103] In one embodiment, in which the invention provides a method (as described above) for producing a soluble double-chain BoNT/A protein, the method comprises separating the soluble BoNT/A protein from Lys-C by contacting the solution containing soluble BoNT/A and Lys-C protein with a hydrophobic surface, wherein the soluble BoNT/Lys-C protein preferentially binds to the hydrophobic surface.
[0104] Os presentes inventores descobriram que altos rendimentos da proteína ativada de BoNT/A de cadeia dupla podem ser obtidos, mediante uso de um processo de purificação hidrofóbica para separar o polipeptídeo ativado de cadeia dupla da Lys- C. Surpreendentemente, esse processo proporciona uma superior purificação em relação à purificação padrão que utiliza cromatografia por troca de íons, a qual os presentes inventores descobriram ser menos efetiva para separação do polipeptídeo ativado de cadeia dupla da Lys-C. Além disso, o processo, vantajosamente, proporciona uma proteína ativada de BoNT/A de cadeia dupla livre de protease de ativação, desse modo, adequada para uso em terapia, como parte de um processo geral de purificação.[0104] The present inventors have found that high yields of activated double-chain BoNT/A protein can be obtained by using a hydrophobic purification process to separate the activated double-chain polypeptide from Lys-C. Surprisingly, this process provides superior purification over standard purification using ion exchange chromatography, which the present inventors have found to be less effective for separating activated double-stranded polypeptide from Lys-C. Furthermore, the process advantageously provides an activated double-stranded BoNT/A protein free of activation protease, thereby suitable for use in therapy as part of a general purification process.
[0105] Conforme aqui descrito, a produção de BoNT/A ativa recombinante exige uma etapa proteolítica que promove a clivagem da molécula para a forma de cadeia dupla ativa. Essa clivagem pode ser obtida através de uma etapa de ativação in vitro, usando a endoproteinase Lys-C. Após a etapa de ativação é importante remover a Lys-C do produto final, que também impede qualquer clivagem não específica posterior da BoNT/A.[0105] As described herein, the production of recombinant active BoNT/A requires a proteolytic step that promotes cleavage of the molecule to the active double-stranded form. This cleavage can be obtained through an in vitro activation step, using the Lys-C endoproteinase. After the activation step it is important to remove Lys-C from the final product, which also prevents any further non-specific BoNT/A cleavage.
[0106] Conforme mostrado na Tabela 2, os pontos isoelétricos calculados (pI) da Lys-C e BoNT/A são 6,70 e 6,05, respectivamente, o que indica que a separação das duas proteínas pode ser obtida por um processo de cromatografia de Troca de Íons (IEX, do inglês, Ion Exchange), que explora a diferença de carga entre as duas moléculas. Uma carga líquida de proteína é afetada pelo pH de seu ambiente envolvente e se tornará mais positiva ou negativamente carregada, dependendo do ganho ou perda de prótons. O ponto isoelétrico (pi) é o valor do pH em que uma molécula não carrega nenhuma carga elétrica e, portanto, não irá interagir com um meio de IEX carregado. Isso significa que se uma proteína está com um pH acima do seu ponto isoelétrico, então, ela irá carregar uma carga líquida negativa e se ligará a um meio carregado positivamente, tal como, um trocador de anion. De modo similar, se o pH do tampão for abaixo do ponto isoelétrico (pI), então, a proteína irá carregar uma carga líquida positiva e não se ligará a um trocador de anion.[0106] As shown in Table 2, the calculated isoelectric points (pI) of Lys-C and BoNT/A are 6.70 and 6.05, respectively, which indicates that the separation of the two proteins can be obtained by a process Ion Exchange Chromatography (IEX), which exploits the charge difference between the two molecules. A net protein charge is affected by the pH of its surrounding environment and will become more positively or negatively charged depending on the gain or loss of protons. The isoelectric point (pi) is the pH value at which a molecule carries no electrical charge and therefore will not interact with a charged IEX medium. This means that if a protein is at a pH above its isoelectric point then it will carry a net negative charge and will bind to a positively charged medium such as an anion exchanger. Similarly, if the pH of the buffer is below the isoelectric point (pI), then the protein will carry a net positive charge and will not bind to an anion exchanger.
[0107] Além disso, conforme ilustrado na Tabela 2, a BoNT/A e a Lys-C apresentam similares hidropaticidades médias, mas grandes diferenças de carga nos pHs 4,5 e 8,0. Com base nesse princípio, pode ser esperado que a cromatografia de troca de ions (IEX) pode ser usada para promover a resolução (separar) a BoNT/A e a Lys-C. A cromatografia de IEX é um método cromatográfico simples e barato, na medida em que não exige que a proteína introduzida na coluna se encontre um tampão altamente salino, o que pode ocasionar perdas da proteína por precipitação.[0107] Furthermore, as illustrated in Table 2, BoNT/A and Lys-C have similar average hydropathicities, but large differences in charge at pHs 4.5 and 8.0. Based on this principle, it can be expected that ion exchange chromatography (IEX) can be used to resolve (separate) BoNT/A and Lys-C. IEX chromatography is a simple and inexpensive chromatographic method, as it does not require the protein introduced into the column to be in a highly saline buffer, which can lead to loss of protein by precipitation.
[0108] Os presentes inventores testaram uma variedade de colunas de troca de íons, usando grupos funcionais fortes e fracos fixados a grânulos de agarose reticulados, em pH 8,0. Quando comparado à eluição da BoNT/A, foi inesperadamente descoberto que a Lys-C foi eluída em uma similar força iônica (Tabela 3; Figuras 7 a 10), o que indica que a Lys-C não foi separada como previsto, e que poderia estar presente no produto final de BoNT/A purificado, com uma adicional possibilidade de posterior decomposição da BoNT/A.[0108] The present inventors tested a variety of ion exchange columns, using strong and weak functional groups attached to cross-linked agarose beads, at pH 8.0. When compared to the BoNT/A elution, it was unexpectedly found that Lys-C was eluted at a similar ionic strength (Table 3; Figures 7 to 10), which indicates that Lys-C did not separate as predicted, and that could be present in the final purified BoNT/A product, with an additional possibility of further BoNT/A decomposition.
[0109] Os presentes inventores solucionaram o problema acima. Em maiores detalhes, surpreendentemente, os inventores identificaram que uma ótima separação de Lys-C-BoNT/A é alcançada mediante uso de uma superfície de separação hidrofóbica (por exemplo, por meio de cromatografia de interação hidrofóbica (HIC, do inglês, hydrofobic interaction chromatography), que separa as proteínas de acordo com as diferenças de suas hidrofobicidades superficiais, através da utilização de uma interação reversível entre essas proteínas e a superfície hidrofóbica de uma matriz /resina de HIC).[0109] The present inventors solved the above problem. In greater detail, surprisingly, the inventors found that optimal separation of Lys-C-BoNT/A is achieved using a hydrophobic separation surface (e.g., using hydrophobic interaction chromatography (HIC). chromatography), which separates proteins according to differences in their surface hydrophobicities, through the use of a reversible interaction between these proteins and the hydrophobic surface of an HIC matrix/resin).
[0110] Tipicamente, a BoNT/A ativa de cadeia dupla, preferivelmente, se liga à superfície hidrofóbica da resina/matriz de HIC (esses termos são aqui usados de forma permutável), caso se compare a ligação da Lys-C à superfície hidrofóbica. Ligação “preferencial” pode ser definida como um aumento ou aperfeiçoamento de ligação da BoNT/A ativa de cadeia dupla à superfície hidrofóbica, se comparado com a ligação da Lys-C à superfície hidrofóbica. Por exemplo, a BoNT/A ativa de cadeia dupla pode se ligar à superfície hidrofóbica com pelo menos, duas vezes, três vezes, quatro vezes, cinco vezes, seis vezes, sete vezes, oito vezes, nove vezes, dez vezes, 15 vezes, 20 vezes, 25 vezes, 30 vezes, 40 vezes, 50 vezes, 100 vezes ou mais a afinidade da Lys-C à superfície hidrofóbica. Numa modalidade preferida, a BoNT/A ativa de cadeia dupla se liga à superfície hidrofóbica com pelo menos cinco vezes, ou pelo menos dez vezes a afinidade da Lys-C à superfície hidrofóbica.[0110] Typically, the active double-chain BoNT/A preferentially binds to the hydrophobic surface of the HIC resin/matrix (these terms are used interchangeably herein), compared to the binding of Lys-C to the hydrophobic surface . "Preferential" binding can be defined as an increase or improvement in binding of double-stranded active BoNT/A to the hydrophobic surface compared to binding of Lys-C to the hydrophobic surface. For example, double-stranded active BoNT/A can bind to the hydrophobic surface at least twice, three times, four times, five times, six times, seven times, eight times, nine times, ten times, 15 times , 20 times, 25 times, 30 times, 40 times, 50 times, 100 times or more the affinity of Lys-C to the hydrophobic surface. In a preferred embodiment, double-stranded active BoNT/A binds to the hydrophobic surface with at least five times, or at least ten times the affinity of Lys-C to the hydrophobic surface.
[0111] Em uma modalidade, a superfície hidrofóbica é uma matriz/resina inerte, na qual é fixado um ligante compreendendo ou consistindo de grupos arila ou alquila.[0111] In one embodiment, the hydrophobic surface is an inert matrix/resin to which a linker comprising or consisting of aryl or alkyl groups is affixed.
[0112] O termo “arila” refere-se a grupos aromáticos, por exemplo, fenila, naftila, tienila e indolila.[0112] The term "aryl" refers to aromatic groups, for example, phenyl, naphthyl, thienyl and indolyl.
[0113] O termo “alquila” refere-se a grupos alifáticos, incluindo grupos de cadeia reta, cadeia ramificada, grupos cíclicos e combinações dos mesmos. Um grupo alquila pode ter de 1 a 12 átomos de carbono. Exemplos de grupos alquila incluem, sem que seja a isso limitado, metila, etila, propila (por exemplo, n-propila, isopropila), butila (por exemplo, n-butila, isobutila, sec-butila, t-butila), pentila, hexila, heptila e octila.[0113] The term "alkyl" refers to aliphatic groups, including straight-chain groups, branched-chain groups, cyclic groups, and combinations thereof. An alkyl group can have from 1 to 12 carbon atoms. Examples of alkyl groups include, but are not limited to, methyl, ethyl, propyl (e.g. n-propyl, isopropyl), butyl (e.g. n-butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl), pentyl , hexyl, heptyl and octyl.
[0114] Em uma modalidade, a superfície hidrofóbica compreende um ou mais ligantes selecionados do grupo que consiste de ligantes de butila, fenila ou octila.[0114] In one embodiment, the hydrophobic surface comprises one or more binders selected from the group consisting of butyl, phenyl, or octyl binders.
[0115] Em uma modalidade, a superfície hidrofóbica compreende ligantes de butila. Em uma modalidade, a superfície hidrofóbica compreende ligantes de fenila. Em uma modalidade, a superfície hidrofóbica compreende ligantes de octila.[0115] In one embodiment, the hydrophobic surface comprises butyl binders. In one embodiment, the hydrophobic surface comprises phenyl linkers. In one embodiment, the hydrophobic surface comprises octyl ligands.
[0116] A superfície hidrofóbica pode conter qualquer adequada matriz/resina inerte, com um apropriado ligante hidrofóbico fixado. Assim, por exemplo, a matriz/resina inerte pode ser selecionada de sílica, dextrana reticulada, poliacrilamida reticulada ou agarose reticulada, e similares. Também, são particularmente incluídos polipeptídeos, vidro, poliestireno, polipropileno, polietileno, polietilenoglicol (PEG), dextrana, náilon, amilases, celuloses natural e modificada, poliacrilamida, gabro e magnetita. A matriz inerte é, por exemplo, uma matriz polissacarídica selecionada do grupo que consiste de sepharose, sephadex, agarose, sephacel, microcelulose, e pérolas de alginato. Em outro aspecto, a dita matriz/resina pode consistir de pérolas de vidro e/ou de matrizes polipeptídicas.[0116] The hydrophobic surface may contain any suitable inert matrix/resin, with a suitable hydrophobic binder attached. Thus, for example, the inert matrix/resin may be selected from silica, cross-linked dextran, cross-linked polyacrylamide or cross-linked agarose, and the like. Also, particularly included are polypeptides, glass, polystyrene, polypropylene, polyethylene, polyethylene glycol (PEG), dextran, nylon, amylases, natural and modified celluloses, polyacrylamide, gabbro and magnetite. The inert matrix is, for example, a polysaccharide matrix selected from the group consisting of sepharose, sephadex, agarose, sephacel, microcellulose, and alginate beads. In another aspect, said matrix/resin may consist of glass beads and/or polypeptide matrices.
[0117] A matriz/resina inerte pode apresentar qualquer configuração adequada ou disposição estrutural. Assim, por exemplo, a matriz/resina pode ser esférica, como no caso de uma pérola, ou cilíndrica, como no caso de uma superfície interna de um tubo de ensaio, ou de uma superfície externa de uma vara. Alternativamente, a matriz pode ser irregular ou plana, tal como, uma folha ou uma tira de ensaio.[0117] The inert matrix/resin may have any suitable configuration or structural arrangement. Thus, for example, the matrix/resin can be spherical, as in the case of a bead, or cylindrical, as in the case of an internal surface of a test tube, or an external surface of a stick. Alternatively, the matrix can be irregular or flat, such as a test sheet or strip.
[0118] Os presentes inventores descobriram que resultados particularmente preferidos para a separação da Lys-C da BoNT/A são obtidos mediante cromatografia de interação hidrofóbica (HIC), usando matrizes/resinas de cromatografia contendo grupos alquila ou arila, por exemplo, ligantes de butila, fenila e octila, acoplados a uma matriz/resina inerte, tal como, agarose reticulada ou pérolas de poliestireno (Tabela 4; Figuras 1 a 3).[0118] The present inventors have discovered that particularly preferred results for the separation of Lys-C from BoNT/A are obtained by hydrophobic interaction chromatography (HIC), using chromatography matrices/resins containing alkyl or aryl groups, e.g. butyl, phenyl and octyl, coupled to an inert matrix/resin, such as cross-linked agarose or polystyrene beads (Table 4; Figures 1 to 3).
[0119] O uso de cromatografia de interação hidrofóbica (HIC) proporciona uma aperfeiçoada resolução (separação) da Lys-C da BoNT/A ativa de cadeia dupla, se comparado com o uso da cromatografia de troca de íons (IEX).[0119] The use of hydrophobic interaction chromatography (HIC) provides an improved resolution (separation) of Lys-C from double-chain active BoNT/A compared to the use of ion exchange chromatography (IEX).
[0120] De acordo com a presente invenção, podem ser usadas resinas/matrizes cromatográficas de HIC de “fluxo rápido”. Uma resina/matriz de “fluxo rápido” pode ser definida como uma resina/matriz com um tamanho médio de partícula mais uniforme, se comparado com uma resina/matriz padrão de HIC, além de usar partículas menores. Especificamente, uma resina/matriz de “fluxo rápido” terá uma faixa mais estreita de tamanhos menores de partículas. O tamanho de partícula pode ser quantificado por qualquer modo apropriado conhecido na técnica, por exemplo, em termos de diâmetro médio de partículas. Tipicamente, uma resina/matriz de “fluxo rápido” irá compreender partículas (por exemplo, pérolas) de um diâmetro médio inferior a 100 μ m, inferior a 95 μ m, inferior a 90 μ m, ou menos. Numa modalidade preferida, o diâmetro médio de uma resina/matriz de “fluxo rápido” é inferior a 90 μ m. Tipicamente, a difusão média de partícula de uma resina/matriz de “fluxo rápido” será de cerca de 20 a cerca de 180 μ m, de cerca de 30 a cerca de 170 μ m, de cerca de 40 a cerca de 170 μ m, de cerca de 40 a cerca de 165 μ m. Numa modalidade preferida, a difusão média de partícula de uma resina/matriz de “fluxo rápido” é de cerca de 44 a cerca de 165 μ m.[0120] According to the present invention, "fast flow" HIC chromatographic resins/matrices can be used. A “fast flow” resin/matrix can be defined as a resin/matrix that has a more uniform average particle size compared to a standard HIC resin/matrix, in addition to using smaller particles. Specifically, a “fast flow” resin/matrix will have a narrower range of smaller particle sizes. Particle size can be quantified in any suitable way known in the art, for example in terms of average particle diameter. Typically, a "fast flow" resin/matrix will comprise particles (eg beads) of an average diameter of less than 100 µm, less than 95 µm, less than 90 µm, or less. In a preferred embodiment, the average diameter of a "fast flow" resin/matrix is less than 90 µm. Typically, the average particle diffusion of a "fast flow" resin/matrix will be from about 20 to about 180 µm, from about 30 to about 170 µm, from about 40 to about 170 µm , from about 40 to about 165 µm. In a preferred embodiment, the average particle diffusion of a "fast flow" resin/matrix is from about 44 to about 165 µm.
[0121] Numa modalidade preferida, são usadas resinas de HIC de alto desempenho, tais como, resinas de Fenila de Alto Desempenho (PhHP) ou resinas de Butila de Alto Desempenho (BuHP). Essas matrizes/resinas de HIC de alto desempenho, tipicamente, proporcionam uma aperfeiçoada resolução da Lys-C da BoNT/A ativa de cadeia dupla, se comparado com a técnica de cromatografia de troca de íons (IEX), mesmo quando são usadas matrizes/resinas de IEX de alto desempenho, tais como, matriz/resina de Amina Quaternária de Alto Desempenho (QHP). Conforme aqui discutido, a principal diferença entre resinas/matrizes de alto desempenho e outras resinas/matrizes é que o tamanho médio de partícula (novamente, dito tamanho pode ser quantificado por qualquer meio apropriado conhecido na técnica, por exemplo, diâmetro médio de partícula) é menor (34 μ m vs. 90 μ m) e mais uniforme (24-44 μ m vs. 44-165 μ m), o que resulta em uma aperfeiçoada resolução.[0121] In a preferred embodiment, high performance HIC resins are used, such as High Performance Phenyl resins (PhHP) or High Performance Butyl resins (BuHP). These high-performance HIC matrices/resins typically provide improved Lys-C resolution of double-chain active BoNT/A compared to the ion exchange chromatography (IEX) technique, even when matrices/resins are used. high performance IEX resins such as High Performance Quaternary Amine (QHP) matrix/resin. As discussed herein, the main difference between high performance resins/matrices and other resins/matrices is that the average particle size (again, said size can be quantified by any appropriate means known in the art, e.g. average particle diameter) it is smaller (34 μm vs. 90 μm) and smoother (24-44 μm vs. 44-165 μm), which results in improved resolution.
[0122] Uma matriz/resina de HIC de alto desempenho, tipicamente, apresenta um tamanho médio de partícula mais uniforme do que uma resina/matriz de HIC padrão, ou mesmo do que uma resina/matriz de “Fluxo Rápido” conforme aqui definida, e irá usar partículas menores. Especificamente, uma resina/matriz de HIC de alto desempenho terá uma faixa mais estreita de tamanhos menores de partículas do que uma resina/matriz de HIC padrão, ou mesmo do que uma resina/matriz de “Fluxo Rápido”, conforme aqui definida.[0122] A high-performance HIC matrix/resin typically has a more uniform average particle size than a standard HIC resin/matrix, or even a "Fast Flow" resin/matrix as defined herein, and will use smaller particles. Specifically, a high performance HIC resin/matrix will have a narrower range of smaller particle sizes than a standard HIC resin/matrix, or even a “Fast Flow” resin/matrix as defined herein.
[0123] Assim, a presente invenção proporciona o uso de resinas/matrizes de HIC de alto desempenho. Tipicamente, uma resina/matriz de HIC de alto desempenho apresenta um diâmetro médio de partícula inferior a 70 μ m, inferior a 60 μ m, inferior a 50 μ m, inferior a 40 μ m, inferior a 30 μ m, ou menos. Numa modalidade preferida, uma resina/matriz de HIC de alto desempenho apresenta um diâmetro médio de partícula inferior a 40 μ m, mais preferivelmente, inferior a 35 μ m, por exemplo, um diâmetro médio de 34 μ m.[0123] Thus, the present invention provides the use of high performance HIC resins/matrices. Typically, a high performance HIC resin/matrix has an average particle diameter of less than 70 µm, less than 60 µm, less than 50 µm, less than 40 µm, less than 30 µm, or less. In a preferred embodiment, a high performance HIC resin/matrix has an average particle diameter of less than 40 µm, more preferably less than 35 µm, for example an average particle diameter of 34 µm.
[0124] Tipicamente, a difusão média de partícula de uma resina/matriz de HIC de alto desempenho será de cerca de 10 a cerca de 60 μ m, de cerca de 10 a cerca de 50 μ m, de cerca de 20 a cerca de 50 μ m, de cerca de 20 a cerca de 44 μ m. Numa modalidade preferida, a difusão média de partícula de uma resina/matriz de alto desempenho é de cerca de 22 a cerca de 44 μ m.[0124] Typically, the average particle diffusion of a high performance HIC resin/matrix will be from about 10 to about 60 µm, from about 10 to about 50 µm, from about 20 to about 50 µm, from about 20 to about 44 µm. In a preferred embodiment, the average particle diffusion of a high performance resin/matrix is from about 22 to about 44 µm.
[0125] Tipicamente, o processo de purificação hidrofóbica para separar a proteína ativada de BoNT/A de cadeia dupla da Lys-C reduz a concentração da Lys-C em pelo menos duas vezes, pelo menos 5 vezes, pelo menos 10 vezes, pelo menos 15 vezes, pelo menos 20 vezes, pelo menos 25 vezes, pelo menos 30 vezes, pelo menos 35 vezes, pelo menos 40 vezes, pelo menos 45 vezes ou pelo menos 50 vezes. Numa modalidade preferida, o processo de purificação hidrofóbica para separar a proteína ativada de BoNT/A de cadeia dupla da Lys-C reduz a concentração da Lys-C em pelo menos 10 vezes.[0125] Typically, the hydrophobic purification process to separate activated double-stranded BoNT/A protein from Lys-C reduces the concentration of Lys-C by at least two-fold, at least 5-fold, at least 10-fold, at least 10-fold. at least 15 times, at least 20 times, at least 25 times, at least 30 times, at least 35 times, at least 40 times, at least 45 times, or at least 50 times. In a preferred embodiment, the hydrophobic purification process to separate the activated double-stranded BoNT/A protein from Lys-C reduces the concentration of Lys-C by at least 10-fold.
[0126] A capacidade da purificação hidrofóbica para separar a proteína ativada de BoNT/A de cadeia dupla da Lys-C pode ser também quantificada em termos de percentagem da Lys-C contida na solução de partida compreendendo a BoNT/A ativada de cadeia dupla e a Lys-C remanescente após a etapa de purificação hidrofóbica. Tipicamente, menos de 80%, menos de 70%, menos de 60%, menos de 50%, menos de 45%, menos de 40%, menos de 35%, menos de 30%, menos de 25%, menos de 20%, menos de 19%, menos de 18%, menos de 17%, menos de 16%, menos de 15%, menos de 14%, menos de 13%, menos de 12%, menos de 11%, menos de 10%, menos de 9%, menos de 8%, menos de 7%, menos de 6%, menos de 5%, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2%, menos de 1%, ou ainda percentuais inferiores, incluindo 0% da Lys-C, permanece no produto de BoNT/A de cadeia dupla, após a etapa de purificação hidrofóbica. Preferivelmente, menos de 50%, mais preferivelmente, menos de 25%, ainda mais preferivelmente, menos de 10% da Lys-C, permanece no produto de BoNT/A de cadeia dupla, após a etapa de purificação hidrofóbica.[0126] The ability of hydrophobic purification to separate activated double-chain BoNT/A protein from Lys-C can also be quantified in terms of the percentage of Lys-C contained in the starting solution comprising activated double-chain BoNT/A and the remaining Lys-C after the hydrophobic purification step. Typically less than 80%, less than 70%, less than 60%, less than 50%, less than 45%, less than 40%, less than 35%, less than 30%, less than 25%, less than 20 %, less than 19%, less than 18%, less than 17%, less than 16%, less than 15%, less than 14%, less than 13%, less than 12%, less than 11%, less than 10 %, less than 9%, less than 8%, less than 7%, less than 6%, less than 5%, less than 4%, less than 3%, less than 2%, less than 1%, or percentages Less than 0% of the Lys-C remains in the double-stranded BoNT/A product after the hydrophobic purification step. Preferably less than 50%, more preferably less than 25%, even more preferably less than 10% of the Lys-C remains in the double-stranded BoNT/A product after the hydrophobic purification step.
[0127] Em um aspecto correlacionado, a invenção proporciona uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, que pode ser obtida por um método (conforme descrito acima) para produção de proteína solúvel de BoNT/A de cadeia dupla.[0127] In a related aspect, the invention provides an active double-chain BoNT/A protein obtainable by a method (as described above) for producing soluble double-chain BoNT/A protein.
[0128] Em um aspecto, a invenção proporciona uma composição compreendendo uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla (conforme descrito acima), em que a dita composição é substancialmente livre de Lys-C.[0128] In one aspect, the invention provides a composition comprising an active double-chain BoNT/A protein (as described above), wherein said composition is substantially free of Lys-C.
[0129] Assim, vantajosamente, a composição é substancialmente livre de protease Lys-C (usada para ativar o polipeptídeo de cadeia única, mediante conversão do mesmo para a forma ativa de cadeia dupla), desse modo, impedindo a clivagem não específica indesejada da proteína de BoNT/A.[0129] Thus, advantageously, the composition is substantially free of Lys-C protease (used to activate the single-chain polypeptide, upon conversion thereof to the active double-chain form), thereby preventing unwanted non-specific cleavage of the BoNT/A protein.
[0130] Quando a composição (conforme descrito acima) é substancialmente livre de Lys-C, a composição, tipicamente, contém menos de 400 picogramas (pg) de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A; por exemplo, menos de 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 9, 8, 5, 4, 3, 2, 1 pg, ou menos, de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A. Em uma modalidade, a composição (conforme descrito acima) contém menos de 400 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 350 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 250 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 150 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 40 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 30 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 20 pg de Lys- C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 15 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 14 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 13 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 12 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 11 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 10 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 9 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 8 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 7 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 6 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 5 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou valores ainda menores. Numa modalidade preferida, a composição (conforme descrito acima) contém menos de 100 pg de Lys- C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 20 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 15 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 10 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A,[0130] When the composition (as described above) is substantially free of Lys-C, the composition typically contains less than 400 picograms (pg) of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein; for example less than 400, 350, 300, 250, 200, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10, 9, 8, 5, 4, 3, 2, 1 pg or less of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein. In one embodiment, the composition (as described above) contains less than 400 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 350 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 300 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 250 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 200 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein A, less than 150 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 100 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 50 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 40 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 30 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 20 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 15 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 14 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 13 pg of Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 12 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 11 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 10 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 9 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 8 pg Lys-C per 100 ng protein BoNT/A, less than 7 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 6 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 5 pg Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, or even lower values. In a preferred embodiment, the composition (as described above) contains less than 100 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 50 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less less than 20 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 15 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 10 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein BoNT/A,
[0131] Os métodos para determinação da concentração de Lys-C em uma composição são conhecidos na técnica. Por meio de exemplo, a concentração de Lys- C em uma composição da invenção pode ser determinada usando um sanduiche de procedimento ELISA (Ensaio Imunossorvente Ligado à Enzima) ou um ensaio colorimétrico, conforme aqui descrito.[0131] Methods for determining the concentration of Lys-C in a composition are known in the art. By way of example, the concentration of Lys-C in a composition of the invention can be determined using a sandwich ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) procedure or a colorimetric assay, as described herein.
[0132] A presente invenção também se refere a uma composição que pode ser obtida pelo método aqui apresentado, para a fabricação de uma BoNT/A de cadeia dupla. Em um aspecto, a dita composição compreende uma mistura de BoNT/A processada (cadeia dupla) e BoNT/A não processada (cadeia única), em que a dita mistura pode conter menos de 5%, 4%, 3%, 2%, ou menos de 1% de BoNT/A não processada (cadeia única). Em um aspecto da dita composição, as referências à BoNT/A incluem um derivado da mesma, conforme aqui definido. A composição pode ser, por exemplo, uma composição líquida ou uma composição sólida, e pode conter um ou mais veículos (carrier), adjuvantes e/ou excipientes.[0132] The present invention also relates to a composition that can be obtained by the method presented here, for the manufacture of a double-chain BoNT/A. In one aspect, said composition comprises a mixture of processed BoNT/A (double chain) and unprocessed BoNT/A (single chain), wherein said mixture may contain less than 5%, 4%, 3%, 2% , or less than 1% unprocessed BoNT/A (single chain). In one aspect of said composition, references to BoNT/A include a derivative thereof as defined herein. The composition may be, for example, a liquid composition or a solid composition, and may contain one or more carriers, adjuvants and/or excipients.
[0133] Em outro aspecto, a presente invenção também está correlacionada a um método para fabricação de um medicamento, isto é, uma composição farmacêutica, compreendendo as etapas do método anteriormente mencionado e a posterior etapa de formulação da BoNT/A de cadeia dupla purificada como medicamento. Tipicamente, o dito medicamento compreende uma mistura de BoNT/A processada (cadeia dupla) e BoNT/A não processada (cadeia única), em que a dita mistura compreende menos de 20%, menos de 15%, menos de 10%, menos de 5%, ou menos, da BoNT/A não processada (cadeia dupla). Em uma modalidade preferida, a mistura contém menos de 5% de BoNT/A não processada (cadeia única), tal como, menos de 4%, menos de 3%, menos de 2%, ou menos de 1% de BoNT/A não processada (cadeia única).[0133] In another aspect, the present invention is also correlated to a method for manufacturing a drug, that is, a pharmaceutical composition, comprising the steps of the aforementioned method and the subsequent step of formulating purified double-chain BoNT/A as medicine. Typically, said medicament comprises a blend of processed BoNT/A (double chain) and unprocessed BoNT/A (single chain), wherein said blend comprises less than 20%, less than 15%, less than 10%, less 5% or less of unprocessed (double-chain) BoNT/A. In a preferred embodiment, the blend contains less than 5% unprocessed (single chain) BoNT/A, such as less than 4%, less than 3%, less than 2%, or less than 1% BoNT/A unprocessed (single string).
[0134] A presente invenção também se refere a diversos usos médicos e estéticos (aplicação como cosmético) dos compostos e composições aqui divulgadas. Consequentemente, a presente invenção refere-se a uma BoNT/A ativa de cadeia dupla ou a uma composição compreendendo uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme a invenção, para uso como medicamento ou em uma composição farmacêutica. A presente invenção também se refere ao uso de uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, ou de uma composição compreendendo a BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme a invenção, na fabricação de um medicamento. A presente invenção também se refere ao uso de uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, ou de uma composição compreendendo a BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme a invenção, para uso em um método de tratamento do corpo de um humano ou de um animal, mediante terapia. A presente invenção também se refere a um método de tratamento, compreendendo a administração da BoNT/A ativa de cadeia dupla ou de uma composição compreendendo uma BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme a invenção, a um paciente com tal necessidade.[0134] The present invention also relates to various medical and aesthetic uses (cosmetic application) of the compounds and compositions disclosed herein. Accordingly, the present invention relates to an active double-chain BoNT/A or a composition comprising an active double-chain BoNT/A, according to the invention, for use as a medicine or in a pharmaceutical composition. The present invention also relates to the use of an active double-chain BoNT/A, or a composition comprising the active double-chain BoNT/A, according to the invention, in the manufacture of a medicament. The present invention also relates to the use of an active double-chain BoNT/A, or a composition comprising the active double-chain BoNT/A, according to the invention, for use in a method of treating the body of a human or an animal, through therapy. The present invention also relates to a treatment method, comprising administering the active double-chain BoNT/A or a composition comprising an active double-chain BoNT/A, according to the invention, to a patient in need thereof.
[0135] O termo “composição”, conforme aqui usado, se refere a qualquer composição formulada na forma de sólido, líquido, aerossol (ou gasosa), e outras similares. A dita composição compreende, por exemplo, um composto terapeuticamente ativo, conforme a invenção, opcionalmente, em conjunto com adequados compostos auxiliares, tais como, diluentes ou veículos, ou adicionais ingredientes. Em uma modalidade, o composto terapeuticamente ativo é a BoNT/A ativa de cadeia dupla, conforme a presente invenção. As composições, particularmente, as composições farmacêuticas, conforme a invenção, são tipicamente, substancialmente livres de Lys-C, conforme anteriormente definido.[0135] The term "composition", as used herein, refers to any composition formulated in solid, liquid, aerosol (or gaseous) form, and the like. Said composition comprises, for example, a therapeutically active compound according to the invention, optionally together with suitable auxiliary compounds, such as diluents or vehicles, or additional ingredients. In one embodiment, the therapeutically active compound is double-chain active BoNT/A, according to the present invention. Compositions, particularly pharmaceutical compositions, according to the invention are typically substantially free of Lys-C, as defined above.
[0136] Assim, a presente invenção proporciona uma composição farmacêutica sólida ou líquida, compreendendo:(a) uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, conforme acima descrito; e (b) um agente de estabilização.[0136] Thus, the present invention provides a solid or liquid pharmaceutical composition, comprising: (a) an active double-chain BoNT/A protein as described above; and (b) a stabilizing agent.
[0137] Em uma modalidade, a composição (conforme descrito acima) é substancialmente livre de Lys-C. Por exemplo, a composição (conforme descrito acima) pode conter menos de 400 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 20 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 15 pg de Lys- C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 10 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A.[0137] In one embodiment, the composition (as described above) is substantially free of Lys-C. For example, the composition (as described above) may contain less than 400 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 300 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 200 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 100 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 50 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein A, less than 20 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 15 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 10 pg Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein.
[0138] Os agentes de estabilização que podem ser usados nas composições de acordo com a presente invenção incluem estabilizadores proteicos, tal como, albumina, especificamente, albumina de soro humano (HSA), e estabilizadores não proteicos.[0138] Stabilizing agents that can be used in compositions according to the present invention include protein stabilizers such as albumin, specifically human serum albumin (HSA), and non-protein stabilizers.
[0139] Os agentes de estabilização não proteicos que podem ser usados nas composições de acordo com a invenção incluem os surfactantes, especificamente, os surfactantes não iônicos. Exemplos de surfactantes não iônicos incluem os polissorbatos, como, por exemplo, polissorbato 20 ou polissorbato 80, e copolímeros em bloco, tais como, os poloxâmeros (isto é, copolímeros de polietileno e propilenoglicol).[0139] Non-protein stabilizing agents that can be used in the compositions according to the invention include surfactants, specifically, nonionic surfactants. Examples of nonionic surfactants include polysorbates, such as polysorbate 20 or polysorbate 80, and block copolymers, such as poloxamers (ie, polyethylene and propylene glycol copolymers).
[0140] Em uma específica modalidade, a composição não compreende uma proteína como agente de estabilização.[0140] In a specific embodiment, the composition does not comprise a protein as a stabilizing agent.
[0141] De acordo com uma específica modalidade da invenção, a composição farmacêutica é uma composição farmacêutica líquida, compreendendo:(a) uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, conforme descrito acima;(b) um agente de estabilização não proteico, o qual é um surfactante; e (c) água;[0141] According to a specific embodiment of the invention, the pharmaceutical composition is a liquid pharmaceutical composition, comprising: (a) an active double-chain BoNT/A protein, as described above; (b) a non-protein stabilizing agent , which is a surfactant; and (c) water;
[0142] em que a dita composição farmacêutica líquida não compreende um agente de estabilização proteico; e[0142] wherein said liquid pharmaceutical composition does not comprise a protein stabilizing agent; It is
[0143] em que a dita composição farmacêutica líquida é substancialmente livre de Lys-C, onde “substancialmente livre de Lys-C” é conforme aqui definido (por exemplo, a dita composição farmacêutica líquida contém menos de 400 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 20 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 15 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 10 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A).[0143] wherein said liquid pharmaceutical composition is substantially free of Lys-C, where "substantially free of Lys-C" is as defined herein (e.g., said liquid pharmaceutical composition contains less than 400 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 300 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 200 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 100 pg of Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 50 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 20 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 15 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 10 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein).
[0144] Em uma modalidade, a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla está presente na composição (conforme descrito acima) em uma concentração de 1-1000 ng/mL, ou mais. Assim, a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla está presente na composição (conforme descrito acima) em uma concentração de cerca de 1-500 ng/mL, por exemplo, cerca de 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950 ou 1000 ng/mL, ou valores superiores. Numa modalidade preferida, a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla está presente em uma concentração de cerca de 100 ng/mL, 200 ng/mL, 300 ng/mL, 400 ng/mL, 500 ng/mL, 600 ng/mL ou 700 ng/mL.[0144] In one embodiment, the active double-chain BoNT/A protein is present in the composition (as described above) at a concentration of 1-1000 ng/ml, or more. Thus, the active double-chain BoNT/A protein is present in the composition (as described above) at a concentration of about 1-500 ng/ml, e.g. about 1, 5, 10, 15, 20, 25 ,30,35,40,45,50,100,150,200,250,300,350,400,450,500,550,600,650,700,750,800,850,900,950 or 1000 ng/ mL, or higher values. In a preferred embodiment, the active double-stranded BoNT/A protein is present at a concentration of about 100 ng/ml, 200 ng/ml, 300 ng/ml, 400 ng/ml, 500 ng/ml, 600 ng/ml. mL or 700 ng/mL.
[0145] Em uma modalidade, o surfactante (conforme descrito acima) é um polissorbato, tal como, um polissorbato tendo um grau médio de polimerização variando de 20 a 100 unidades de monômeros, e pode, por exemplo, ser o polissorbato 80. Numa modalidade preferida, o polissorbato é um derivado de vegetal. A concentração do surfactante é preferivelmente inferior a 1% vol/vol, por exemplo, de cerca de 0,005% a 0,02% vol/vol, no caso do polissorbato 80.[0145] In one embodiment, the surfactant (as described above) is a polysorbate, such as a polysorbate having an average degree of polymerization ranging from 20 to 100 monomer units, and may, for example, be polysorbate 80. In the preferred embodiment, the polysorbate is a vegetable derivative. The surfactant concentration is preferably less than 1% vol/vol, for example from about 0.005% to 0.02% vol/vol, in the case of polysorbate 80.
[0146] A composição farmacêutica conforme a invenção pode também compreender um agente cristalino.[0146] The pharmaceutical composition according to the invention may also comprise a crystalline agent.
[0147] O termo agente cristalino significa um agente que, inter alia, mantém uma estrutura de torta mecanicamente forte para um complexo de neurotoxina botulínica liofilizado (tipo A, B, CI, D, E, F ou G) ou uma neurotoxina botulínica de alta pureza (tipo A, B, CI, D, E, F ou G). Quando incluídos nas formulações sólidas, os agentes cristalinos também apresentam um efeito de enchimento. Os agentes cristalinos, de forma adequada, incluem cloreto de sódio. A concentração do agente cristalino pode ser, por exemplo, de 0,1 a 0,5 M, preferivelmente, de 0,1 a 0,4 M, adequadamente, cerca de 0,15 a 0,3 M.[0147] The term crystalline agent means an agent that, inter alia, maintains a mechanically strong pie structure for a lyophilized botulinum neurotoxin complex (type A, B, CI, D, E, F or G) or a botulinum neurotoxin of high purity (type A, B, CI, D, E, F or G). When included in solid formulations, crystalline agents also have a filling effect. Crystalline agents suitably include sodium chloride. The crystalline agent concentration may be, for example, from 0.1 to 0.5M, preferably from 0.1 to 0.4M, suitably about 0.15 to 0.3M.
[0148] A composição farmacêutica de acordo com a invenção pode compreender também um tampão, para manter um nível de pH compreendido entre 5,5 e 7,5, ou entre 6,0 e 7,0. O tampão pode ser qualquer tampão capaz de manter um adequado pH. Por exemplo, o tampão para as composições de acordo com a invenção podem ser escolhidos do grupo que consiste de succinato, fosfato dissódico/ácido cítrico, e um aminoácido, tal como, histidina. A concentração do tampão pode ser, por exemplo, de 1 a 50 mM, preferivelmente, de 5 a 20 mM, mais preferivelmente, de cerca de 10 mM.[0148] The pharmaceutical composition according to the invention may also comprise a buffer, to maintain a pH level comprised between 5.5 and 7.5, or between 6.0 and 7.0. The buffer can be any buffer capable of maintaining a suitable pH. For example, the buffer for compositions according to the invention may be chosen from the group consisting of succinate, disodium phosphate/citric acid, and an amino acid such as histidine. The buffer concentration can be, for example, from 1 to 50 mM, preferably from 5 to 20 mM, most preferably about 10 mM.
[0149] As composições farmacêuticas de acordo com a invenção podem compreender também um dissacarídeo.[0149] The pharmaceutical compositions according to the invention may also comprise a disaccharide.
[0150] O dissacarídeo usado nas composições de acordo com a invenção pode ser escolhido do grupo que consiste de sacarose, trealose, manitol e lactose. Numa modalidade específica, o dissacarídeo é sacarose. A concentração do dissacarídeo pode ser, por exemplo, de 5 a 50 mM, preferivelmente, de 5 a 25 mM, mais preferivelmente, de 10 a 20 mM, e mais ainda preferivelmente, de cerca de 11,7 mM.[0150] The disaccharide used in the compositions according to the invention can be chosen from the group consisting of sucrose, trehalose, mannitol and lactose. In a specific embodiment, the disaccharide is sucrose. The concentration of the disaccharide can be, for example, from 5 to 50 mM, preferably from 5 to 25 mM, more preferably from 10 to 20 mM, and most preferably from about 11.7 mM.
[0151] Em uma modalidade específica, a composição farmacêutica é uma composição farmacêutica líquida, compreendendo: (a) uma proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, conforme descrito acima; (b) um agente de estabilização não proteico, o qual é um surfactante; (c) cloreto de sódio; (d) um tampão para manter o pH entre 5,5 e 7,5; (e) um dissacarídeo; e (f) água esterilizada;[0151] In a specific embodiment, the pharmaceutical composition is a liquid pharmaceutical composition, comprising: (a) an active double-chain BoNT/A protein, as described above; (b) a non-protein stabilizing agent, which is a surfactant; (c) sodium chloride; (d) a buffer to maintain the pH between 5.5 and 7.5; (e) a disaccharide; and (f) sterilized water;
[0152] em que a dita composição farmacêutica líquida não compreende um agente de estabilização proteico; e[0152] wherein said liquid pharmaceutical composition does not comprise a protein stabilizing agent; It is
[0153] em que a dita composição farmacêutica líquida é substancialmente livre de Lys-C, onde “substancialmente livre de Lys-C” é conforme aqui definido (por exemplo, a dita composição farmacêutica líquida contém menos de 400 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 300 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 200 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 100 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 50 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 20 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, menos de 15 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A, ou menos de 10 pg de Lys-C por 100 ng de proteína de BoNT/A).[0153] wherein said liquid pharmaceutical composition is substantially free of Lys-C, where "substantially free of Lys-C" is as defined herein (e.g., said liquid pharmaceutical composition contains less than 400 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 300 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 200 pg of Lys-C per 100 ng of BoNT/A protein, less than 100 pg of Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 50 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 20 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, less than 15 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein, or less than 10 pg Lys-C per 100 ng BoNT/A protein).
[0154] De acordo com uma modalidade específica, a composição farmacêutica de acordo com a invenção que se apresenta na forma líquida é vedada em um frasco ou em um dispositivo pronto para uso, tal como, uma seringa, sem nenhuma interface líquida/gasosa, sendo estável durante pelo menos três meses ou pelo menos seis meses, à temperatura de 23 a 27°C, e durante pelo menos doze meses à temperatura de 2-8°C. Exemplos de composições farmacêuticas conforme a invenção serão descritos nos Exemplos.[0154] According to a specific embodiment, the pharmaceutical composition according to the invention that is in liquid form is sealed in a vial or in a ready-to-use device, such as a syringe, without any liquid/gas interface, being stable for at least three months or at least six months at 23 to 27°C and for at least twelve months at 2-8°C. Examples of pharmaceutical compositions according to the invention will be described in the Examples.
[0155] As taxas de decomposição mensais para as composições farmacêuticas ou formulações da invenção podem ser abaixo de 5% ao mês, durante 12 semanas, o que significa que a função da protease de BoNT de cadeia dupla permanece estável à temperatura de 25°C por pelo menos 12 semanas.[0155] Monthly decomposition rates for pharmaceutical compositions or formulations of the invention can be below 5% per month for 12 weeks, which means that double-chain BoNT protease function remains stable at 25°C for at least 12 weeks.
[0156] As composições farmacêuticas da presente invenção podem ser armazenadas na forma seca a vácuo, liofilizada, em recipientes sob pressão de vácuo, ou como líquidos estáveis. Antes da liofilização, a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla pode ser combinada com excipientes farmaceuticamente aceitáveis, estabilizantes e/ou veículos, tais como, albumina. O material liofilizado pode ser reconstituído com uma solução salina ou água, de modo a criar uma solução ou composição contendo a proteína ativa de BoNT/A de cadeia dupla, a ser administrada a um paciente.[0156] The pharmaceutical compositions of the present invention can be stored in vacuum-dried, lyophilized form, in containers under vacuum pressure, or as stable liquids. Prior to lyophilization, the active double-chain BoNT/A protein can be combined with pharmaceutically acceptable excipients, stabilizers and/or vehicles such as albumin. The lyophilized material can be reconstituted with saline or water to create a solution or composition containing double-chain BoNT/A active protein to be administered to a patient.
[0157] Neste contexto, deve ser distinguido para a presente invenção, a diferença entre os compostos auxiliares, isto é, os compostos que não contribuem para os efeitos deduzidos pelo composto da presente invenção após a aplicação da composição para sua desejada finalidade, e adicionais ingredientes, isto é, os compostos que contribuem com um efeito posterior ou que modulam o efeito do composto da presente invenção. Diluentes adequados e/ou veículos dependem da finalidade para a qual a composição deverá ser usada, como, também, dos outros ingredientes. Um especialista versado na técnica pode determinar esses adequados diluentes e/ou veículos sem quaisquer dificuldades.[0157] In this context, it should be distinguished for the present invention, the difference between the auxiliary compounds, that is, the compounds that do not contribute to the effects elicited by the compound of the present invention after applying the composition for its desired purpose, and additional ingredients, i.e., compounds that contribute an aftereffect or that modulate the effect of the compound of the present invention. Suitable diluents and/or carriers depend on the purpose for which the composition is to be used, as well as the other ingredients. A person skilled in the art can determine such suitable diluents and/or vehicles without any difficulties.
[0158] O(s) veículo(s) deve(m) ser aceitável(is), no sentido de ser(em) compatível(is) com os outros ingredientes da formulação, e não ser(em) prejudicial(is) ao receptor do(s) mesmo(s). O veículo farmacêutico empregado pode incluir um sólido, um gel ou um líquido. Exemplos de veículos sólidos incluem lactose, magnésia, sacarose, talco, gelatina, ágar, pectina, acácia, estearato de magnésio, ácido esteárico, e similares. Exemplos de veículos líquidos incluem solução salina tamponada com fosfato, xarope, óleo, água, emulsões, diversos tipos de agentes umectantes, e similares. De maneira similar, o veículo ou diluente pode incluir material de retardamento de tempo, bem conhecido no segmento da técnica, tal como, monoestearato de glicerila ou diestearato de glicerila, usados isoladamente ou junto com uma cera. Os referidos adequados veículos compreendem esses mencionados acima e outros já bem conhecidos na técnica, ver, por exemplo, a publicação Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pensilvânia.[0158] The vehicle(s) must be acceptable, in the sense of being compatible with the other ingredients of the formulation, and not being harmful to the receiver(s) of the same(s). The pharmaceutical carrier employed can include a solid, a gel or a liquid. Examples of solid carriers include lactose, magnesia, sucrose, talc, gelatin, agar, pectin, acacia, magnesium stearate, stearic acid, and the like. Examples of liquid carriers include phosphate buffered saline, syrup, oil, water, emulsions, various types of wetting agents, and the like. Similarly, the carrier or diluent may include time delay material well known in the art, such as glyceryl monostearate or glyceryl distearate, used alone or together with a wax. Said suitable carriers include those mentioned above and others well known in the art, see, for example, Remington's Pharmaceutical Sciences publication, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania.
[0159] O(s) diluente(s) é/são selecionado(s) de modo a não afetar a atividade biológica da combinação. Exemplos de tais diluentes incluem água destilada, solução salina fisiológica, soluções de Ringer, solução de dextrose, e solução de Hank; além disso, a composição ou formulação farmacêutica pode também incluir outros veículos, adjuvantes ou estabilizantes não tóxicos, não terapêuticos, não imunogênicos, e similares.[0159] The diluent(s) is/are selected so as not to affect the biological activity of the combination. Examples of such diluents include distilled water, physiological saline, Ringer's solutions, dextrose solution, and Hank's solution; in addition, the pharmaceutical composition or formulation may also include other non-toxic, non-therapeutic, non-immunogenic carriers, adjuvants or stabilizers, and the like.
[0160] Em um aspecto, uma composição farmacêutica conforme aqui usada, compreende a neurotoxina biologicamente ativa obtida pelo método descrito na presente invenção (isto é, BoNT/A ativa de cadeia dupla) e, opcionalmente, um ou mais veículos farmaceuticamente aceitáveis. A neurotoxina ativa pode estar presente na forma líquida ou liofilizada. Em um aspecto, o dito composto pode estar presente juntamente com glicerol, estabilizantes de proteína (por exemplo, albumina de soro humano (HSA, do inglês, human serum albumin)), ou estabilizantes não proteicos, tais como, polivinilpirrolidona ou ácido hialurônico. Em um aspecto, a composição farmacêutica é administrada pela via tópica. Convencionalmente, a administração da droga é pela via intramuscular ou subcutânea (tipicamente, próximo das glândulas sebáceas). Entretanto, dependendo da natureza e do modo de ação de um composto, a composição farmacêutica pode ser administrada também por outras vias. O polipeptídeo de neurotoxina de cadeia dupla é o ingrediente ativo da composição e, em um aspecto, é administrado em formas de dosagem convencionais, preparado mediante combinação da droga com veículos farmacêuticos padrões, de acordo com procedimentos convencionais. Esses procedimentos podem envolver mistura, granulação e compressão, ou dissolução dos ingredientes, caso apropriado, na desejada preparação. Deve ser observado que a forma e a característica do veículo ou diluente farmaceuticamente aceitável é ditado pela quantidade do ingrediente ativo que é para ser combinado, com a via de administração e outras variáveis bem conhecidas.[0160] In one aspect, a pharmaceutical composition as used herein, comprises the biologically active neurotoxin obtained by the method described in the present invention (i.e. double chain active BoNT/A) and, optionally, one or more pharmaceutically acceptable carriers. The active neurotoxin can be present in liquid or lyophilized form. In one aspect, said compound may be present together with glycerol, protein stabilizers (e.g., human serum albumin (HSA)), or non-protein stabilizers, such as polyvinylpyrrolidone or hyaluronic acid. In one aspect, the pharmaceutical composition is administered topically. Conventionally, drug administration is by the intramuscular or subcutaneous route (typically, close to the sebaceous glands). However, depending on the nature and mode of action of a compound, the pharmaceutical composition can be administered by other routes as well. The double-chain neurotoxin polypeptide is the active ingredient of the composition and, in one aspect, is administered in conventional dosage forms, prepared by combining the drug with standard pharmaceutical carriers in accordance with conventional procedures. These procedures may involve mixing, granulating and compressing, or dissolving the ingredients, if appropriate, into the desired preparation. It should be noted that the form and character of the pharmaceutically acceptable carrier or diluent is dictated by the amount of active ingredient which is to be combined, the route of administration and other well known variables.
[0161] Uma dose terapeuticamente efetiva se refere a uma quantidade do composto, a neurotoxina, a ser usado na composição farmacêutica conforme a presente invenção, que previne, melhora ou trata os sintomas que acompanham uma doença ou condição doentia referida na presente descrição. A eficácia terapêutica e a toxicidade do composto podem ser determinadas por meio de procedimentos farmacêuticos padrões, em culturas de células ou em animais usados em experimentos, por exemplo, ED50 (a dose terapeuticamente eficaz em 50% da população), e LD50 (a dose letal para 50% da população). A proporção da dose entre os efeitos terapêuticos e tóxicos é o índice terapêutico, que pode ser expresso como uma proporção, LD50/ED50.[0161] A therapeutically effective dose refers to an amount of the compound, the neurotoxin, to be used in the pharmaceutical composition according to the present invention, which prevents, improves or treats the symptoms accompanying a disease or diseased condition referred to in the present description. The therapeutic efficacy and toxicity of the compound can be determined using standard pharmaceutical procedures, in cell cultures or in animals used in experiments, for example, ED50 (the therapeutically effective dose in 50% of the population), and LD50 (the dose lethal to 50% of the population). The dose ratio between therapeutic and toxic effects is the therapeutic index, which can be expressed as a ratio, LD50/ED50.
[0162] O regime de dosagem será determinado pelo médico atendente e por outros fatores clínicos. Como é bem conhecido na técnica medicinal, as dosagens para qualquer paciente dependem de diversos fatores, incluindo o tamanho do paciente, a área superficial do corpo, a idade, o composto específico a ser administrado, o sexo, o tempo e a via de administração, o estado de saúde geral, e outros medicamentos que estão sendo administrados concomitantemente. O progresso pode ser monitorado através de avaliação periódica. As composições e formulações farmacêuticas aqui referidas são administradas pelo menos uma vez, a fim de tratar, melhorar ou prevenir uma doença ou condição doentia indicada na presente descrição. No entanto, as ditas composições farmacêuticas podem ser administradas mais de uma vez.[0162] The dosage regimen will be determined by the attending physician and other clinical factors. As is well known in the medical arts, dosages for any given patient are dependent on a number of factors, including the patient's size, body surface area, age, the specific compound being administered, gender, time and route of administration. , general health status, and other medications that are being administered concurrently. Progress can be monitored through periodic assessment. The pharmaceutical compositions and formulations referred to herein are administered at least once in order to treat, ameliorate or prevent a disease or diseased condition indicated in the present description. However, said pharmaceutical compositions can be administered more than once.
[0163] Conforme aqui descrito, as proteínas ativas de BoNT/A de cadeia dupla, de acordo com a invenção, e as composições e composições farmacêuticas líquidas das mesmas, podem ser usadas em terapia. Adequadas terapias podem incluir tratamentos cosméticos e métodos de tratamento médico.[0163] As described herein, the active double-chain BoNT/A proteins according to the invention, and compositions and liquid pharmaceutical compositions thereof, can be used in therapy. Appropriate therapies may include cosmetic treatments and medical treatment methods.
[0164] Em um adicional aspecto da invenção, a acima mencionada composição é um medicamento ou uma composição cosmética. Em um aspecto, o dito medicamento compreendendo a neurotoxina biologicamente ativa (isto é, a BoNT/A ativa de cadeia dupla) pode ser usado para prevenção e/ou tratamento de pelo menos uma das seguintes doenças e distúrbios: força muscular voluntária, distonia focal, incluindo distonia cervical, distonia craniana, e blefaroespasmo essencial benigno, espasmo hemifacial, e espasticidade focal, distúrbios gastrintestinais, hiperidrose, e correção cosmética de rugas; em um adicional aspecto, também, blefaroespasmo, distonia oromandibular, do tipo abertura de mandíbula, tipo fechamento de mandíbula, bruxismo, síndrome de Meige, distonia lingual, apraxia da pálpebra, distonia de abertura cervical, antecolo, retrocolo, laterocolo, torcicolo, distonia faríngea, distonia laríngea, distonia espasmódica do tipo adutora, distonia espasmódica do tipo abdutora, dispneia espasmódica, distonia de membros, distonia do braço, distonia específica de tarefas, câimbra de escritor, câimbra de músico, câimbra de golfista, distonia da perna, adução da coxa, flexão do joelho por abdução da coxa, distensão do joelho, torção do tornozelo, distensão do tornozelo, equinovarus (pé torto), distonia por deformação do pé, dedo do pé estriado, flexão de dedo do pé, distensão de dedo do pé, distonia axial, síndrome de Pisa, distonia de dançarino de barriga, distonia segmentar, hemidistonia, distonia generalizada, distonia de Lubag, distonia em degeneração corticobasal, distonia tardia, distonia na ataxia espinho-cerebelar, distonia em doença de Parkinson, distonia em doença de Huntington, distonia em doença de Hallervorden Spatz, discinesia dopa-induzida/distonia dopa-induzida, discinesia tardia/distonia tardia, discinesia paroxística, discinesias/distonias, mioclonia palatal induzida com ação cinesiogênica ou não cinesiogênica, mioquimia mioclônica, rigidez, câimbra muscular benigna, tremor de queixo hereditário, atividade muscular da mandíbula paradoxal, espasmos hemimastigatórios, miopatia hipertrófica branquial, hipertrofia masetérica, hipertrofia anterior tibial, nistagmo, paralisia do olhar com oscilopsia supranuclear, epilepsia, parcial ou contínua, planejamento de operação de torcicolo espasmódico, paralisia abdutora de corda vocal, disforia mutacional recalcitrante, disfunção de esfíncter esofágico superior, granuloma de prega vocal, síndrome do gaguejo de Gilles de la Tourette, mioclonia do ouvido médio, fechamento protetor da laringe, pós-laringectomia, insuficiência da fala, ptose protetor, disfunção de Odii de entrópio de esfíncter, pseudoacalasia, nonachalsia, distúrbios motores esofágicos, vaginismo, tremor pós-operatório de imobilização, disfunção da bexiga, dissinergia de esfíncter do detrusor, espasmo de esfíncter da bexiga, espasmo hemifacial, discinesias de reinervação, uso cosmético de pés de papo, assimetrias faciais de franzimento de testa, covinhas no elevador do lábio inferior, síndrome da pessoa rígida, hiperplasia tetânica da próstata, adipositas, tratamento infantil de estrabismo por paralisia cerebral, com mistura concomitante paralítica, após cirurgia de descolamento de retina, após cirurgia de catarata, em estrabismo de afacia miosítica, estrabismo miopático, desvio dissociado vertical como adjunto à cirurgia de estrabismo, esotropia, exotropia, acalasia, fissuras anais, hiperatividade de glândula exócrina, síndrome de Frey, síndrome de Lágrimas de Crocodilo, hiperidrose, rinorreia axilar palmo-plantar, hipersalivação relativa em derrames, em doença de Parkinson, em condições espásticas de esclerose amiotrófica lateral, em processos autoimunes de encefalite e mielite, esclerose múltipla, mielite transversa, síndrome de Devic, infecções virais, infecções bacterianas, infecções parasíticas, infecções causadas por fungos, em enfarte hemisférico causado por síndrome postapoplética de paraparesia espástica hereditária, enfarte tronco-cerebral, enfarte da medula espinhal, enxaqueca, em trauma do sistema nervoso central, lesões hemisféricas, lesões tronco-cerebrais, lesão da medula espinhal, na hemorragia do sistema nervoso central, hemorragia intracerebral, hemorragia subaracnóide, hemorragia subdural, hemorragia intraespinhal, em neoplasias, tumores hemisféricos, tumores tronco-cerebrais, tumores da medula espinhal, em ocasiões de ronco (documento de patente WO 2000/033863). Para maiores detalhes e sintomas, ver, por exemplo, o artigo de Jost, 2007, Drugs 67(5), 669 ou o artigo de Dressier, 2000, Botulinum Toxin Therapy, Thieme Verlag, Stuttgart, N. York.[0164] In a further aspect of the invention, the above-mentioned composition is a medicine or a cosmetic composition. In one aspect, said medicament comprising the biologically active neurotoxin (i.e. the double chain active BoNT/A) can be used for prevention and/or treatment of at least one of the following diseases and disorders: voluntary muscle strength, focal dystonia , including cervical dystonia, cranial dystonia, and benign essential blepharospasm, hemifacial spasm, and focal spasticity, gastrointestinal disorders, hyperhidrosis, and cosmetic correction of wrinkles; in a further aspect, also, blepharospasm, oromandibular dystonia, jaw opening type, jaw closing type, bruxism, Meige syndrome, lingual dystonia, eyelid apraxia, cervical opening dystonia, antecollis, retrocollis, laterocollis, torticollis, dystonia pharyngeal dystonia, laryngeal dystonia, adductor-type spasmodic dystonia, abductor-type spasmodic dystonia, spasmodic dyspnoea, limb dystonia, arm dystonia, task-specific dystonia, writer's cramp, musician's cramp, golfer's cramp, leg dystonia, adduction thigh, knee flexion by thigh abduction, knee strain, ankle sprain, ankle strain, equinovarus (clubfoot), foot strain dystonia, striated toe, toe flexion, toe strain foot, axial dystonia, Pisa syndrome, belly dancer dystonia, segmental dystonia, hemidystonia, generalized dystonia, Lubag dystonia, dystonia in corticobasal degeneration, tardive dystonia, dystonia in spinocerebellar ataxia, dystonia in Parkinson's disease, dystonia in Huntington's disease, dystonia in Hallervorden Spatz disease, dopa-induced dyskinesia/dopa-induced dystonia, tardive dyskinesia/tardive dystonia, paroxysmal dyskinesia, dyskinesias/dystonias, induced palatal myoclonus with kinesiogenic or non-kinesiogenic action, myoclonic myokymia, rigidity, cramp benign muscularis, hereditary chin tremor, paradoxical jaw muscle activity, hemimasticatory spasms, branchial hypertrophic myopathy, maseteric hypertrophy, anterior tibial hypertrophy, nystagmus, gaze palsy with supranuclear oscillopsia, epilepsy, partial or continuous, spasmodic torticollis operation planning, abductor vocal cord paralysis, recalcitrant mutational dysphoria, upper esophageal sphincter dysfunction, vocal fold granuloma, Gilles de la Tourette's stuttering syndrome, middle ear myoclonus, protective laryngeal closure, post-laryngectomy, speech impairment, protective ptosis , sphincter entropion Odii dysfunction, pseudoachalasia, nonachalsia, esophageal motor disorders, vaginismus, postoperative immobilization tremor, bladder dysfunction, detrusor sphincter dyssynergia, bladder sphincter spasm, hemifacial spasm, reinnervation dyskinesias, use scrotum cosmetic, facial asymmetries of frowning, dimples in the lower lip elevator, rigid person syndrome, tetanic hyperplasia of the prostate, adiposities, treatment of children with strabismus due to cerebral palsy, with concomitant paralytic mixture, after detachment surgery retina, after cataract surgery, in strabismus from myositic aphacia, myopathic strabismus, vertical dissociated shunt as an adjunct to strabismus surgery, esotropia, exotropia, achalasia, anal fissures, exocrine gland hyperactivity, Frey's syndrome, Crocodile Tears syndrome, hyperhidrosis, palmoplantar axillary rhinorrhea, relative hypersalivation in strokes, in Parkinson's disease, in spastic conditions of amyotrophic lateral sclerosis, in autoimmune processes of encephalitis and myelitis, multiple sclerosis, transverse myelitis, Devic's syndrome, viral infections, bacterial infections, parasitic infections, infections caused by fungi, in hemispheric infarction caused by postapoplectic syndrome of hereditary spastic paraparesis, brainstem infarction, spinal cord infarction, migraine, in central nervous system trauma, hemispheric lesions, brainstem lesions, spinal cord injury spinal, in central nervous system haemorrhage, intracerebral haemorrhage, subarachnoid haemorrhage, subdural haemorrhage, intraspinal haemorrhage, in neoplasms, hemispheric tumours, brainstem tumours, spinal cord tumours, in cases of snoring (patent document WO 2000/033863) . For more details and symptoms, see, for example, the article by Jost, 2007, Drugs 67(5), 669 or the article by Dressier, 2000, Botulinum Toxin Therapy, Thieme Verlag, Stuttgart, N. York.
[0165] Em outro aspecto da invenção, a composição é uma composição cosmética que pode ser formulada conforme descrito para a composição farmacêutica acima. Para uma composição cosmética, é do mesmo modo objetivado que o composto da presente invenção, em um aspecto, seja usado numa forma substancialmente pura. As composições cosméticas, em um adicional aspecto, devem ser aplicadas pela via intramuscular. Ainda em outro aspecto da invenção, as composições cosméticas compreendendo a neurotoxina podem ser formuladas na forma de uma solução antirrugas.[0165] In another aspect of the invention, the composition is a cosmetic composition that can be formulated as described for the pharmaceutical composition above. For a cosmetic composition, it is likewise intended that the compound of the present invention, in one aspect, be used in a substantially pure form. Cosmetic compositions, in a further aspect, must be applied intramuscularly. In yet another aspect of the invention, cosmetic compositions comprising the neurotoxin can be formulated as an anti-wrinkle solution.
[0166] Todas as referências citadas na presente descrição são aqui incorporadas por referência, com relação ao inteiro teor da divulgação e ao teor da divulgação especificamente mencionado na presente descrição. Legendas para as SEQ ID NOs - SEQ ID NO: 1: BoNT/A de ATCC 3502, Genbank acc. "AAA23262"; - SEQ ID NO: 2: Espiral de Ativação de BoNT/A1; - SEQ ID NO: 3: Espiral de Ativação de BoNT/A2/A6; - SEQ ID NO: 4: Espiral de Ativação de BoNT/A3; - SEQ ID NO: 5: Espiral de Ativação de BoNT/A3; - SEQ ID NO: 6: Espiral de Ativação de BoNT/A4; - SEQ ID NO: 7: Espiral de Ativação de BoNT/A5; - SEQ ID NO: 8: Polipeptídeo proteoliticamente ativo derivado de uma cepa de Clostridium botulinum, ATCC 3502, Acesso GenBank No: "CAL82988.1", omitindo 248 resíduos de aminoácidos de terminal-N; - SEQ ID NO: 9: Polipeptídeo proteoliticamente inativo derivado de uma cepa de Clostridium botulinum, ATCC 3502, Acesso GenBank No: "CAL82988.1"; - SEQ ID NO: 10: Sequência de ácido nucleico que codifica a SEQ ID NO: 8; - SEQ ID NO: 11: Sequência de ácido nucleico que codifica a SEQ ID NO: 9; - SEQ ID NO: 12: Sequência de aminoácido " Streptag"; - SEQ ID NO: 13: Espiral de Ativação de BoNT/A7; - SEQ ID NO: 14: Espiral de Ativação de BoNT/A8; - SEQ ID NO: 15: Sequência de aminoácido derivada do subsorotipo A1 de neurotoxina botulínica, de cadeia única, recombinante e catiônica (mrBoNT/A1).[0166] All references cited in the present description are hereby incorporated by reference, with respect to the entire content of the disclosure and the content of the disclosure specifically mentioned in the present description. Legends for SEQ ID NOs - SEQ ID NO: 1: BoNT/A from ATCC 3502, Genbank acc. "AAA23262"; - SEQ ID NO: 2: BoNT/A1 Activation Coil; - SEQ ID NO: 3: BoNT/A2/A6 Activation Coil; - SEQ ID NO: 4: BoNT/A3 Activation Coil; - SEQ ID NO: 5: BoNT/A3 Activation Coil; - SEQ ID NO: 6: BoNT/A4 Activation Coil; - SEQ ID NO: 7: BoNT/A5 Activation Coil; - SEQ ID NO: 8: Proteolytically active polypeptide derived from a strain of Clostridium botulinum, ATCC 3502, GenBank Accession No: "CAL82988.1", omitting 248 N-terminal amino acid residues; - SEQ ID NO: 9: Proteolytically inactive polypeptide derived from a strain of Clostridium botulinum, ATCC 3502, GenBank Accession No: "CAL82988.1"; - SEQ ID NO: 10: Nucleic acid sequence encoding SEQ ID NO: 8; - SEQ ID NO: 11: Nucleic acid sequence encoding SEQ ID NO: 9; - SEQ ID NO: 12: "Streptag" amino acid sequence; - SEQ ID NO: 13: BoNT/A7 Activation Coil; - SEQ ID NO: 14: BoNT/A8 Activation Coil; - SEQ ID NO: 15: Amino acid sequence derived from the subserotype A1 of botulinum neurotoxin, single chain, recombinant and cationic (mrBoNT/A1).
[0167] Figura 1: Perfis de eluição de coluna de Fenila de Alto Desempenho (PhHP), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0167] Figure 1: Elution profiles of High Performance Phenyl (PhHP) column, in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0168] Figura 2: Perfis de eluição de coluna de Fenila de Fluxo Rápido, de Alta Substituição (PhFF-Hi), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0168] Figure 2: Column elution profiles of Phenyl Fast Flow, High Substitution (PhFF-Hi), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line ).
[0169] Figura 3: Perfis de eluição de coluna de Butila de Alto Desempenho (BuHP), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0169] Figure 3: Elution profiles of High Performance Butyl column (BuHP), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0170] Figura 4: Perfis de eluição de coluna de Sulfopropila de Alto Desempenho (SPHP), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0170] Figure 4: Elution profiles of High Performance Sulfopropyl column (SPHP), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0171] Figura 5: Perfis de eluição de coluna de Sulfopropila de Fluxo Rápido (SPFF), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0171] Figure 5: Elution profiles of Sulfopropyl Fast Flow (SPFF) column, in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0172] Figura 6: Perfis de eluição de coluna de Carboximetila de Fluxo Rápido (CMFF), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0172] Figure 6: Elution profiles from the Fast Flow Carboxymethyl column (CMFF), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0173] Figura 7: Perfis de eluição de coluna de Amina Quaternária de Alto Desempenho (QHP), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0173] Figure 7: High Performance Quaternary Amine (QHP) column elution profiles, in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0174] Figura 8: Perfis de eluição de coluna de Amina Quaternária de Fluxo Rápido (QFF), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0174] Figure 8: Column elution profiles of Quaternary Amine Fast Flow (QFF), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0175] Figura 9: Perfis de eluição de coluna de Dietilaminopropila (DEAP, “ANX”), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0175] Figure 9: Diethylaminopropyl column elution profiles (DEAP, "ANX"), in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0176] Figura 10: Perfis de eluição de coluna de Dietilaminoetila (DEAE), em que a separação da Lys-C (A405 - barras) da BoNT/A foi verificada (A280 - linha pontilhada).[0176] Figure 10: Diethylaminoethyl (DEAE) column elution profiles, in which the separation of Lys-C (A405 - bars) from BoNT/A was verified (A280 - dotted line).
[0177] Figura 11: Remoção da Lys-C de rBoNT/A1 por Cromatografia de Interação Hidrofóbica (HIC) de coluna de Fenila de Alto Desempenho (HP). As frações tomadas da etapa de polimento de HIC PhHP foram analisadas por SDS-PAGE (no topo). A BoNT/A1 recombinante apresentou um peso molecular de ~149 kiloDaltons (kDa) e os marcadores de peso molecular (Benchmark) são rotulados em kDa. Amostras das mesmas frações foram também testadas em ensaio colorimétrico de Lys-C (na base), onde a clivagem do substrato libera um cromóforo amarelo (na caixa preta).[0177] Figure 11: Removal of Lys-C from rBoNT/A1 by Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) from a High Performance Phenyl (HP) column. Fractions taken from the HIC PhHP polishing step were analyzed by SDS-PAGE (top). Recombinant BoNT/A1 had a molecular weight of ~149 kiloDaltons (kDa) and molecular weight markers (Benchmark) are labeled in kDa. Samples from the same fractions were also tested in a colorimetric Lys-C assay (bottom), where substrate cleavage releases a yellow chromophore (black box).
[0178] Figura 12: Remoção da Lys-C de rBoNT/A2(0) por Cromatografia de Interação Hidrofóbica (HIC) de coluna de Fenila de Alto Desempenho (HP). As frações tomadas da etapa de polimento de HIC Fenila HP foram analisadas por SDS-PAGE (no topo). A BoNT/A2(0) recombinante apresentou um peso molecular de ~149 kDa e os marcadores de peso molecular (Benchmark) são rotulados em kDa. Amostras das mesmas frações foram também testadas em ensaio colorimétrico de Lys-C (na base), onde a clivagem do substrato libera um cromóforo amarelo (na caixa preta).[0178] Figure 12: Removal of Lys-C from rBoNT/A2(0) by Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) from a High Performance Phenyl (HP) column. Fractions taken from the HIC Phenyl HP polishing step were analyzed by SDS-PAGE (top). Recombinant BoNT/A2(0) had a molecular weight of ~149 kDa and molecular weight markers (Benchmark) are labeled in kDa. Samples from the same fractions were also tested in a colorimetric Lys-C assay (bottom), where substrate cleavage releases a yellow chromophore (black box).
[0179] Figura 13: Remoção da Lys-C de rBoNT/A5(0) por Cromatografia de Interação Hidrofóbica (HIC) de coluna de Fenila de Alto Desempenho (HP). As frações tomadas da etapa de polimento de HIC Fenila HP foram analisadas por SDS-PAGE (no topo). A BoNT/A5(0) recombinante apresentou um peso molecular de ~149 kDa e os marcadores de peso molecular (do inglês, Benchmark) são rotulados em kDa. Amostras das mesmas frações foram também testadas em ensaio colorimétrico de Lys-C (na base), onde a clivagem do substrato libera um cromóforo amarelo (na caixa preta).[0179] Figure 13: Removal of Lys-C from rBoNT/A5(0) by Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) from a High Performance Phenyl (HP) column. Fractions taken from the HIC Phenyl HP polishing step were analyzed by SDS-PAGE (top). Recombinant BoNT/A5(0) had a molecular weight of ~149 kDa and the molecular weight markers (Benchmark) are labeled in kDa. Samples from the same fractions were also tested in a colorimetric Lys-C assay (bottom), where substrate cleavage releases a yellow chromophore (black box).
[0180] Figura 14: Remoção da Lys-C de rBoNT/A6(0) por Cromatografia de Interação Hidrofóbica (HIC) de coluna de Fenila de Alto Desempenho (HP). As frações tomadas da etapa de polimento de HIC Fenila HP foram analisadas por SDS-PAGE (no topo). A BoNT/A6(0) recombinante apresentou um peso molecular de ~149 kDa e os marcadores de peso molecular (Benchmark) são rotulados em kDa. Amostras das mesmas frações foram também testadas em ensaio colorimétrico de Lys-C (na base), onde a clivagem do substrato libera um cromóforo amarelo (na caixa preta).[0180] Figure 14: Removal of Lys-C from rBoNT/A6(0) by Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) from a High Performance Phenyl (HP) column. Fractions taken from the HIC Phenyl HP polishing step were analyzed by SDS-PAGE (top). Recombinant BoNT/A6(0) had a molecular weight of ~149 kDa and molecular weight markers (Benchmark) are labeled in kDa. Samples from the same fractions were also tested in a colorimetric Lys-C assay (bottom), where substrate cleavage releases a yellow chromophore (black box).
[0181] Figura 15: Remoção da Lys-C de rBoNT/A1 por Cromatografia de Interação Hidrofóbica (HIC) de coluna de Butila de Alto Desempenho (HP). As frações tomadas da etapa de polimento de HIC Butila HP foram analisadas por SDS-PAGE (no topo). A BoNT/A1 recombinante apresentou um peso molecular de ~149 kDa e os marcadores de peso molecular (Benchmark) são rotulados em kDa. Amostras das mesmas frações foram também testadas em ensaio colorimétrico de Lys-C (na base), onde a clivagem do substrato libera um cromóforo amarelo (na caixa preta).[0181] Figure 15: Removal of Lys-C from rBoNT/A1 by Hydrophobic Interaction Chromatography (HIC) from a High Performance Butyl (HP) column. Fractions taken from the HIC Butyl HP polishing step were analyzed by SDS-PAGE (top). Recombinant BoNT/A1 had a molecular weight of ~149 kDa and molecular weight markers (Benchmark) are labeled in kDa. Samples from the same fractions were also tested in a colorimetric Lys-C assay (bottom), where substrate cleavage releases a yellow chromophore (black box).
[0182] Uma única colônia de BoNT/A transformada em células BLR (DE3) é usada para inocular um frasco cônico de 250 mL, contendo 100 mL do meio Terrific Broth (mTB), suplementado com 0,2% de glicosamina e 30 μg/mL de canamicina. Este método poderia ser igualmente aplicável em caso de se usar um grânulo/pérola de Microbank, ou matéria-prima de glicerol (10-100 μL) para inoculação do frasco.[0182] A single colony of BoNT/A transformed into BLR cells (DE3) is used to inoculate a 250 mL conical flask containing 100 mL of Terrific Broth medium (mTB), supplemented with 0.2% glucosamine and 30 μg /ml of kanamycin. This method could be equally applicable in case of using a Microbank granule/bead, or glycerol raw material (10-100 µL) for vial inoculation.
[0183] O frasco é incubado por 16 horas à temperatura de 37°C com agitação de 250 rpm. Em seguida, 10 mL dessa cultura de partida são usados para inocular frascos cônicos de 2 L, cada frasco contendo 1 L, suplementado com 0,2% de glicosamina e 30 μg/mL de canamicina. As células foram cultivadas à temperatura de 37°C por 2 horas, com agitação em 250 rpm, até que um OD600 de 0,5 seja alcançado. Nesse ponto, a temperatura da cultura é baixada para 16°C. Depois de 1 hora, as células são induzidas para expressar a BoNT/A, mediante adição de IPTG 1 mM, durante 20 horas. A seguir, as células são coletadas por meio de centrifugação, durante 20 minutos à temperatura de 4°C, pesadas, e depois armazenadas à temperatura de - 20°C.[0183] The flask is incubated for 16 hours at a temperature of 37°C with agitation at 250 rpm. Then, 10 mL of this starter culture is used to inoculate 2 L conical flasks, each flask containing 1 L, supplemented with 0.2% glucosamine and 30 μg/mL kanamycin. Cells were cultured at 37°C for 2 hours, with agitation at 250 rpm, until an OD600 of 0.5 was reached. At this point, the temperature of the culture is lowered to 16°C. After 1 hour, cells are induced to express BoNT/A by addition of 1 mM IPTG for 20 hours. Next, the cells are collected by means of centrifugation, during 20 minutes at a temperature of 4°C, weighed, and then stored at a temperature of -20°C.
[0184] Pastas de células de expressão de rBoNT/A são descongeladas à temperatura ambiente e novamente colocadas em suspensão mediante pipetagem em 3 mL de tampão de resuspensão de Tris-NaCl por grama de célula suplementada com 10 μ L de benzonase. As células são lisadas por sonicação, em 100W - 10x 30s (em operação) + 45 s (sem operação). O lisato é centrifugado a 4000x g, durante 1 hora, à temperatura de 4°C, para se obter a BoNT/A solúvel no sobrenadante.[0184] Pastes of rBoNT/A expression cells are thawed at room temperature and resuspended by pipetting in 3 mL of Tris-NaCl resuspension buffer per gram of cell supplemented with 10 μL of benzonase. Cells are lysed by sonication, at 100W - 10x 30s (in operation) + 45 s (no operation). The lysate is centrifuged at 4000x g for 1 hour at 4°C to obtain soluble BoNT/A in the supernatant.
[0185] Uma amostra (50 μL) de lisato de BoNT/A diluída ou BSA padrão é adicionada a cadinhos descartáveis de 1 mL. Em seguida, 450 μL de reagente do Ensaio de Coomassie Bradford são adicionados a cada cadinho e deixados incubar à temperatura ambiente por 10 minutos, antes da leitura de A600. Os valores obtidos para os padrões de BSA são usados para determinar a quantidade de proteína nas amostras de lisato.[0185] A sample (50 μL) of diluted BoNT/A lysate or standard BSA is added to 1 mL disposable crucibles. Next, 450 µL of Coomassie Bradford Assay reagent is added to each crucible and allowed to incubate at room temperature for 10 minutes before reading the A600. The values obtained for the BSA standards are used to determine the amount of protein in the lysate samples.
[0186] Uma amostra comercial de proteína de BoNT/A adquirida da Metabiologics é usada para produzir padrões de SDS-PAGE. Amostras de SDS-PAGE das amostras de lisato provenientes das culturas de células expressas são então preparadas, para uma concentração conhecida de proteína total. Essas amostras são introduzidas em um gel de poliacrilamida e processadas a 220V por 50 minutos. Faixas de proteínas são eletrotransferidas por manchas para uma membrana de nitrocelulose, em um tampão de manchamento isento de metanol, com energia de 0,4 mA, por 1 hora. As membranas são bloqueadas por 1 hora com BSA 0,5%, em PBS-Tween 20 0,1%, e depois sondadas com um anticorpo contra BoNT/A por 1 hora. As manchas são posteriormente sondadas com um anticorpo conjugado secundário de HRP, desenvolvido com o substrato SuperSignal DuraWest, tendo imagem produzida usando um instrumento da Syngene Imaging.[0186] A commercial sample of BoNT/A protein purchased from Metabiologics is used to produce SDS-PAGE standards. SDS-PAGE samples of the lysate samples from the expressed cell cultures are then prepared to a known total protein concentration. These samples are placed in a polyacrylamide gel and processed at 220V for 50 minutes. Protein bands are electroblotted onto a nitrocellulose membrane in methanol-free staining buffer at 0.4 mA energy for 1 hour. Membranes are blocked for 1 hour with 0.5% BSA in PBS-0.1% Tween 20 and then probed with an antibody against BoNT/A for 1 hour. Blots are further probed with a secondary HRP-conjugated antibody developed with SuperSignal DuraWest substrate and imaged using a Syngene Imaging instrument.
[0187] Uma BoNT/A1 recombinante de cadeia única (0,5 mg/mL), dissolvida em tampão (Tris/HCl, 50 mM, pH 8,0, NaCl 125 mM) foi proteoliticamente ativada por meio da Lys-C (proporção de enzima:substrato de 1:500 a 1:2500), à temperatura de 37°C ou 4°C, por um período de 2-20 horas, antes de a reação ser inibida com AEBSF 0,4 mM, ou seja, cloridrato de fluoreto de (4-(2-aminoetil)benzenossulfonila, um específico inibidor de serina protease. Isso produz a forma de cadeia dupla madura da BoNT/A1, onde a cadeia pesada é ligada à cadeia leve por uma única ligação de dissulfeto (dados não mostrados).[0187] A single-chain recombinant BoNT/A1 (0.5 mg/mL), dissolved in buffer (Tris/HCl, 50 mM, pH 8.0, 125 mM NaCl) was proteolytically activated through Lys-C ( enzyme:substrate ratio from 1:500 to 1:2500), at 37°C or 4°C, for a period of 2-20 hours, before the reaction is inhibited with 0.4 mM AEBSF, i.e. , (4-(2-aminoethyl)benzenesulfonyl fluoride hydrochloride, a specific serine protease inhibitor. This produces the mature double-chain form of BoNT/A1, where the heavy chain is linked to the light chain by a single disulfide bond (data not shown).
[0188] O local de clivagem foi determinado para ser idêntico ao da proteína endógena por sequenciamento do terminal-N e espectrometria de massa, confirmando a Lys-C como sendo a enzima de ativação da escolha (dados não mostrados).[0188] The cleavage site was determined to be identical to that of the endogenous protein by N-terminal sequencing and mass spectrometry, confirming Lys-C as the activating enzyme of choice (data not shown).
[0189] Os testes de clivagem da endoproteinase Lys-C demonstraram que a Lys- C clivou a rBoNT/Al em concentrações bastante baixas e permaneceu ativa por um determinado período de dias (dados não mostrados).[0189] Lys-C endoproteinase cleavage tests demonstrated that Lys-C cleaved rBoNT/Al at very low concentrations and remained active for a certain period of days (data not shown).
[0190] Usando a sequência de proteína primária de BoNT/A, as propriedades da BoNT/A e Lys-C foram investigadas (ver a Tabela 2). As propriedades previstas sugeriram que a Lys-C e a BoNT/A apresentam uma hidropaticidade média similar (valor GRAVY - Grand Average of Hydropathicity), mas, uma grande diferença de carga nos pH 4,5 e 8,0 (ver Tabela 2).Tabela 2: Propriedades Previstas de Lys-C e BoNT/A*GRAVY = hidropaticidade média por resíduo de uma molécula (um valor positivo indica uma molécula hidrofóbica).[0190] Using the primary protein sequence of BoNT/A, the properties of BoNT/A and Lys-C were investigated (see Table 2). The predicted properties suggested that Lys-C and BoNT/A have a similar mean hydropathicity (GRAVY value - Grand Average of Hydropathicity), but a large difference in charge at pH 4.5 and 8.0 (see Table 2) .Table 2: Predicted Properties of Lys-C and BoNT/A *GRAVY = average hydropathicity per residue of a molecule (a positive value indicates a hydrophobic molecule).
[0191] Com base apenas nessa informação, foi previsto que a cromatografia de troca de íons (IEX) pode separar a Lys-C da BoNT/A. Portanto, diversos meios cromatográficos de purificação, incluindo a cromatografia de IEX foram pesquisados (ver abaixo).[0191] Based on this information alone, it was predicted that ion exchange chromatography (IEX) can separate Lys-C from BoNT/A. Therefore, various chromatographic means of purification including IEX chromatography were investigated (see below).
[0192] Após a ativação de BoNT/A pela Lys-C, uma série de colunas de FPLC foi testada para polimento e remoção da Lys-C: - três colunas de cromatografia de interação hidrofóbica (HIC): Fenila de Alto Desempenho (PhHP), Fenila de Fluxo Rápido de Alta Substituição (PhFF-Hi), e Butila HP (BuHP) foram testadas com Tris e pH 8; - três colunas de cromatografia de troca de cátion (CEC): Sulfopropila de Alto Desempenho (SPHP), Sulfopropila de Fluxo Rápido (SPFF), e Carboximetila de Fluxo Rápido (CMFF) foram testadas com acetato de sódio e pH 4,5; e - quatro colunas de cromatografia de troca de anion (AEC): Amina Quaternária de Alto Desempenho (QHP), Amina Quaternária de Fluxo Rápido (QFF), Dietilaminopropila (DEAP, “ANX”), e Dietilaminoetila (DEAE) foram testadas com Tris e pH 8.[0192] After activation of BoNT/A by Lys-C, a series of FPLC columns were tested for polishing and removal of Lys-C: - three hydrophobic interaction chromatography (HIC) columns: High Performance Phenyl (PhHP ), High Substitution Fast Flow Phenyl (PhFF-Hi), and Butyl HP (BuHP) were tested with Tris and pH 8; - three cation exchange chromatography (CEC) columns: High Performance Sulfopropyl (SPHP), Fast Flow Sulfopropyl (SPFF), and Fast Flow Carboxymethyl (CMFF) were tested with sodium acetate and pH 4.5; and - four anion exchange chromatography (AEC) columns: High Performance Quaternary Amine (QHP), Fast Flow Quaternary Amine (QFF), Diethylaminopropyl (DEAP, “ANX”), and Diethylaminoethyl (DEAE) were tested with Tris and pH 8.
[0193] Tão logo uma amostra foi introduzida numa coluna, a coluna foi lavada com tampão para remover quaisquer moléculas não especificamente ligadas, antes de aplicar um gradiente de eluição linear de aumento ou diminuição de concentração do sal (HIC e CEC/AEC, respectivamente).[0193] As soon as a sample was introduced into a column, the column was washed with buffer to remove any non-specifically bound molecules, before applying a linear elution gradient of increasing or decreasing salt concentration (HIC and CEC/AEC, respectively ).
[0194] As condições reacionais e as etapas de purificação variam entre os diferentes tipos de colunas (ver a Tabela 3, abaixo).Tabela 3 - Seleção de condições para todas as colunas testadas para separação da Lys-C [0194] The reaction conditions and purification steps vary between the different types of columns (see Table 3, below). Table 3 - Selection of conditions for all columns tested for Lys-C separation
[0195] As figuras 1 a 10 mostram os perfis de eluição (A280) da proteína de BoNT/A1, a partir de diversas colunas cromatográficas (linhas pontilhadas). As diferentes condições reacionais e etapas de purificação usadas para as diferentes colunas explicam as diferentes escalas usadas.[0195] Figures 1 to 10 show the elution profiles (A280) of the BoNT/A1 protein, from different chromatographic columns (dotted lines). The different reaction conditions and purification steps used for the different columns explain the different scales used.
[0196] As frações coletadas durante o gradiente de eluição foram analisadas por meio de ensaio colorimétrico, para determinar a atividade da Lys-C.[0196] The fractions collected during the elution gradient were analyzed using a colorimetric assay to determine the activity of Lys-C.
[0197] Esse ensaio envolveu a clivagem de um substrato sem cor para produzir um cromóforo amarelo que pode ser detectado fotometricamente por absorção em luz de 405 nm (A405). Portanto, esse ensaio proporcionou um método simples para determinar se a Lys-C esteve presente em cada fração.[0197] This assay involved the cleavage of a colorless substrate to produce a yellow chromophore that can be detected photometrically by absorption in light at 405 nm (A405). Therefore, this assay provided a simple method to determine whether Lys-C was present in each fraction.
[0198] Cada fração de eluição foi analisada usando o dito ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C, e o A405 nm foi medido.[0198] Each elution fraction was analyzed using said Lys-C activity colorimetric assay, and the A405 nm was measured.
[0199] A quantidade (medida em termos de A405) de Lys-C em dada das frações de eluição é mostrada na forma de barras nas Figuras 1 a 10.[0199] The amount (measured in terms of A405) of Lys-C in given elution fractions is shown in the form of bars in Figures 1 to 10.
[0200] Ao comparar os dados de A405 e A280 (nos gráficos das figuras 1 a 10) foi possível deduzir qual/quais coluna(s) proporcionou/proporcionaram a melhor resolução (separação) da Lys-C da BoNT/A.[0200] By comparing the data from A405 and A280 (in the graphs of figures 1 to 10) it was possible to deduce which column(s) provided/provided the best resolution (separation) of Lys-C from BoNT/A.
[0201] Os diferentes grupos alquila/arila (Bu e Ph) das três colunas de HIC usadas proporcionaram diferentes ligantes, aos quais diversas proteínas puderam interagir mediante o efeito hidrofóbico. Essa interação é adicionalmente influenciada pela densidade (grau de substituição (Hi/Lo) e tamanho da pérola (FF/HP) desses grupos hidrofóbicos. Para as colunas de CEC, o pH da amostra é ajustado para um valor abaixo daquele do ponto isoelétrico (pI) da proteína alvo, de modo a obter uma carga global líquida positiva, a amostra sendo, assim, capaz de se ligar à coluna. Os diferentes ligantes presentes em cada tipo de coluna proporcionam diferentes densidades de carga e a interação com diferentes proteínas é também influenciada pela densidade do ligante. Essas variáveis similarmente se aplicam às colunas de AEC, onde diferentes grupos químicos exibem diferentes densidades de carga. Nesse caso, o pH da amostra é ajustado para um valor acima daquele do ponto isoelétrico (pI) da proteína alvo, de modo a obter uma carga global líquida negativa.[0201] The different alkyl/aryl groups (Bu and Ph) of the three HIC columns used provided different ligands, to which different proteins could interact through the hydrophobic effect. This interaction is further influenced by the density (degree of substitution (Hi/Lo) and bead size (FF/HP) of these hydrophobic groups. For CEC columns, the pH of the sample is adjusted to a value below that of the isoelectric point ( pI) of the target protein, in order to obtain an overall net positive charge, the sample being thus able to bind to the column. The different ligands present in each type of column provide different charge densities and the interaction with different proteins is also influenced by ligand density. These variables similarly apply to AEC columns, where different chemical groups exhibit different charge densities. In this case, the pH of the sample is adjusted to a value above that of the isoelectric point (pI) of the target protein , so as to obtain an overall negative net charge.
[0202] Os dados dos gráficos das figuras 1 a 10 são resumidos qualitativamente na Tabela 4.Tabela 4 - Resumo dos Dados de Resolução Qualitativa de Lys-C/BoNT *Resolução aparente de Lys-C com relação à rBoNT/A1: √√√ = Satisfatória; √√ = OK √ = Fraca a: Fenila de Alto Desempenho (PhHP), Fenila de Fluxo Rápido de Alta Substituição (PhFF-Hi), Butila HP (BuHP) b: Sulfopropila de Alto Desempenho (SPHP), Sulfopropila de Fluxo Rápido (SPFF), Carboximetila de Fluxo Rápido (CMFF), Amina Quaternária de Alto Desempenho (QHP), Amina Quaternária de Fluxo Rápido (QFF), Dietilaminopropila (DEAP, "ANX"), e Dietilaminoetila (DEAE).[0202] The data from the graphs in figures 1 to 10 are summarized qualitatively in Table 4. Table 4 - Summary of Qualitative Resolution Data of Lys-C/BoNT *Apparent resolution of Lys-C relative to rBoNT/A1: √√√ = Satisfactory; √√ = OK √ = Weak a: High Performance Phenyl (PhHP), High Substitution Fast Flow Phenyl (PhFF-Hi), HP Butyl (BuHP) b: High Performance Sulfopropyl (SPHP), Fast Flow Sulfopropyl ( SPFF), Fast Flow Carboxymethyl (CMFF), High Performance Quaternary Amine (QHP), Fast Flow Quaternary Amine (QFF), Diethylaminopropyl (DEAP, "ANX"), and Diethylaminoethyl (DEAE).
[0203] O sinal total de Lys-C em cada fração foi normalizado para o valor de A405 médio, a partir das últimas 5 frações da etapa cromatográfica. A partir daí, foi calculado o percentual de Lys-C presente nas frações de pico da proteína, para indicar o grau de separação de Lys-C da proteína, baseado nas frações de eluição (Tabela 5, % de Lys-C nas frações de pico da proteína (normalizada)).[0203] The total Lys-C signal in each fraction was normalized to the mean A405 value from the last 5 fractions of the chromatographic step. From there, the percentage of Lys-C present in the peak fractions of the protein was calculated, to indicate the degree of separation of Lys-C from the protein, based on the elution fractions (Table 5, % of Lys-C in the fractions of protein peak (normalized)).
[0204] Com relação à proteína alvo, é suposto que toda a molécula de BoNT/A é eluída sob o pico principal (isto é, 100% de recuperação); portanto, o grau de purificação pode ser expresso como o percentual de proteína total introduzida, que não é recuperada no pico principal (Tabela 5, % de Purificação).[0204] With respect to the target protein, it is assumed that the entire BoNT/A molecule is eluted under the main peak (ie 100% recovery); therefore, the degree of purification can be expressed as the percentage of total protein introduced, which is not recovered in the main peak (Table 5, % Purification).
[0205] Uma satisfatória separação de Lys-C de BoNT/A seria aquela visualizada com um baixo valor para o percentual de Lys-C nas frações de pico da proteína. A partir daí, parece que a CEC não é capaz de separar a Lys-C da BoNT/A1. A coluna de AEC de alto desempenho, isto é, a coluna QHP, mostrou alguma capacidade de separar a Lys-C da BoNT/A. Entretanto, foi significativamente menos eficaz do que as duas colunas de HIC de alto desempenho. Portanto, os resultados demonstram que ao se comparar itens similares, (isto é, desempenho padrão vs. desempenho padrão e alto desempenho vs. alto desempenho), as colunas de HIC mostraram uma aperfeiçoada resolução de Lys-C da BoNT/A1, com relação às colunas de CEC ou de AEC.[0205] A satisfactory separation of Lys-C from BoNT/A would be that visualized with a low value for the percentage of Lys-C in the protein peak fractions. From there, it appears that CEC is not able to separate Lys-C from BoNT/A1. The high performance AEC column, ie the QHP column, showed some ability to separate Lys-C from BoNT/A. However, it was significantly less effective than the two high performance HIC columns. Therefore, the results demonstrate that when comparing similar items, (ie, standard performance vs. standard performance and high performance vs. high performance), HIC columns showed improved BoNT/A1 Lys-C resolution, with respect to to the CEC or AEC columns.
[0206] As duas candidatas mais promissoras incluem a coluna de cromatografia de interação hidrofóbica (HIC), de PhHP e BuHP. De modo interessante, essas colunas utilizam grânulos/pérolas de alto desempenho.[0206] The two most promising candidates include the column hydrophobic interaction chromatography (HIC), PhHP and BuHP. Interestingly, these columns utilize high performance beads/beads.
[0207] A principal diferença entre alto desempenho, meio desempenho e outros desempenhos é relativa ao menor tamanho médio de partícula (34 μm vs. 90 μm) e um tamanho também mais uniforme (24-44 μm vs. 44-165 μm). Isso é consistente com as melhorias relatadas no desempenho com as colunas analíticas, que utilizam grânulos/pérolas de menor tamanho (tamanhos médios entre 3-30 μm) (GE Healthcare Handbooks, 11-0004-21 & 11-0012-69 e arquivos de dados 18-1172-87 AE & 18-1172-88 AD).Tabela 5 - Resumo Relativo ao Desempenho de Coluna [0207] The main difference between high performance, medium performance and other performances is related to the smaller average particle size (34 μm vs. 90 μm) and also a more uniform size (24-44 μm vs. 44-165 μm). This is consistent with the reported improvements in performance with analytical columns, which use smaller-sized beads/beads (average sizes between 3-30 µm) (GE Healthcare Handbooks, 11-0004-21 & 11-0012-69 and files from data 18-1172-87 AE & 18-1172-88 AD). Table 5 - Summary Relating to Column Performance
[0208] A coluna HIC PhHP foi escolhida como a etapa de polimento final para separar a Lys-C da BoNT/A (ver Exemplo 6, abaixo).[0208] The HIC PhHP column was chosen as the final polishing step to separate Lys-C from BoNT/A (see Example 6, below).
[0209] A rBoNT/A1 de cadeia única foi purificada por cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com butila de alto desempenho (Butila HP HIC) para captura, seguido de uma etapa intermediária de purificação, usando cromatografia de troca aniônica em sepharose, com amônio quaternário de alto desempenho (QHP AEC). Essa molécula foi depois incubada com 0,4 μg/mL de Lys-C, à temperatura de 37°C, por 2 horas, para produzir a cadeia dupla ativa.[0209] Single-chain rBoNT/A1 was purified by fast protein liquid chromatography (FPLC), using hydrophobic interaction chromatography on sepharose, with high-performance butyl (Butyl HP HIC) for capture, followed by an intermediate purification step , using anion exchange chromatography on sepharose, with high performance quaternary ammonium (QHP AEC). This molecule was then incubated with 0.4 μg/mL of Lys-C, at a temperature of 37°C, for 2 hours, to produce the active duplex.
[0210] A Lys-C foi separada da rBoNT/A1 usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com fenila de alto desempenho (PhHP HIC). Isso envolveu o ajuste da mistura reacional com um tampão de Tris de alto teor de sal, antes da introdução na coluna de PhHP, seguido de lavagem do alto teor de sal e subsequente eluição da proteína com um gradiente linear, em um tampão de Tris de baixo teor de sal. As frações de eluição foram analisadas por meio de eletroforese em um gel de desnaturação (SDS PAGE - Figura 11, na parte superior) e por um ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C (Figura 11, na parte inferior). A Lys-C demonstrou eluir primeiramente no gradiente F16-F21 (conforme destacado na caixa preta), antes da molécula ativada de BoNT (F21-F29). Desse modo, isso mostra uma satisfatória separação da Lys-C da rBoNT/A1. A intensidade máxima das frações parece ser semelhante a 30 ng/mL de Lys-C, o que sugere que qualquer residual de Lys-C presente nas frações de rBoNT/A1 seria inferior a essa concentração.[0210] Lys-C was separated from rBoNT/A1 using high-performance phenyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (PhHP HIC). This involved adjusting the reaction mixture with a high salt Tris buffer prior to introduction onto the PhHP column, followed by washing away the high salt and subsequent elution of the protein with a linear gradient in a high salt Tris buffer. low salt content. The elution fractions were analyzed by means of electrophoresis on a denaturing gel (SDS PAGE - Figure 11, at the top) and by a colorimetric assay of Lys-C activity (Figure 11, at the bottom). Lys-C was shown to elute first in the F16-F21 gradient (as highlighted in the black box), before the activated BoNT molecule (F21-F29). Thus, this shows a satisfactory separation of Lys-C from rBoNT/A1. The peak intensity of the fractions appears to be similar to 30 ng/mL of Lys-C, which suggests that any residual Lys-C present in the rBoNT/A1 fractions would be less than this concentration.
[0211] A rBoNT/A2(0) de cadeia única foi purificada por cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com butila de alto desempenho (Butila HP HIC) para captura, seguido de uma etapa intermediária de purificação, usando cromatografia de troca aniônica em sepharose, com amônio quaternário de alto desempenho (QHP AEC). Essa molécula foi depois incubada com 4 μg/mL de Lys-C, à temperatura de 37°C, por 2 horas, para produzir a cadeia dupla ativa.[0211] Single-chain rBoNT/A2(0) was purified by fast protein liquid chromatography (FPLC), using hydrophobic interaction chromatography on sepharose, with high-performance butyl (Butyl HP HIC) for capture, followed by a step intermediate purification using high performance quaternary ammonium sepharose anion exchange chromatography (QHP AEC). This molecule was then incubated with 4 μg/mL of Lys-C, at a temperature of 37°C, for 2 hours, to produce the active duplex.
[0212] A Lys-C foi separada da rBoNT/A2(0) ativada usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com fenila de alto desempenho (PhHP HIC). Isso envolveu o ajuste da mistura reacional com um tampão de Tris de alto teor de sal, antes da introdução na coluna de Fenila HP, seguido de lavagem do alto teor de sal e subsequente eluição da proteína com um gradiente linear, em um tampão de Tris de baixo teor de sal. As frações de eluição foram analisadas por meio de eletroforese em um gel de desnaturação (SDS PAGE) e por um ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C (Figura 12). Isso mostrou que a Lys-C eluiu primeiramente no gradiente (F5- F11), pouco antes da molécula ativada de BoNT (F12-F15). Desse modo, essa coluna mostra uma satisfatória separação da Lys-C da rBoNT/A2(0).[0212] Lys-C was separated from activated rBoNT/A2(0) using high performance phenyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (PhHP HIC). This involved adjusting the reaction mixture with a high salt Tris buffer prior to introduction onto the Phenyl HP column, followed by washing away the high salt and subsequent elution of the protein with a linear gradient in a Tris buffer. low salt. The elution fractions were analyzed by electrophoresis on a denaturing gel (SDS PAGE) and by a colorimetric Lys-C activity assay (Figure 12). This showed that Lys-C eluted first in the gradient (F5-F11), just before the activated BoNT molecule (F12-F15). Thus, this column shows a satisfactory separation of Lys-C from rBoNT/A2(0).
[0213] A rBoNT/A5(0) de cadeia única foi purificada por cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com butila de alto desempenho (Butila HP HIC) para captura, seguido de uma etapa intermediária de purificação, usando cromatografia de troca aniônica em sepharose, com amônio quaternário de alto desempenho (QHP AEC). Essa molécula foi depois incubada com 2,5 μg/mL de Lys-C, à temperatura de 37°C, por 2 horas, para produzir a cadeia dupla ativa. A Lys-C foi separada da rBoNT/A5(0) ativada usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com fenila de alto desempenho (Fenila HP HIC). Isso envolveu o ajuste da mistura reacional com um tampão de Tris de alto teor de sal, antes da introdução na coluna de Fenila HP, seguido de lavagem do alto teor de sal e subsequente eluição da proteína com um gradiente linear, em um tampão de Tris de baixo teor de sal. As frações de eluição foram analisadas por meio de eletroforese em um gel de desnaturação (SDS PAGE) e por um ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C (Figura 13) - isso mostrou que a Lys-C eluiu primeiramente no gradiente (F10-F39), antes da molécula ativada de BoNT (F51-F65). Desse modo, essa coluna mostra uma satisfatória separação da Lys- C da rBoNT/A5(0).[0213] Single-chain rBoNT/A5(0) was purified by fast protein liquid chromatography (FPLC), using hydrophobic interaction chromatography on sepharose, with high-performance butyl (Butyl HP HIC) for capture, followed by a step intermediate purification using high performance quaternary ammonium sepharose anion exchange chromatography (QHP AEC). This molecule was then incubated with 2.5 μg/mL of Lys-C, at a temperature of 37°C, for 2 hours, to produce the active duplex. Lys-C was separated from activated rBoNT/A5(0) using high performance phenyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (Phenyl HP HIC). This involved adjusting the reaction mixture with a high salt Tris buffer prior to introduction onto the Phenyl HP column, followed by washing away the high salt and subsequent elution of the protein with a linear gradient in a Tris buffer. low salt. The elution fractions were analyzed by electrophoresis on a denaturing gel (SDS PAGE) and by a colorimetric assay of Lys-C activity (Figure 13) - this showed that Lys-C eluted first in the gradient (F10-F39 ), before the activated BoNT molecule (F51-F65). Thus, this column shows a satisfactory separation of Lys-C from rBoNT/A5(0).
[0214] A rBoNT/A6(0) de cadeia única foi purificada primeiramente por precipitação de sulfato de sódio e nova solubilização em acetato de sódio antes da captura, com cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), usando cromatografia de troca catiônica em sepharose, com sulfopropila de alto desempenho (SPHP CEC), seguido da troca de tampão para tampão Tris, em pH 8. Essa molécula foi depois incubada com 0,3 μg/mL de Lys-C, à temperatura de 37°C, por 2 horas, para produzir a cadeia dupla ativa. A Lys-C foi separada da rBoNT/A6(0) ativada usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com fenila de alto desempenho (Fenila HP HIC). Isso envolveu o ajuste da mistura reacional com um tampão de Tris de alto teor de sal, antes da introdução na coluna de Fenila HP, seguido de lavagem do alto teor de sal e subsequente eluição da proteína com um gradiente linear, em um tampão de Tris de baixo teor de sal. As frações de eluição foram analisadas por meio de eletroforese em um gel de desnaturação (SDS PAGE) e por um ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C (Figura 14) - isso mostrou que a Lys-C eluiu primeiramente no gradiente (F6-F13), antes da molécula ativada de BoNT (F16-F27). Desse modo, é mostrada uma excelente separação da Lys-C da rBoNT/A6(0).[0214] Single-chain rBoNT/A6(0) was first purified by precipitation of sodium sulfate and further solubilization in sodium acetate before capture with fast protein liquid chromatography (FPLC) using cation exchange chromatography on sepharose , with high-performance sulfopropyl (SPHP CEC), followed by buffer exchange for Tris buffer, at pH 8. This molecule was then incubated with 0.3 μg/mL of Lys-C, at a temperature of 37°C, for 2 hours, to produce the active duplex. Lys-C was separated from activated rBoNT/A6(0) using high performance phenyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (Phenyl HP HIC). This involved adjusting the reaction mixture with a high salt Tris buffer prior to introduction onto the Phenyl HP column, followed by washing away the high salt and subsequent elution of the protein with a linear gradient in a Tris buffer. low salt. The elution fractions were analyzed by electrophoresis on a denaturing gel (SDS PAGE) and by a colorimetric assay of Lys-C activity (Figure 14) - this showed that Lys-C eluted first in the gradient (F6-F13 ), before the activated BoNT molecule (F16-F27). Thus, excellent separation of Lys-C from rBoNT/A6(0) is shown.
[0215] A mrBoNT/A1 (SEQ ID NO: 15) de cadeia única foi purificada por cromatografia líquida rápida de proteína (FPLC), usando cromatografia de troca catiônica em sepharose, com sulfopropila de alto desempenho (SPHP CEX) para captura. Uma etapa intermediária de purificação foi empregada, usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com butila de alto desempenho (BuHP HIC), para posteriormente remover as proteínas da célula hospedeira. As frações de eluição de BuHP foram analisadas por SDS-PAGE e aquelas contendo mrBoNT/A1 de cadeia única agrupadas, foram purificadas para a forma de mrBoNT/A1 de cadeia única.[0215] The single-chain mrBoNT/A1 (SEQ ID NO: 15) was purified by fast protein liquid chromatography (FPLC) using cation exchange chromatography on sepharose, with high performance sulfopropyl (SPHP CEX) for capture. An intermediate purification step was employed, using high-performance butyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (BuHP HIC), to further remove host cell proteins. The BuHP elution fractions were analyzed by SDS-PAGE and those containing pooled single chain mrBoNT/A1 were purified to the single chain mrBoNT/A1 form.
[0216] A mrBoNT/A1 (SEQ ID NO: 15) de cadeia única foi incubada com 0,4 μg/mL de Lys-C, à temperatura de 37°C por 2 horas, para produzir a cadeia dupla ativa. A Lys-C foi separada da mrBoNT/A1 ativada usando cromatografia de interação hidrofóbica em sepharose, com butila de alto desempenho (BuHP HIC). Isso envolveu o ajuste da mistura reacional com um tampão de Tris de alto teor de sal, antes da introdução na coluna de BuHP, seguido de lavagem do alto teor de sal e subsequente eluição da proteína com um gradiente linear, em um tampão de Tris de baixo teor de sal. As frações de eluição foram analisadas por SDS PAGE (Figura 15, no topo) e por um ensaio colorimétrico de atividade de Lys-C (Figura 15, na base). A Lys-C eluiu no fluxo da coluna e, anteriormente, no gradiente de eluição (F1-6, destacado na caixa preta, Figura 15, na base), antes da molécula ativada de BoNT (F10-F12). Desse modo, é mostrada uma satisfatória separação da Lys-C da mrBoNT/A1.[0216] The single chain mrBoNT/A1 (SEQ ID NO: 15) was incubated with 0.4 μg/mL Lys-C at 37°C for 2 hours to produce the active double chain. Lys-C was separated from activated mrBoNT/A1 using high-performance butyl hydrophobic interaction chromatography on sepharose (BuHP HIC). This involved adjusting the reaction mixture with a high salt Tris buffer prior to introduction onto the BuHP column, followed by washing away the high salt and subsequent elution of the protein with a linear gradient in a high salt Tris buffer. low salt content. The elution fractions were analyzed by SDS PAGE (Figure 15, top) and by a colorimetric Lys-C activity assay (Figure 15, bottom). Lys-C eluted in the column flow and, previously, in the elution gradient (F1-6, highlighted in the black box, Figure 15, at the bottom), before the activated BoNT molecule (F10-F12). Thus, a satisfactory separation of Lys-C from mrBoNT/A1 is shown.
[0217] As seguintes seis composições líquidas compreendendo a BoNT/A ativa de cadeia dupla são preparadas (ver a Tabela 6, abaixo).Tabela 6 - Exemplos de Formulações de BoNT/A [0217] The following six liquid compositions comprising the double-chain active BoNT/A are prepared (see Table 6, below). Table 6 - Examples of BoNT/A Formulations
[0218] Todas as seis composições são armazenadas à temperatura de 25°C por 12 semanas. A estabilidade da função da protease de BoNT/A de cadeia dupla é verificada durante esse período usando um ensaio de endopeptidase isento de células.[0218] All six compositions are stored at a temperature of 25°C for 12 weeks. The stability of double-stranded BoNT/A protease function is checked during this period using a cell-free endopeptidase assay.
[0219] Uma determinação quantitativa da concentração final da Lys-C nas amostras de BoNT/A purificadas foi feita mediante medição da clivagem de um substrato de peptídeo fluorescente. O substrato fluorescente (sal de Tos-GPK-7- amino-4- trifluoroacetato, também chamado de Tos-GPK-AMC) foi reconstituído em DMSO, proporcionando uma matéria-prima com concentração de 20 mg/mL (32,7 mM). Essa matéria-prima foi posteriormente diluída com água 10 mM, e frações foram preparadas e armazenadas à temperatura de -20°C. No dia do ensaio, uma adequada quantidade de substrato foi tomada e adicionalmente diluída com Tris 25 mM, pH 8, NaCl 125 mM, proporcionando uma solução de processamento de Lys-C 0,5 mM; em seguida, foram preparados padrões de Lys-C (concentrações conhecidas), mediante diluição da solução de processamento em um tampão de ensaio (Tris 25 mM, NaCl 125 mM, BSA 0,1 mg/mL, pH 8). Padrões, materiais de partida (apenas tampão de ensaio) e amostras de teste (lotes de rBoNT/A purificada) foram distribuídos sobre placas pretas OptiPlate®, em triplicata (180 μL por poço), e neutralizados à temperatura de 37°C por 10-15 minutos. A seguir, 20 μL do substrato foram adicionados e a placa foi imediatamente transferida para um dispositivo leitor de placa, onde uma leitura cinética foi realizada. A placa foi lida usando filtros de excitação/emissão - 360/40 e 485/20 - à temperatura de 37°C, a cada 20 minutos, durante 5 horas. Os dados foram plotados como tempo, em minutos (eixo X), contra absorbância/fluorescência (eixo Y). Valores decrescentes para cada concentração de Lys-C foram usados para gerar uma curva padrão para a concentração de Lys-C. Amostras de rBoNT/A purificada foram tratadas da mesma maneira e a concentração de Lys-C em cada amostra de rBoNT/A foi interpolada, a partir da curva padrão. Com base na análise de quatro lotes independentes de rBoNT/A foi medida a concentração média de Lys-C no material final, obtendo-se, 7,3 ± 1,5 pg de Lys-C por 100ng/BoNT/A.[0219] A quantitative determination of the final concentration of Lys-C in the purified BoNT/A samples was made by measuring the cleavage of a fluorescent peptide substrate. The fluorescent substrate (Tos-GPK-7-amino-4-trifluoroacetate salt, also called Tos-GPK-AMC) was reconstituted in DMSO, providing a starting material with a concentration of 20 mg/mL (32.7 mM) . This raw material was later diluted with 10 mM water, and fractions were prepared and stored at -20°C. On the day of the assay, an adequate amount of substrate was taken and further diluted with 25 mM Tris, pH 8, 125 mM NaCl, providing a 0.5 mM Lys-C processing solution; then, Lys-C standards (known concentrations) were prepared by diluting the processing solution in an assay buffer (25 mM Tris, 125 mM NaCl, 0.1 mg/mL BSA, pH 8). Standards, starting materials (assay buffer only) and test samples (lots of purified rBoNT/A) were distributed onto black OptiPlate® plates, in triplicate (180 μL per well), and neutralized at 37°C for 10 -15 minutes. Next, 20 μL of substrate was added and the plate was immediately transferred to a plate reader device, where a kinetic reading was performed. The plate was read using excitation/emission filters - 360/40 and 485/20 - at a temperature of 37°C, every 20 minutes, for 5 hours. Data were plotted as time, in minutes (X axis), against absorbance/fluorescence (Y axis). Decreasing values for each Lys-C concentration were used to generate a standard curve for Lys-C concentration. Purified rBoNT/A samples were treated in the same manner and the Lys-C concentration in each rBoNT/A sample was interpolated from the standard curve. Based on the analysis of four independent batches of rBoNT/A, the average concentration of Lys-C in the final material was measured, obtaining 7.3 ± 1.5 pg of Lys-C per 100ng/BoNT/A.
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