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Title:
ADMINISTERING ACTIVE SUBSTANCES BY USING THE CAPSID PRODUCED OUT OF THE POLYOMA VIRUS VP1 PROTEIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/025324
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for packaging active substances in which an inductor molecule suited for direct or indirect activation of genes is surrounded by a capsid which is synthetically produced out of the virus protein 1 (VP1) of the polyoma virus.

Inventors:
BERTLING WOLF (DE)
Application Number:
PCT/DE1998/003337
Publication Date:
May 27, 1999
Filing Date:
November 13, 1998
Export Citation:
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Assignee:
NOVEMBER AG MOLEKULARE MEDIZIN (DE)
BERTLING WOLF (DE)
International Classes:
A61K47/42; A61K9/50; A61K38/00; A61K45/00; A61K47/48; A61K48/00; C12N15/87; (IPC1-7): A61K9/50
Domestic Patent References:
WO1992013568A11992-08-20
Other References:
FORSTOVA J ET AL: "POLYOMA VIRUS PSEUDOCAPSIDS AS EFFICIENT CARRIERS OF HETEROLOGOUS DNA INTO MAMMALIAN CELLS", HUMAN GENE THERAPY, vol. 6, no. 3, March 1995 (1995-03-01), pages 297 - 306, XP000645479
SANDALON Z: "IN VITRO PACKAGING OF SV40 VIRIONS AND PSEUDOVIRIONS: VECTOR DEVELOPMENT FOR SOMATIC GENE THERAPY", BLOOD, vol. 88, no. 10, S.01, PT02, 15 November 1996 (1996-11-15), pages 3903, XP000647476
Attorney, Agent or Firm:
Gassner, Wolfgang (Nägelsbachstrasse 49a Erlangen, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Verpackung von Wirkstoffen, wobei ein zur direkten oder indirekten Aktivierung von Genen geeignetes In duktorMolekUl mit einem aus dem Virus Protein 1 (VP1) des PolyomaVirus synthetisch hergestellten Kapsid umgeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das InduktorMolekül aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist : Kohlenhydrate, Lipi de, Lipoproteine, Transkriptionsfaktoren, HomöoboxProteine, Bone Morphogenic Protein6 (BMP6), CleidocranialeDisplasie Gen (CCD).
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Transkriptionsfaktor NFKB verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kapsid unvollstandig ausgebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das verpackte InduktorMolekül in Chondrozyten einführbar ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das InduktorMolekül an die Innenseite des Kapsids gebunden ist.
7. Konstrukt zum Einbringen von Wirkstoffen in eukaryoti sche Zellen, bei dem ein zur direkten oder indirekten Akti vierung von Genen geeignetes InduktorMolekül mit einem aus dem Virus Protein 1 (VP1) des PolyomaVirus synthetisch her gestellten Kapsid umgeben ist.
8. Konstrukt nach Anspruch 7, wobei das InduktorMolekül aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist : Kohlenhydrate, Lipi de, Lipoproteine, Transkriptionsfaktoren, HomöoboxProteine, Bone Morphogenic Protein6 (BMP6), CleidocranialeDisplasie Gen (CCD).
9. Konstrukt nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei der Transkriptionsfaktor NFKB ist.
10. Konstrukt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Kapsid unvollständig ausgebildet ist.
11. Konstrukt nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das verpackte InduktorMolekül in Chondrozyten einführbar ist.
12. Konstrukt nach einem der vorhergehenden Ansprtche, wobei das InduktorMolekiAl an die Innenseite des Kapsids gebunden ist.
Description:
VERABREICHUNG DER WIRKSTOFFEN DURCH VERWENDUNG DES AUS POLYOMA VIRUS VP1 PROTEIN HERGESTELLTEN KAPSIDS Die Erfindung ein Verfahren zur Verpackung von Wirk- stoffen. Sie beur4 ferner ein Konstrukt zum Einbringen von Wirkstoffen in eukaryotische Zellen.

Nach dem Stand der Technik werden Wirkstoffe, insbesondere Proteine, Nukleinsäuren und andere schwer resorbierbare Medi- kamente, in-avenus direkt ohne weitere Hilfsstoffe appli- ziert. Um die Aufnahme in der Zelle zu erleichtern, ist es <BR> <BR> <BR> <BR> weiterhin bekann* :, die Wirkstoffe an Trägermoleküle, wie Li- posome, zu kcppe-n und dann intravenös zu applizieren.-Der Nachteil der bekannten Verfahren besteht im wesentlichen dar- <BR> <BR> <BR> <BR> in, daß nur ein kleiner Teil der WirkstoffevondenZielzel-<BR> len aufgenommen wird. Ein wesentlicher Teil wird vor und å wäh- rend der Applikation verändert oder abgebaut. Es ist daher erforderlich, die Wirkstoffe in sehr hoher Dosis zu applizie- ren.

Weiterhin ist es nach dem Stand der Technik bekannt, bestimm- te Wirkstoffe, insbesondere Biomoleküle und besondere Medika- mente, durch Expression eines in die Wirtszelle inserierten Vektors zu verabreichen. Die durch eine Expression bewirkte dauerhafte Verabreichung des Wirkstoffs ist wegen der damit verbundenen Nebenwirkungen unerwünscht. Das trifft insbeson- dere auf Wirkstoffe, wie Transkriptionsfaktoren, zu.

Aus der WO 92/13508 ist es bekannt, Wirkstoffe in ein sphbri- sches Partikel aufzunehmen, das aus dem Virus Protein 6 VP6 des inneren Kapsids von Viren der Familie der Reoviridae ge- bildet ist.-Dabei wird nachteiligerweise keinerlei Bindung zwischen dem Wirkstoff und dem VP6 hergestellt. Der Wirkstoff wird also auch mit in die Oberfläche der Partikels eingebaut

oder verbleibt in der ihn enthaltenden Lösung. Das erschwert das Einbringen eines solchen Partikels in die Zelle. Außerdem besitzten die VP6 der Reoviridae keine genuinen Zellbindungs- stellen. Das beeinträchtigt weiter die Effizienz der Aufnahme des Partikels in die Zelle.

Aus der WO 97/43431 ist ferner ein Vehikel zum Transport mo- lekularer Substanz bekannt, bei dem die den Wirkstoff bilden- de molekulare Substanz in eine aus dem VP1 des Polyoma-Virus gebildeten Kapsid verpackt wird.-Die dort angegeben Kon- strukte eignen sich ohne weitere Maßnahmen nur bedingt insbe- sondere zur Behandlung von Knochen-, Zahn-oder Knorpeler- krankungen bzw.-defekten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und ein Konstrukt bereitzustellen, mit denen die Nachteile nach dem Stand der Technik beseitigt werden. Es soll insbesondere ein Verfahren angegeben werden, das eine einfache und effiziente Verpackung Wirkstoffen ermöglicht. Ferner soll ein Konstrukt bereitge- stellt werden, das ein effizientes Einbringen von Wirkstoffen in die Zelle ermöglicht. Das Konstrukt soll sich insbesondere zur Behandlung von Knochen-, Zahn-oder Knorpelerkrankungen bzw.-defekten eignen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 12.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Verpackung von Wirkstoffen vorgesehen, wobei ein zur direkten oder indi- rekten Aktivierung von Genen geeignetes Induktor-Molekül mit einem aus dem Virus Protein 1 (VP1) des Polyoma-Virus synthe- tisch hergestellten Kapsid umgeben wird.-Damit wird eine be-

sonders gute Aufnahme von Wirkstoffen, insbesondere von In- duktor-Molekülen, wie Transkriptionsfaktoren, in die Zielzel- len erreicht. Es müssen keine hohen Dosen mehr appliziert werden. Ferner ist die Wirkungsweise der so verabreichten Wirkstoffe zeitlich begrenzt. Nebenwirkungen werden mini- miert.

Vorteilhafterweise ist das Induktor-MolekU aus der folgenden Gruppe ausgewählt : Kohlenhydrate, Lipide, Lipoproteine, Transkriptionsfaktoren, Homöobox-Proteine, Bone Morphogenic Protein-6 (BMP-6), cleidocraniale Displasie-Gen (CCD). Als Transkriptionsfaktor kann NFKB verwendet werden.

Das verpackte Induktor-Molekül kann in Chondrozyten einführ- bar sein. Die vorgenannten Merkmale ermögllchen die Herstel- lung eines Konstrukts zur Behandlung insbesondere von Kno- chen-oder Knorpeldefekten.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal ist das Induktor- Molekül an die Innensei e des Kapsids gebunden. Dadurch wird eine unerwünschtes Einbinden des Wirkstoffs in die Hülle ver- mieden.

Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist ein Konstrukt zum Einbringen von Wirkstoffen in eukaryotische Zellen vorgese- hen, bei dem ein zur direkten oder indirekten Aktivierung von Genen geeignetes Induktor-Molekül mit einem aus dem Virus Protein 1 (VP1) des Polyoma-Virus synthetisch hergestellten Kapsid umgeben ist.-Das Konstrukt ermöglicht in effektiver Weise ein spezifisches Einbringen von Wirkstoffen in vorgege- bene Zielzellen. Damit ist insbesondere die Behandlung von Knochen-, Zahn-und Knorpeldefekten machbar.

Das Induktor-Molekül kann aus der folgenden nicht abschlie- ßenden Gruppe ausgewählt sein : Kohlenhydrate, Lipide, Lipo- proteine, Transkriptionsfaktoren, Homöobox-Proteine, Bone Morphogenic Protein-6 (BMP-6), cleidocrar. ale Displasie-Gen (CCD), wobei der Transkriptionsfaktor zweckmäßigerweise NFKB ist.

Nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal st das Kapsid un- vollständig ausgebildet. Verbliebene Lücken können zum Veran- kern weiterer Hilfsstoffe verwendet werden. Das erhöht weiter die Effektivität des Einbringens des Konszrukts in die Zelle.

Das verpack-e Induktor-Molekül ist insbesondere in Chondro- zyten Es kann an die Innenseile des Kapsids ge- bunden sein.

Beispiel : a) Die Assemblierung von VPl-Pentameren zu VPl-Kapsiden : Beispielsweise gemäß der WO 92/13568 synthetisch hergestellte VPl-Pentamere liegen in einer Pufferlösung vor, die EGTA zur Stabilisierung des pentameren nicht assemblierten Zustands enthält. Ferner sind der Pufferlösung Magnesium-Ionen, Natri- um-Ionen und Tris/HCl, pH 7,6, zur Stabilisierung des pH zu- gesetz. Die Proteinlösung wird in eine Dialysekammer über- führt und gegen eine 2M Ammoniumsulfatlösung dialysiert. Nach mehrfachem Wechsel des Dialysepuffers bilden die VP1- Pentamere Kapside. Diese unterscheiden sich von leeren Kapsi- den des Polyoma-Virus weder bei Betrachtung im Elektronenmi- kroskop noch im Durchmesser, noch in ihrer Stabilität, obwohl ihnen die inneren Hüllproteine VP2 und VP3 fehlen. b) Die Verpackung eines BMP-6 Transkriptionsfaktors in Polyo- ma-VPl Kapside :

3MP-6 Transkriptionsfaktoren lassen sich nach folgendem Pro- tokoll mit hoher Ausbeute in Polyoma-VPl Kapside verpacken : Kapsidstrukturen, wie sie unter lit. a gewonnen worden sind, werden auf pH 5,5 umgepuffert. Anschließend werden sie in ei- ner osmotischen Schockprozedur mit einer equi-oder höher mo- laren Menge, typischerweise mit einem zweifachen molaren Überschuß an BMP-6 Transkriptionsfaktoren mit induzierter Af- finität zu freien SH-Gruppen umgesetzt. Für die verwendeten Transkriptionsfaktoren ergibt sich ein molarer Unterschuss gegenüber dem VPl-Protein. Die Form der sc erhaltenen mit BMP-6 Transkriprionsfaktoren beladenen VPl-Kapside läßt sich im Eiektronenmikroskop nicht von der unbe adener VPl-Kapside unterscheiden.

Ein BMP-6 Transkriptionsfaktor, der in einem VPl-Polyoma- Kapsid verpackt ist, wird in vivo verabreicht. Das VP1- Polyoma-Kapsid dringt in Chondrozyten ein und regt dort Knor- pelbildung an. Trotz der schweren Zugänglichkeit der Chondro- zyten wird eine ausgezeichnete Aufnahmeeffizienz erreicht.