DE01201555T1 - Biosynthetische osteogene Proteine und solche enthaltende osteogene Einrichtungen - Google Patents

Biosynthetische osteogene Proteine und solche enthaltende osteogene Einrichtungen Download PDF

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Abstract

Verwendung einer Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikamentes zum Induzieren der Knochenbildung, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen aus osteogenem Protein als osteogen aktivem Bestandteil besteht, welches eine durch eine einzige DNS-Sequenz codierte Polypeptidkette aufweist, wobei die eine Polypeptidkette codierende DNS-Sequenz eine Aminosäuresequenz umfaßt, welche eine hinreichende Duplizität mit einer Sequenz aus der Gruppe COP5, COP7, COP16 und OP1 aufweist, so daß die Polypeptidkette zum Induzieren von Knorpel- und enchondraler Knochenbildung in der Lage ist, wenn sie einem Säuger in Verbindung mit einer Matrix implantiert wird.

Claims (23)

  1. Verwendung einer Zusammensetzung zur Herstellung eines Medikamentes zum Induzieren der Knochenbildung, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen aus osteogenem Protein als osteogen aktivem Bestandteil besteht, welches eine durch eine einzige DNS-Sequenz codierte Polypeptidkette aufweist, wobei die eine Polypeptidkette codierende DNS-Sequenz eine Aminosäuresequenz umfaßt, welche eine hinreichende Duplizität mit einer Sequenz aus der Gruppe COP5, COP7, COP16 und OP1 aufweist, so daß die Polypeptidkette zum Induzieren von Knorpel- und enchondraler Knochenbildung in der Lage ist, wenn sie einem Säuger in Verbindung mit einer Matrix implantiert wird.
  2. Osteogenes Protein mit einer Polypeptidkette, welche zum Induzieren von enchondraler Knochenbildung in der Lage ist, wenn sie an einer Matrix angeordnet und einem Säuger implantiert wird, wobei das Protein eine Region aufweist, welche Sechs-Cystein-Reste enthält, die in Relativpositionen gemäß der nachfolgenden Sequenz angeordnet sind:
    Figure 00020001
    wobei die Buchstaben für die Aminosäurereste gemäß dem einbuchstabigen Standardcode stehen und jedes "X" eine beliebige Aminosäure repräsentiert, unter der Bedingung, daß DPP ausgeschlossen ist.
  3. Verfahren zur Herstellung eines aktiven synthetischen osteogenen Proteins nach Anspruch 2, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Herstellen einer übereinstimmenden Aminosäuresequenz durch Vergleichen der Aminosäuresequenzen von Proteinen der TGF-beta-Familie, wobei die übereinstimmende Sequenz die in der nachfolgenden Sequenz enthaltene Disulfid-Vernetzungsstruktur konserviert:
    Figure 00020002
    wobei die Buchstaben für die Aminosäurereste gemäß dem einbuchstabigen Standardcode stehen und jedes "X" eine beliebige Aminosäure repräsentiert; (b) Konstruieren eines synthetischen Gens, welches die übereinstimmende Aminosäuresequenz gemäß Schritt (a) codiert, z.B. durch Assemblieren chemisch synthetisierter Oligonukleotide; (c) Einführen des synthetischen Gens gemäß Schritt (b) in eine prokaryotische oder eukaryotische Gastzelle; (d) Expression des synthetischen Gens zur Produktion eines vermeintlich synthetischen osteogenen Proteins; (e) Untersuchen des vermeintlich synthetischen osteogenen Proteins, um festzustellen, ob es zum Induzieren enchondraler Knochenbildung aktiv ist, wenn es einem Säuger implantiert wird; und gegebenenfalls (f) Wiederholen der Schritte (a) bis (e) (oder Mutagenisieren des synthetischen Gens und Wiederholen der Schritte (c) bis (e)), wenn sich das vermeintlich synthetische osteogene Protein bei der Untersuchung als inaktiv erwiesen hat.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Polypeptidkette zur Verwendung bei der Herstellung eines aktiven osteogenen Proteins, welches die folgenden Schritte umfaßt: (a) Bereitstellen von genetischem Material, welches das osteogene Protein codiert; (b) Einführen des genetischen Materials in eine prokaryotische Gastzelle; (c) Expression des genetischen Materials in der Gastzelle; und (d) Falten des exprimierten Proteins durch Oxidation, wobei die Polypeptidkette eine Region aufweist, welche Sechs-Cystein-Reste enthält, die in Relativpositionen gemäß der nachfolgenden Sequenz angeordnet sind:
    Figure 00030001
    wobei die Buchstaben für die Aminosäurereste gemäß dem einbuchstabigen Standardcode stehen und jedes "X" eine beliebige Aminosäure repräsentiert.
  5. Polypeptidkette, herstellbar mittels eines Verfahrens nach Anspruch 4.
  6. Verwendung nach Anspruch 1, Protein nach Anspruch 2, Verfahren nach Anspruch 3 oder 4 oder Polypeptid nach Anspruch 5, wobei das Protein eine Region aufweist, welche Sieben-Cystein-Reste enthält, die in Relativpositionen gemäß der nachfolgenden Sequenz angeordnet sind:
    Figure 00040001
  7. Verwendung nach Anspruch 1, Protein nach Anspruch 2, Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, Polypeptid nach Anspruch 5 oder Verwendung, Protein, Verfahren oder Polypeptid nach Anspruch 6, wobei das Protein ein durch Expression in einer Gastzelle erzeugtes, rekombinantes Protein ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die übereinstimmende Nukleinsäuresequenz die nachfolgende Sequenz umfaßt:
    Figure 00040002
    wobei die Buchstaben für die Aminosäurereste gemäß dem einbuchstabigen Standardcode stehen und jedes "X" eine beliebige Aminosäure repräsentiert.
  9. Verfahren nach Anspruch 3 oder 8, wobei das synthetische Gen gemäß Schritt (c) eine Nukleotidsequenz aufweist, welche eine synthetische Polypeptidkette mit derselben Anzahl an Cystein-Resten in denselben Relativpositionen wie COP5, COP7, COP16 oder OP1 codiert.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 8 oder 9, wobei das synthetische Gen gemäß Schritt (b) eine Nukleotidsequenz aufweist, welche eine synthetische Polypeptidkette codiert, die eine oder mehrere Aminosäuren in entsprechenden Positionen wie in einer der Sequenzen Vgl, DPP, OP1, CBMP-2a, CBMP-2b, CBMP-3, COP1, COP3, COP4, COPS, COP7 oder COP16 umfaßt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 8 bis 10, wobei das synthetische Gen gemäß Schritt (b) eine Nukleotidsequenz aufweist, welche eine synthetische Polypeptidkette codiert, die die nachfolgende Aminosäuresequenz umfaßt:
    Figure 00050001
    wobei in jeder Position, in welcher mehr als eine Aminosäure dargestellt ist, sich eine beliebige der dargestellten Aminosäuren in dieser Position befinden kann; oder:
    Figure 00060001
    wobei in jeder Position, in welcher mehr als eine Aminosäure dargestellt ist, sich eine beliebige der dargestellten Aminosäuren in dieser Position befinden kann; oder:
    Figure 00060002
    oder:
    Figure 00070001
  12. Protein nach Anspruch 2 oder Polypeptidkette nach Anspruch 5, welches/welche eine synthetische Polypeptidkette von weniger als 200 Aminosäuren aufweist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 8 bis 11, wobei das Protein eine synthetische Polypeptidkette von weniger als 200 Aminosäuren aufweist.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 8 bis 12, wobei die Gastzelle eine prokaryotische oder eukaryotische Gastzelle ist, z.B. E. coli, Bakterien, Hefen oder ist.
  15. Protein nach Anspruch 2 oder 12 oder Polypeptidkette nach Anspruch 5 oder 12, wobei das Protein bzw. das Polypeptid nicht glykolysiert ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 8 bis 13, wobei das Protein bzw. das Polypeptid nicht glykolysiert ist.
  17. Osteogene Einrichtung mit einer Matrix, an welcher das Protein bzw. die Polypeptidkette nach einem der vorangehenden Ansprüche angeordnet ist.
  18. Osteogene Einrichtung zur Implantation in einem Säuger, wobei die Einrichtung umfaßt: (a) eine biokompatible, in vivo biologisch abbaubare Matrix, welche ein Gerüst mit hinreichenden Abmessungen bildet, um die Anhaftung, Proliferation und Differenzierung von Wander-Progenitorzellen des Körpers dieses Säugers zu ermöglichen; und (b) das Protein bzw. Polypeptid nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches an dieser Matrix angeordnet und diesen Zellen zugänglich ist.
  19. Einrichtung nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Matrix ein dicht gepacktes partikuläres Material mit einer Partikelgröße im Bereich von 70 μm bis 850 μm (z.B. von 70 μm bis 420 μm) aufweist.
  20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Matrix umfaßt: (a) allogenes Knochenmaterial, z.B. demineralisiertes, Protein extrahiertes, partikuläres, allogenes Knochenmaterial; (b) demineralisiertes, Protein extrahiertes, partikuläres, deglykolysiertes, xenogenes Knochenmaterial; (c) demineralisiertes, Protein extrahiertes, partikuläres, xenogenes, mit HF oder einer Protease behandeltes Knochenmaterial; ( d) Materialien aus der Gruppe Kollagen, Hydroxyapatit, Calciumphosphate (z.B. Tricalciumphosphat) und Polymere mit Monomeren aus Glykolsäure und/oder Milchsäure; (e) ein formstabiles, festes oder lose gebundenes, partikuläres Material, z.B. Kollagen; (f) ein poröses Feststoffmaterial; oder (g) zerkleinertes Gewebe, z.B. Muskelgewebe.
  21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, welche in die Markhöhle von allogenem Knochenmaterial eingebracht ist.
  22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21 zur Verwendung in der Therapie, z.B. zum Induzieren von lokaler Knorpel- und/oder enchondraler Knochenbildung in einem Säuger mittels Implantieren der Einrichtung in einen Säuger an einer Stelle, welche für Wander-Progenitorzellen zugänglich ist.
  23. Verwendung eines Proteins oder eines Polypeptides nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Herstellung: (a) einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 22; oder (b) eines Medikamentes, wobei das Medikament bzw. die Einrichtung zum Induzieren von lokaler Knorpel- und/oder enchondraler Knochenbildung in einem Säuger mittels Implantieren der Einrichtung in einen Säuger an einer Stelle, welche für Wander-Progenitorzellen zugänglich ist, geeignet ist, für Periodontalbehandlungen, Knorpelbehandlungen und zur Behandlung von Osteaarthritis oder zur Korrektur von vollständigen Frakturen, erworbenen oder angeborenen Schädelanomalien, anderen skelettalen oder dentalen Anomalien.
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