+

WO2025042305A1 - Nucleotide sequence encoding a pdgfra-hfc fusion protein - Google Patents

Nucleotide sequence encoding a pdgfra-hfc fusion protein Download PDF

Info

Publication number
WO2025042305A1
WO2025042305A1 PCT/RU2023/000356 RU2023000356W WO2025042305A1 WO 2025042305 A1 WO2025042305 A1 WO 2025042305A1 RU 2023000356 W RU2023000356 W RU 2023000356W WO 2025042305 A1 WO2025042305 A1 WO 2025042305A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pdgfra
fusion protein
protein
seq
sequence
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/RU2023/000356
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Анна Юрьевна АКСЕНОВА
Кирилл Владимирович ВОЛКОВ
Алексей Алексеевич ЗАВАРЗИН
Анна Борисовна МАЛАШИЧЕВА
Алсу Фаритовна САЙФИТДИНОВА
Вячеслав Алексеевич СЕМЕНИХИН
Константин Георгиевич ШЕВЧЕНКО
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
"palmira Biopharma" LLC
Original Assignee
"palmira Biopharma" LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2023121697A external-priority patent/RU2821574C1/en
Application filed by "palmira Biopharma" LLC filed Critical "palmira Biopharma" LLC
Publication of WO2025042305A1 publication Critical patent/WO2025042305A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/475Growth factors; Growth regulators
    • C07K14/49Platelet-derived growth factor [PDGF]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/62DNA sequences coding for fusion proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/10Cells modified by introduction of foreign genetic material

Definitions

  • NUCLEOTIDE SEQUENCE ENCODING THE PDGFRA-HFC FUSION PROTEIN
  • the invention relates to the field of biomolecular pharmacology, biotechnology and genetic engineering and concerns nucleic acid molecules and new soluble proteins encoded by them - functional antagonists of human PDGFRa (Platelet-derived growth factor receptor A), capable of blocking PDGFR signaling pathways, as well as a method for obtaining them.
  • PDGFRa Platinum-derived growth factor receptor A
  • the PDGFR signaling pathway is an important RTK (receptor tyrosine kinase) pathway that is activated in various tumors and regulates tumor tissue growth and vascularization (Cavalcanti, Ignazzi, De Michele, & Caruso, 2019).
  • RTK receptor tyrosine kinase
  • PDGFR proteins are transmembrane receptors that are able to dimerize and phosphorylate upon binding to the PDGF ligand (Kashishian, Kazlauskas, & Cooper, 1992), thereby activating various downstream signaling pathways such as PI3K/AKT/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B pathway), MAPK/ERK (mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase, JAK (Janus kinase), STAT (transducer and activator of transcription) signaling pathway, and the Notch pathway (Huang et al., 2021 ; Zou et al., 2022).
  • PI3K/AKT/PKB phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B pathway
  • MAPK/ERK mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase
  • the PDGFR family of tyrosine kinase receptors includes two related receptors: PDGFRa and PDGFRp.
  • the PDGF ligands that bind to these receptors have different specificities: depending on the specific PDGF isoform, different homo- or heterodimers of PDGFRa and PDGFRp receptors will be formed (Reigstad, Varhaug, & Lillehaug, 2005).
  • Five PDGF isoforms are expressed in tissues in different and partially overlapping patterns. PDGFs are secreted by endothelial cells, macrophages, and epithelial cells and are present in platelets, being released upon degranulation.
  • PDGF-C has greater structural similarity to VEGF than to PDGF-B (Reigstad et al., 2003), while VEGF has approximately 25% sequence similarity to all PDGFs and has been reported to bind PDGFRa but fail to efficiently activate it (Pennock, Kazlauskas, et al., 2012).
  • Liver fibrosis involves the activation of hepatic stellate cells and portal fibroblasts (Friedman, 2008, Gressner and Weis Meinn, 2006), the proliferation and migration of which depend on PDGF-B and -D (Borkham-Kamphorst et al., 2007, Pinzani et al., 1989).
  • PDGF-B and -D Bosham-Kamphorst et al., 2007, Pinzani et al., 1989.
  • expression of PDGF-A or single-linked C transgenes in mouse liver also induced fibrosis, which for PDGF-C also led to tumor development (Thieringer et al., 2008).
  • Increased expression of PDGF and PDGFR has been observed in both experimental models and human diseases (Borkham-Kamphorst et al., 2008).
  • PDGFRa and PDGFRp constitute a group of class III receptor tyrosine kinases that are similar in structure and function to the cell surface receptors Kit, FLT3, and CSF1 R (Blume-Jensen and Hunter, 2001). There are also structural similarities to class IV and class V tyrosine kinases, further complicating the development of specific small molecule inhibitors that specifically target the PDGFR pathway.
  • Olaratumab (IMC-3G3, LartruvoTM) is a recombinant human IgG1 monoclonal antibody against PDGFRa that specifically binds to PDGFRa, blocking PDGF-AA, PDGF-BB, and PDGF-CC binding and receptor activation without cross-reacting with PDGFR[3 (Loizos et al., 2005).
  • Olaratumab reduces proliferation of several tumor models both in vitro and in vivo (Gerber et al., 2012, Loizos et al., 2005, Matei et al., 2006, Russell et al., 2010, Stock et al., 2007). Based on the results of a phase Ib/II trial in advanced soft tissue sarcoma, where combination therapy with olaratumab and doxorubicin showed a significant improvement in median overall survival of 11.8 months compared with doxorubicin alone (Tap et al., 2016), oralatumab received the first global approval for the treatment of soft tissue sarcoma in the US in October 2016 (Shirley, 2017).
  • NCT00918203 advanced non-small cell lung cancer
  • GIST metastatic gastrointestinal stromal tumors
  • NCT01316263 unresectable and/or metastatic gastrointestinal stromal tumors
  • TKIs tyrosine kinase inhibitors
  • TKI treatment adverse cellular responses to TKI treatment, such as activation of the apoptosis inhibitor XIAP by imatinib, activation of FAK and p130 in a Cas AN-independent manner by imatinib and nilotinib (Frolov et al, 2016), will also shape the response to TKIs and may explain the failure of the drugs to inhibit oncogenic transformation.
  • Other drugs in this class include nilotinib, dasatinib, ponatinib, sunitinib.
  • all TKIs have multiple targets and there is no selective inhibitor that blocks only PDGFR.
  • Fc-fusion proteins have proven themselves as therapeutic and prophylactic agents. Proteins obtained using this technology have great therapeutic potential, as they are linked to the Fc domain, which significantly prolongs the half-life of proteins in blood plasma, which prolongs therapeutic activity, and also leads to slower renal clearance for larger molecules. Recently, active development of therapeutic agents based on Fc-fusion proteins has been underway (see, for example, RU2689522, 28.05.2019; WO2023063842, 20.04.2023 (RU2787060)).
  • the aim of the invention is to develop effective PDGFRa antagonists based on Fc-fusion protein technology.
  • the objective of the present invention is to expand the arsenal of technical means for treating oncological and fibrotic diseases.
  • the objective concerns obtaining new highly effective polypeptide drugs - PDGFRa antagonists (inhibitors of signal transmission through the PDGFRa receptor), possessing high affinity for PDGFRa receptor ligands and having a high degree of safety of therapeutic use; the objective also concerns the development of nucleotide sequences encoding such polypeptides and being the expression basis for their production.
  • PDGFRa-hFc fusion protein which is a PDGFRa antagonist, the structure of which includes (a) a fragment of the soluble extracellular part of the human PDGFRa protein, represented by amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1 and including five immunoglobulin-like repeats of type C2, included in the natural sequence of PDGFRa, as well as (b) the constant part of the heavy chain (Fc fragment) of human IgG4.
  • the fusion PDGFRa-hFc protein does not contain the tyrosine kinase domain of PDGFRa, as well as other intracellular domains of PDGFRa.
  • the Fc fragment of human IgG4 is attached to the fragment of the PDGFRa protein from the C-terminus via the linker sequence RS.
  • the PDGFRa-hFc fusion protein of the invention is represented by the amino acid sequence SEQ ID NO: 3.
  • the fusion protein further comprises a signal sequence located at the N-terminus of the fusion protein, which ensures secretion of the fusion protein into the extracellular environment during its synthesis.
  • the signal sequence is represented by SEQ ID NO: 4.
  • the fusion protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
  • the stated task is also solved by creating an isolated nucleic acid molecule encoding such a fusion protein.
  • the nucleic acid molecule has the sequence SEQ ID NO: 5.
  • the said problem is also solved by creating an expression vector carrying a nucleotide sequence corresponding to the sequence of an isolated nucleic acid molecule encoding such a fusion protein, under the control of regulatory elements necessary for the expression of this nucleotide sequence in a host cell; as well as by creating a host cell comprising the expression vector described in the present application, ensuring the efficient production of such a fusion protein using the above-mentioned nucleic acid molecule.
  • such cells are mammalian cells (in some particular embodiments of the invention, Chinese hamster ovary (CHO) cells).
  • the solution to the stated problem can be achieved by using the above-mentioned fusion protein for the treatment of a wide range of human oncological and fibrotic diseases, where inhibition of PDGFRa tyrosine kinase activity is required.
  • the result of the invention is the creation of a selective PDGFR inhibitor, which is achieved by using the extracellular part of PDGFRa in PDGFRa-hFc, which is a decoy receptor aimed at reducing the ability of PDGF ligands to interact with the cellular PDGFRa receptor and activate signal transmission.
  • the PDGFRa-hFc protein can be administered to a patient in a therapeutically effective amount, preferably as part of a pharmaceutical composition.
  • a variant of a therapeutic agent based on the fused (hybrid) protein PDGFRa-hFc has been created, containing the functional domains of the extracellular part of PDGFRa fused with the constant part (Fc domain) of human immunoglobulin IgG4, and capable of blocking the tyrosine kinase activity of the PDGFR pathways, and nucleotide sequences encoding such fused proteins have been developed, which are the expression basis for their production;
  • the developed recombinant polypeptide has a high degree of safety for therapeutic use, the basis of which is the features of its design, namely: minimal effector function for antibody-dependent cellular cytotoxicity (antibody-dependent cellular cytotoxicity - ADCC) and the absence of complement-dependent cytotoxicity (CDC), due to the use of the constant part of human immunoglobulin IgG4 isotype; low immunogenicity, due to the design of the recombinant polypeptide at the fusion site of the PDGFRa and IgG4 fragments: the region of the hybrid protein formed with the participation of the RS linker has a minimal risk of cross-reactivity of the immune system; increased protein stability and reduced cross-reactivity, due to the presence of an additional amino acid at the N-terminus of the hybrid structure, represented by isoleucine (I).
  • I isoleucine
  • Fig. 1 Scheme of an expression vector containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, encoding a fusion protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
  • polypeptide As used interchangeably herein and all refer to a polymer of amino acid residues. These terms may also be used interchangeably herein to refer to the final product resulting from expression of a nucleic acid sequence in a host cell.
  • fusion protein ("hybridprotein”,”recombinantprotein”,”fusionpolypeptide”,”recombinantpolypeptide”,”hybridconstruct) is meant a construct of two or more parts of a polypeptide nature, covalently linked between itself, formed as a result of the expression of a recombinant DNA molecule in which the coding regions of two or more different genes or their fragments are connected to each other in one reading frame.
  • PDGFRa PEGFRa
  • PGFRa PEGFRa
  • PGFR-alpha PEGFR-alpha
  • isolated has its generally accepted meaning, known to a person of ordinary skill in the art, and when used in relation to an isolated nucleic acid or an isolated polypeptide, is used without limitation to denote a nucleic acid or polypeptide that, due to man, exists separately from its native environment and is therefore not a product of nature.
  • An isolated nucleic acid or polypeptide may exist in purified form or may exist in a non-native environment, such as, for example, a host cell.
  • decoy receptor refers to hybrid proteins consisting of the extracellular domain of the molecule (receptor) and the Fc domain of immunoglobulin.
  • the extracellular domain of the receptor is responsible for target binding, and the Fc domain performs dimerization of the hybrid protein. The latter is necessary to increase the binding efficiency and ensure greater stability of the high-molecular complex.
  • the "decoy receptor” consists of certain fragments of the soluble extracellular portion of the human PDGFRa protein and the constant portion of the human IgG4 heavy chain.
  • treatment means to cure, slow, halt, or reverse the progression of a disease or disorder. As used herein, “treatment” also means to alleviate the symptoms associated with the disease or disorder.
  • a “therapeutically effective amount (therapeutic dose)” is the amount of a drug administered to a patient that is most likely to produce the desired therapeutic effect. The exact the required amount may vary from subject to subject depending on numerous factors such as the severity of the disease, age, body weight, general condition of the body, combination therapy with other drugs, etc.
  • the administration of the medicinal product of the invention to a subject in need of treatment and/or prevention of a disease or condition is carried out in a dose sufficient to achieve a therapeutic effect.
  • the administration may be carried out either once or several times a day, more often in the form of a course of administration over a period of time sufficient to achieve a therapeutic effect (from several days to a week, several weeks and up to months), while the courses of administration of the medicinal product may be repeated.
  • a single dose, frequency and/or duration of administration of the medicinal product of the invention may be increased.
  • the fusion protein of the invention is administered to a patient as part of a pharmaceutical composition comprising, in addition to the active component, pharmaceutically acceptable carriers and/or excipients.
  • the present invention provides DNA constructs encoding fusion proteins (recombinant polypeptides) - PDGFRa antagonists that block the PDGFRa signaling pathway.
  • the invention relates to nucleotide constructs encoding polypeptides containing the extracellular portion of PDGFRa (including five immunoglobulin-like repeats of type 02) fused with the constant portion (Fc domain) of human immunoglobulin IgG4, PDGFRa-hFc.
  • the natural sequence of the human PDGFRa protein consists of 1089 amino acids (aa) (SEQ ID NO: 1).
  • the native protein contains a signal peptide (1-23 aa BEO ID NO: 1), five immunoglobulin-like repeats of type C2 (24-113, 117-201, 202-306, 319-410, 414-517 aa), a transmembrane domain (529-549 aa), and a tyrosine kinase domain (593-954 aa).
  • the protein is divided into an extracellular (extracellular) part (24-528 aa SEQ ID NO: 1) and a cytoplasmic part (550-1089 aa SEQ ID NO: 1).
  • the protein linker used enhances the stability of the molecule.
  • special attention was paid to the safety of the protein construct when administered to a patient during therapy.
  • the manifestation of undesirable immunogenicity of biotechnological drugs based on fusion proteins is a serious problem that significantly affects their use in therapy, especially in the treatment of diseases that require long-term systemic administration of drugs based on them (Avdeeva Zh.I. et al. Problems associated with undesirable immunogenicity of biotechnological drugs (therapeutic proteins) I Immunology v. 40, no. 3, 2019, pp. 51-64).
  • the neoepitope GSDKTHT is formed in the junction site, which is present in a large number of different types of bacteria and fungi (Candida dubliniensis, Budvicia aquatica Pediococcus parvulus, Stagonospora sp. SRC1lsM3a, Jiangella sp.
  • DSM 45060 Jiangella alkaliphila, Jiangella alba, Catenaria anguillulae PL171, Methylosinus spohum, Phenylobacterium deserti, Aeromicrobium phragmitis, Aeromicrobium camelliae, Jiangella rhizosphaerae, Budvicia aquatica, Flavobacterium sp. 90, Jiangella aurantiaca, Methylosinus sp.
  • this combination not only solves the problem of reducing the immunogenicity of the neoepitope formed in the junction site (the resulting neoepitope RSYGPPC was not detected in pathogenic and opportunistic bacterial species for humans - this peptide is present only in a few organisms that are not pathogenic for humans: Uncinula necator, Molossus molossus and Streptosporangium becharense), but also achieves additional advantages that ensure increased safety of the hybrid protein, which are associated with the use of the IgG4 isotype of the Fc fragment - minimal effector function for antibody-dependent cellular cytotoxicity and the absence of complement-dependent cytotoxicity, which reduces the possible risk of inflammatory reactions and sensitization when using a therapeutic agent based on the PDGFRa-hFc hybrid protein.
  • Another feature of the fusion protein design according to the invention is the presence of an additional amino acid represented by isoleucine (I) at the N-terminus of the hybrid design.
  • isoleucine I
  • the terminal amino acid at the N-terminus of the fragment of the soluble extracellular part of the protein (24-528 aa SEQ ID NO: 1) is glutamine (Q).
  • glutamine often cyclizes to form pyroglutamate at the N-terminus of secreted proteins, in particular antibodies (Nakayoshi et al. 2020). This process is especially pronounced in the production of antibodies in cell culture and in vitro purification.
  • the rate of glutamine conversion in cell culture is about 1.41% per hour (Liu H.
  • the hybrid protein of the invention represented by the sequence SEQ ID NO: 3 and consisting of a fragment of the soluble extracellular part of the human PDGFRa protein, represented by amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1, and the Fc fragment of human IgG4, attached to the fragment of the PDGFRa protein from the C-terminus via the linker sequence RS, and having an additional isoleucine at the N-terminus of the hybrid construct, has a high degree of safety for therapeutic use.
  • the PDGFRa-hFc fusion protein of the invention may also optionally comprise a signal sequence, which may include any sequence known to a person skilled in the art of controlling the secretion of a polypeptide or protein from a cell, and may include natural or synthetic sequences.
  • the signal sequence is located at the N-terminus of the fusion protein of the present invention.
  • the signal sequence is represented by SEQ ID NO: 4.
  • the fusion protein (recombinant polypeptide) which is the subject of the present invention can be obtained as follows.
  • Soluble recombinant PDGFRa antagonist polypeptides are produced by expressing nucleotide sequences encoding them in eukaryotic cell lines, followed by purification of the synthesized recombinant proteins using affinity, ion exchange or hydrophobic chromatography, used individually or in various combinations with each other, as well as using other methods for purifying proteins.
  • the corresponding nucleotide sequences are obtained by combining DNA regions encoding selected PDGFRa domains with a DNA sequence encoding the Fc fragment of human IgG4.
  • nucleic acid molecules encoding such PDGFRa antagonist polypeptides have a nucleotide sequence corresponding to SEQ ID NO: 5.
  • the said task is also solved by creating an expression vector containing the given nucleic acid molecule under the control of regulatory elements necessary for the expression of the given nucleic acid in a host cell.
  • the host cell comprising such the expression vector may be Chinese hamster ovary CHO cells (for example, CHO-K1 or CHO DG44 cell lines) adapted for the production of therapeutic proteins.
  • the expression vector is preferably selected for expression of heterologous sequences in mammalian cells, but in some embodiments of the invention, the expression vector may be selected for expression in other systems, such as, for example, insect cells, yeast or bacterial cells.
  • each expression vector has its own set of regulatory elements that allow expression of a heterologous sequence (product) in a host cell, such as promoters and/or enhancers, Kozak sequences, polyA sequences and other regulatory sequences. And it may also have sequences encoding leader (signal) peptides that provide secretion of recombinant polypeptides into the extracellular environment. Termination of protein synthesis from a given isolated nucleic acid sequence is determined by the addition of one or more stop codons to it at the 3'-end in one reading frame.
  • hybrid construct in mammalian cells is possible by creating stable producer clones after transfection of cells with this construct. Transfection by electroporation or using a transfection reagent such as Lipofectamine 2000 can be used.
  • This hybrid construct can also be used for introduction into a lentiviral construct and subsequent infection of cells.
  • optimization methods are known to those skilled in the art and are described, for example, in (Almo SC, Love JD. Better and faster: improvements and optimization for mammalian recombinant protein production // Curr Opin Struct Biol. 2014 Jun; 26:39-43).
  • the recombinant polypeptide After transfection of the vector into the cells of the eukaryotic cell line, the recombinant polypeptide is synthesized and secreted into the culture serum-free medium. The resulting recombinant polypeptide is purified from the medium using, as a rule, affinity chromatography for protein-A or protein-G, but other methods of protein purification can also be used.
  • the developed product is a previously uncreated combination of nucleotide sequences of the human genome and is intended to be an expression basis for a fusion protein with predicted improved pharmacological properties for obtaining new highly effective polypeptide drugs - PDGFRa antagonists (inhibitors of signal transduction through the PDGFRa receptor), with high affinity for PDGFRa ligands, effective for the treatment of oncological and fibrotic diseases.
  • the hybrid protein of the present invention can be included in a pharmaceutical composition for the treatment of human cancer and fibrotic diseases.
  • the sequence encoding the human protein PDGFRa obtained from the plasmid RG211740 was used.
  • the PDGFRa fragment was selected based on bioinformatics analysis of the sequence and the corresponding nucleotide sequence encoding it was used for subsequent cloning.
  • the region corresponding to amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1 (with the aim of subsequently obtaining a protein having the amino acid sequence presented by SEQ ID NO: 2 and a protein having the sequence of SEQ ID NO: 3), the following primers were selected:
  • PDGFRA_S p-CCAGCTTTCATTACCCTCTATCCTT (SEQ ID NO: 6)
  • PDGFRA_R TAAGATCTAGCCACCGTGAGTTCAGAACGCA (SEQ ID NO: 7)
  • PCR was performed under the following conditions: 98°C 1 min, 30 cycles (98°C 10 sec, 63°C 10 sec, 72°C 2 min), 72°C 5 min.
  • Reaction components polymerase - Phusion (Thermo), buffer containing Mg2+ for Phusion polymerase (Thermo), 10 pmol of each primer and 0.25 mM nucleotide triphosphate mixture (Thermo).
  • Amplification was performed using the RG211740 sequence (Origene).
  • PCR product was purified using the GeneJet PCR purification kit (Fermentas). Concentration and compliance with the predicted molecular weight were checked using gel electrophoresis in 1% agarose (TAE buffer). The obtained PCR products were used for further construction.
  • the pFUSE-hlgG4e-Fc2 vector (InvivoGen) was used to clone the target sequences. It allows one to obtain sequences fused with the Fc domain of lgG4 and study their properties.
  • the Bglll restriction site (PDGFRA_R) was included in one of the primers. After amplification and restriction, it was possible to obtain a DNA fragment with one sticky (Bglll) site and one blunt site.
  • the vector was treated with EcoRV and Bglll restriction enzymes (Thermo), and the PCR product was treated with Bglll restriction enzyme (Thermo) for 1 hour at 37°C, then purified using the GeneJet PCR purification kit (Fermentas) and ligated using 1 IU of ligase (Thermo) according to the manufacturer's protocol.
  • the ligase mixture E. coli XL1-Blue competent cells were transformed and plated on LB medium containing zeocin.
  • the dishes were incubated overnight in a thermostat at 37°C. The next day, 20 colonies from each ligation mixture were tested for the presence of the desired insert by diluting a portion of the colony in 20 ⁇ l of water and boiling for 5 minutes. After cooling, the mixture was spun down and 1 ⁇ l was used as a template in the PCR reaction. PCR was performed using Taq DNA polymerase (Fermentas) and PROMF2 and FRAT2 primers. The presence of the insert was tested after electrophoresis of the PCR products.
  • Taq DNA polymerase Fermentas
  • PROMF2 and FRAT2 primers The presence of the insert was tested after electrophoresis of the PCR products.
  • Plasmid DNA was isolated from two colonies containing the insert, the lengths of the restriction fragments were verified using restriction endonucleases EcoRI and Hindlll, and sequenced using PROMF2 and FC primers on an Applied Biosystems 3500 sequencer according to the manufacturer's instructions, using PROMF2 (forward) and FC (reverse) primers.
  • PROMF2 GCCTGACCCTGCTTGCTCAACT (SEQ ID NO: 8)
  • FRAT2 CGAGGCACTGCTCACTTCCAAGA (SEQ ID NO: 9)
  • FC CTCACGTCCACCACCACGCA (SEQ ID NO: 10)
  • Fig. 1 The resulting constructed plasmid (expression vector) containing the target nucleotide sequences (SEQ ID NO: 5) is shown in Fig. 1.
  • hybrid protein To produce the hybrid protein, CHO cells were transiently transfected with a constructed plasmid encoding the hybrid protein.
  • the CHO cell line was cultured in Dynamis medium supplemented with Glutamax (6 mM), Antidumping reagent B (0.5%) and zeocin (500 ⁇ g/ml). Cultivation was carried out in a Multitron Cell shaker- CO2 incubator (Infors, Switzerland) in an atmosphere of 5% CO2 at a temperature of 37 °C and a relative humidity of 95% in 125 ml Ernlenmeyer flasks (Corning, USA) (stirring 120 rpm).
  • ultrapure (“transfection grade”) plasmid DNA was isolated using the EndoFree Plasmid MaxiKit (Qiagen) according to the manufacturer’s protocol. Linearization of the constructed plasmid was performed using the Notl site (Thermo). For transfection, 20 ⁇ g of linearized plasmid were added to 100 ⁇ l of cell suspension at a concentration of 5x10 7 kcells/ml. Electroporation was performed according to the protocol: 3 pulses of 1130 V with a duration of 20 ms.
  • transfected cells began 48 hours after transfection by adding the antibiotic zeocin at a concentration of 500 ⁇ g/ml and continued during further passages. Protein production was analyzed using standard SDS-PAGE gel electrophoresis. The secreted fusion protein was visualized using rabbit antibodies against the human Fc domain (Jackson Immunoresearch, USA). The target protein PDGFRa-hFc in the culture fluid was also determined by bilayer interferometry using Protein A biosensors and the Octet K2 system (Fortebio, Pall, USA). Binding of the Fc fragment of the fusion protein to Protein A immobilized on the sensor was assessed. When culturing these pools in the fed-batch mode, the production of fusion polypeptides PDGFRa-hFc and their secretion in the culture fluid were confirmed.
  • a nucleotide sequence encoding the fusion protein PDGFRa-hFc and being the expression basis for its production was developed, and a fusion protein PDGFRa-hFc was obtained, containing functional domains of the extracellular part of PDGFRa fused with the constant part (Fc-domain) of human immunoglobulin IgG4, capable of effectively blocking the tyrosine kinase activity of PDGFR pathways, which can be used in the therapy of oncological and fibrotic diseases.
  • This invention has a number of improved properties compared to analogues, and therefore expands the range of available candidates for the treatment of fibrotic and oncological diseases, in the pathogenesis of which PDGFR signaling pathways are involved.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

The present invention relates to the field of biomolecular pharmacology, biotechnology and genetic engineering and describes nucleic acid molecules and novel recombinant polypeptides encoded thereby, said recombinant polypeptides being PDGFR antagonists and being capable of effectively blocking the tyrosine kinase activity of PDGFR pathways. The obtained recombinant polypeptides can be used in the treatment of oncological and fibrotic diseases.

Description

НУКЛЕОТИДНАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ, КОДИРУЮЩИЙ СЛИТЫЙ БЕЛОК PDGFRA-HFC NUCLEOTIDE SEQUENCE ENCODING THE PDGFRA-HFC FUSION PROTEIN

Область техники Field of technology

Изобретение относится к области биомолекулярной фармакологии, биотехнологии и генетической инженерии и касается молекул нуклеиновых кислот и кодируемых ими новых растворимых белков - функциональных антагонистов PDGFRa (Platelet-derived growth factor receptor А) человека, способных блокировать сигнальные пути PDGFR, а также способа их получения. The invention relates to the field of biomolecular pharmacology, biotechnology and genetic engineering and concerns nucleic acid molecules and new soluble proteins encoded by them - functional antagonists of human PDGFRa (Platelet-derived growth factor receptor A), capable of blocking PDGFR signaling pathways, as well as a method for obtaining them.

Уровень техники State of the art

Сигнальный путь PDGFR является важным путем RTK (receptor tyrosine kinase, рецепторы с тирозин-киназной активностью), который активируется в различных опухолях и регулирует рост и васкуляризацию опухолевой ткани (Cavalcanti, Ignazzi, De Michele, & Caruso, 2019). Белки PDGFR являются трансмембранными рецепторами, которые способны димеризоваться и фосфорилироваться после связывания с лигандом PDGF (Kashishian, Kazlauskas, & Cooper, 1992), тем самым активируя различные нижележащие сигнальные пути, такие как PI3K/ АКТ/РКВ (путь фосфатидилинозитол-3-киназы /протеинкиназы В), МАРК/ ERK (митоген-активируемая протеинкиназа/ внеклеточная сигнал-регулируемая киназа, JAK (янус- киназа), STAT (сигнальный путь преобразователей и активаторов транскрипции) и путь Notch (Huang et al., 2021 ; Zou et al., 2022). The PDGFR signaling pathway is an important RTK (receptor tyrosine kinase) pathway that is activated in various tumors and regulates tumor tissue growth and vascularization (Cavalcanti, Ignazzi, De Michele, & Caruso, 2019). PDGFR proteins are transmembrane receptors that are able to dimerize and phosphorylate upon binding to the PDGF ligand (Kashishian, Kazlauskas, & Cooper, 1992), thereby activating various downstream signaling pathways such as PI3K/AKT/PKB (phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B pathway), MAPK/ERK (mitogen-activated protein kinase/extracellular signal-regulated kinase, JAK (Janus kinase), STAT (transducer and activator of transcription) signaling pathway, and the Notch pathway (Huang et al., 2021 ; Zou et al., 2022).

К семейству тирозинкиназных рецепоторов PDGFR относятся два родственных рецептора: PDGFRa и PDGFRp. Лиганды PDGF, связывающиеся с этими рецепторами, обладают различной специфичностью: в зависимости от конкретной изоформы PDGF будут образовываться различные гомо- или гетеродимеры рецепторов PDGFRa и PDGFRp (Reigstad, Varhaug, & Lillehaug, 2005). Пять изоформ PDGF различным и частично перекрывающимся образом экспрессируются в тканях. PDGF секретируются эндотелиальными клетками, макрофагами и эпителиальными клетками и присутствуют в тромбоцитах, высвобождаясь при дегрануляции. PDGF-С имеет большее структурное сходство с VEGF, чем с PDGF-B (Reigstad et aL, 2003), в то время как VEGF имеет приблизительно 25% сходство последовательности со всеми PDGF, и, как сообщалось, связывает PDGFRa, но не может эффективно его активировать (Pennock, Kazlauskas, et al., 2012). The PDGFR family of tyrosine kinase receptors includes two related receptors: PDGFRa and PDGFRp. The PDGF ligands that bind to these receptors have different specificities: depending on the specific PDGF isoform, different homo- or heterodimers of PDGFRa and PDGFRp receptors will be formed (Reigstad, Varhaug, & Lillehaug, 2005). Five PDGF isoforms are expressed in tissues in different and partially overlapping patterns. PDGFs are secreted by endothelial cells, macrophages, and epithelial cells and are present in platelets, being released upon degranulation. PDGF-C has greater structural similarity to VEGF than to PDGF-B (Reigstad et al., 2003), while VEGF has approximately 25% sequence similarity to all PDGFs and has been reported to bind PDGFRa but fail to efficiently activate it (Pennock, Kazlauskas, et al., 2012).

Ингибирование PDGFR подавляет пролиферацию, метастазирование, инвазию и ангиогенез рака, а также улучшает действие противоопухолевых препаратов (Balamurugan et aL, 2021 ; Thies et al., 2021). Существует ряд новых терапевтических стратегий, основанных на ингибировании пути PDGFR для лечения рака (Sun, Yue, Xu, & Hu, 2022). Inhibition of PDGFR suppresses cancer proliferation, metastasis, invasion, and angiogenesis, and improves the action of anticancer drugs (Balamurugan et al. aL, 2021 ; Thies et al., 2021). There are a number of novel therapeutic strategies based on PDGFR pathway inhibition for cancer treatment (Sun, Yue, Xu, & Hu, 2022).

Передача сигналов PDGF также связана с фиброзными заболеваниями, которые включают прогрессирующее рубцевание и потерю функции ткани из-за пролиферации мезенхимальных клеток и отложения внеклеточного матрикса. Фиброз печени может развиваться по типу обратимой реакции в случае заживления ран после травмы, однако, если он становится хроническим, это может привести к циррозу печени с неблагоприятным прогнозом. Путь PDGFR считается одним из ключевых в инициации фиброза различного генеза (Zhao et al., 2022). Фиброз печени включает активацию звездчатых клеток печени и портальных фибробластов (Friedman, 2008, Gressner and Weiskirchen, 2006), пролиферация и миграция которых зависят от PDGF-В и -D (Borkham-Kamphorst et al., 2007, Pinzani et al., 1989). Однако экспрессия трансгенов PDGF-А или одиночной связи С в печени мышей также вызывала фиброз, который для PDGF-С также приводил к развитию опухолей (Thieringer et al., 2008). Повышенная экспрессия PDGF и PDGFR наблюдалась как в экспериментальных моделях, так и при заболеваниях человека (Borkham-Kamphorst et al., 2008). PDGF signaling is also associated with fibrotic diseases, which involve progressive scarring and loss of tissue function due to mesenchymal cell proliferation and extracellular matrix deposition. Liver fibrosis can develop as a reversible reaction during wound healing following injury, but if it becomes chronic, it can lead to liver cirrhosis with a poor prognosis. The PDGFR pathway is considered one of the key pathways in the initiation of fibrosis of various origins (Zhao et al., 2022). Liver fibrosis involves the activation of hepatic stellate cells and portal fibroblasts (Friedman, 2008, Gressner and Weiskirchen, 2006), the proliferation and migration of which depend on PDGF-B and -D (Borkham-Kamphorst et al., 2007, Pinzani et al., 1989). However, expression of PDGF-A or single-linked C transgenes in mouse liver also induced fibrosis, which for PDGF-C also led to tumor development (Thieringer et al., 2008). Increased expression of PDGF and PDGFR has been observed in both experimental models and human diseases (Borkham-Kamphorst et al., 2008).

Существует три основных подхода к ингибированию пути PDGF/PDGFR: 1) секвестрация лиганда нейтрализующими антителами, растворимыми внеклеточными частями рецепторов, действующими как ловушки лиганда, или аптамерами ДНК/РНК, 2) нарушение взаимодействия между лигандом и рецептором путем блокирования рецептора рецептор-специфическими антителами или низкомолекулярными ингибиторами, 3) использование низкомолекулярных ингибиторов для блокирования киназной активности PDGFR. Ниже более подробно рассматриваюся эти три направления. There are three main approaches to inhibiting the PDGF/PDGFR pathway: 1) sequestration of the ligand with neutralizing antibodies, soluble extracellular portions of the receptors acting as ligand decoys, or DNA/RNA aptamers, 2) disruption of the interaction between ligand and receptor by blocking the receptor with receptor-specific antibodies or small molecule inhibitors, and 3) use of small molecule inhibitors to block the kinase activity of PDGFR. These three approaches are discussed in more detail below.

Разработка селективных терапвтических антител, секвестирующих PDGF, проблематична за счет того, что существует функциональная избыточность в активации PDGFR их лигандами. Кроме того, PDGFRa и PDGFRp составляют группу рецепторных тирозинкиназ класса III, близких по структуре и функциям к рецепторам клеточной поверхности Kit, FLT3 и CSF1 R (Blume-Jensen and Hunter, 2001). Имеются также структурные сходства с тирозинкиназами класса IV и класса V, что еще более затрудняет разработку специфических низкомолекулярных ингибиторов, нацеленных именно на PDGFR путь. The development of selective therapeutic antibodies that sequester PDGF is problematic because there is functional redundancy in the activation of PDGFR by their ligands. In addition, PDGFRa and PDGFRp constitute a group of class III receptor tyrosine kinases that are similar in structure and function to the cell surface receptors Kit, FLT3, and CSF1 R (Blume-Jensen and Hunter, 2001). There are also structural similarities to class IV and class V tyrosine kinases, further complicating the development of specific small molecule inhibitors that specifically target the PDGFR pathway.

Более перспективным путем разработки селектичных ингибиторов PDGFR являются PDGFR-блокирующие антитела. Оларатумаб (IMC-3G3, Lartruvo™) представляет собой рекомбинантное моноклональное антитело lgG1 человека против PDGFRa, которое специфически связывается с PDGFRa, блокируя связывание PDGF-AA, PDGF-BB и PDGF-CC и активацию рецептора без перекрестного взаимодействия с PDGFR[3 (Loizos et al., 2005). Оларатумаб снижает пролиферацию некоторых моделей опухолей как in vitro, так и in vivo (Gerber et al., 2012, Loizos et al., 2005, Matei et al., 2006, Russell et al., 2010, Stock et al., 2007). Основываясь на результатах исследования Ib/ll фазы распространенной саркомы мягких тканей, где комбинированная терапия оларатумабом и доксорубицином показала значимое улучшение средней общей выживаемости на 11 ,8 месяцев по сравнению с монотерапией доксорубицином (Тар et al., 2016), оралатумаб получил первое глобальное одобрение для лечения саркомы мягких тканей в США в октябре 2016 г. (Shirley, 2017). В настоящее время он проходит подтверждающие международные клинические испытания фазы III для лечения саркомы мягких тканей (исследование ANNOUNCE: NCT02451943), а также получил условное одобрение для использования в ЕС (Европейское агентство по лекарственным средствам, 2016 г.) для лечения пациентов с запущенной саркомой мягких тканей, которые не поддаются радикальному лечению с помощью хирургического вмешательства или лучевой терапии. Однако, несмотря на многообещающие результаты доклинических исследований ксенотрансплантатов глиобластомы и лейомиосаркомы (Loizos et al., 2005), оралатумаб оказался неэффективным для лечения других солидных опухолей, таких как глиома, рак предстательной железы или рак яичников. Более того, два исследования фазы II оларатумаба были прекращены: исследование распространенного немелкоклеточного рака легкого (NCT00918203) и нерезектабельных и/или метастатических стромальных опухолей желудочно-кишечного тракта (GIST) (NCT01316263), в которых не наблюдалось явного влияния на выживаемость без прогрессирования у пациентов без мутаций PDGFRa (Wagner et aL, 2017). В июне 2017 г. было начато новое исследование фазы I/II, в ходе которого проверялось влияние оралатумаба в комбинации с наб-паклитакселом и гемцитабином у пациентов с метастатическим раком поджелудочной железы (NCT03086369). A more promising avenue for the development of selective PDGFR inhibitors is PDGFR-blocking antibodies. Olaratumab (IMC-3G3, Lartruvo™) is a recombinant human IgG1 monoclonal antibody against PDGFRa that specifically binds to PDGFRa, blocking PDGF-AA, PDGF-BB, and PDGF-CC binding and receptor activation without cross-reacting with PDGFR[3 (Loizos et al., 2005). Olaratumab reduces proliferation of several tumor models both in vitro and in vivo (Gerber et al., 2012, Loizos et al., 2005, Matei et al., 2006, Russell et al., 2010, Stock et al., 2007). Based on the results of a phase Ib/II trial in advanced soft tissue sarcoma, where combination therapy with olaratumab and doxorubicin showed a significant improvement in median overall survival of 11.8 months compared with doxorubicin alone (Tap et al., 2016), oralatumab received the first global approval for the treatment of soft tissue sarcoma in the US in October 2016 (Shirley, 2017). It is currently undergoing a confirmatory international phase III clinical trial in soft tissue sarcoma (ANNOUNCE study: NCT02451943) and has received conditional approval for use in the EU (European Medicines Agency, 2016) for the treatment of patients with advanced soft tissue sarcoma that is refractory to curative treatment with surgery or radiotherapy. However, despite promising results in preclinical studies in glioblastoma and leiomyosarcoma xenografts (Loizos et al., 2005), oralatumab was ineffective in other solid tumors such as glioma, prostate cancer, or ovarian cancer. Moreover, two phase II studies of olaratumab were terminated: a study in advanced non-small cell lung cancer (NCT00918203) and unresectable and/or metastatic gastrointestinal stromal tumors (GIST) (NCT01316263), which did not show a clear effect on progression-free survival in patients without PDGFRa mutations (Wagner et al., 2017). In June 2017, a new phase I/II study was initiated testing the effects of oralatumab in combination with nab-paclitaxel and gemcitabine in patients with metastatic pancreatic cancer (NCT03086369).

Эффективным подходом к блокированию передачи сигналов PDGFR является использование низкомолекулярных соединений, которые могут проникать в клетки и блокировать его ферментативную активность. Большинство современных противоопухолевых препаратов для ингибирования киназной активности PDGFR основаны на многоцелевых малых молекулах, которые в совокупности называются ингибиторами тирозинкиназы (ИТК, TKI, tyrosine kinase inhibitors), среди которых иматиниб был первым, одобренным для клинического применения в 2001 году (Iqbal Nida, Iqbal Naveed, 2014). Эти препараты связываются с АТФ-связывающим карманом киназ, таким образом конкурируя с АТФ и останавливая активацию и передачу сигналов рецептором. Из-за консервативной структуры кармана АТФ ингибитор обычно подавляет киназы и за пределами предполагаемой мишени. Кроме того, неблагоприятный клеточный ответ на лечение ИТК, такой как активация ингибитора апоптоза XIAP иматинибом, активация FAK и р130 Cas АЫ-независимым образом с помощью иматиниба и нилотиниба (Frolov et aL, 2016), также будет формировать ответ на ИТК и может объяснить неспособность лекарств ингибировать онкогенную трансформацию. К другим препаратам этого класса относятся нилотиниб, дазатиниб, понатиниб, сунитиниб. Примечательно, что все ИТК имеют несколько мишеней, и не существует селективного ингибитора, блокирующего только PDGFR. An effective approach to block PDGFR signaling is the use of small molecules that can penetrate cells and block its enzymatic activity. Most current anticancer drugs to inhibit PDGFR kinase activity are based on multi-targeted small molecules, collectively called tyrosine kinase inhibitors (TKIs), of which imatinib was the first, approved for clinical use in 2001 (Iqbal Nida, Iqbal Naveed, 2014). These drugs bind to the ATP-binding pocket of kinases, thereby competing with ATP and stopping receptor activation and signaling. Due to the conserved structure of the ATP pocket, the inhibitor usually inhibits kinases beyond their intended target. In addition, adverse cellular responses to TKI treatment, such as activation of the apoptosis inhibitor XIAP by imatinib, activation of FAK and p130 in a Cas AN-independent manner by imatinib and nilotinib (Frolov et al, 2016), will also shape the response to TKIs and may explain the failure of the drugs to inhibit oncogenic transformation. Other drugs in this class include nilotinib, dasatinib, ponatinib, sunitinib. Notably, all TKIs have multiple targets and there is no selective inhibitor that blocks only PDGFR.

Fc-слитые белки хорошо зарекомендовали себя в качестве терапевтических и профилактических средств. Полученные с помощью этой технологии протеины имеют большой терапевтический потенциал, так как они связаны с Fc-доменом, который заметно удлиняет период полувыведения белков из плазмы крови, что продлевает терапевтическую активность, а также приводит к более медленному почечному клиренсу для молекул большего размера. В последнее время ведется активная разработка терапевтических средств на основе Fc-слитых белков (см. например, RU2689522, 28.05.2019; WO2023063842, 20.04.2023 (RU2787060)). Fc-fusion proteins have proven themselves as therapeutic and prophylactic agents. Proteins obtained using this technology have great therapeutic potential, as they are linked to the Fc domain, which significantly prolongs the half-life of proteins in blood plasma, which prolongs therapeutic activity, and also leads to slower renal clearance for larger molecules. Recently, active development of therapeutic agents based on Fc-fusion proteins has been underway (see, for example, RU2689522, 28.05.2019; WO2023063842, 20.04.2023 (RU2787060)).

Целью изобретения является разработка эффективных антагонистов PDGFRa на основе технологии Fc-слитых белков. The aim of the invention is to develop effective PDGFRa antagonists based on Fc-fusion protein technology.

Сущность изобретения The essence of the invention

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала технических средств для лечения онкологических и фиброзных заболеваний. В частности, задача касается получения новых высокоэффективных полипептидных препаратов - антагонистов PDGFRa (ингибиторов передачи сигнала через рецептор PDGFRa), обладающих высокой аффинностью к лигандам рецептора PDGFRa и имеющих высокую степень безопасности терапевтического применения; также задача касается разработки нуклеотидных последовательностей, кодирующих такие полипептиды и являющихся экспрессионной основой для их получения. The objective of the present invention is to expand the arsenal of technical means for treating oncological and fibrotic diseases. In particular, the objective concerns obtaining new highly effective polypeptide drugs - PDGFRa antagonists (inhibitors of signal transmission through the PDGFRa receptor), possessing high affinity for PDGFRa receptor ligands and having a high degree of safety of therapeutic use; the objective also concerns the development of nucleotide sequences encoding such polypeptides and being the expression basis for their production.

Решение поставленной задачи осуществляется путем создания слитого белка PDGFRa -hFc, являющегося антагонистом PDGFRa, в структуру которого входит (а) фрагмент растворимой внеклеточной части белка PDGFRa человека, представленный аминокислотами 24-528 SEQ ID NO: 1 и включающий пять иммуноглобулин-подобных повторов С2 типа, входящих в естественную последовательность PDGFRa, а также (б) константная часть тяжелой цепи (Fc-фрагмент) lgG4 человека. Слитый PDGFRa-hFc белок не содержит тирозинкиназного домена PDGFRa, а также других внутриклеточных доменов PDGFRa. При этом Fc-фрагмент lgG4 человека присоединен к фрагменту белка PDGFRa с С-конца посредством линкерной последовательности RS. В предпочтительных вариантах воплощения изобретения слитый белок PDGFRa-hFc по изобретению представлен аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 3. В некоторых вариантах осуществления изобретения слитый белок дополнительно включает сигнальную последовательность, локализованную на N-конце слитого белка, обеспечивающую секрецию слитого белка во внеклеточную среду в процессе его синтеза. В частных вариантах осуществления сигнальная последовательность представлена SEQ ID NO: 4. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения слитый белок имеет аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 2. The solution to the problem is achieved by creating a PDGFRa-hFc fusion protein, which is a PDGFRa antagonist, the structure of which includes (a) a fragment of the soluble extracellular part of the human PDGFRa protein, represented by amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1 and including five immunoglobulin-like repeats of type C2, included in the natural sequence of PDGFRa, as well as (b) the constant part of the heavy chain (Fc fragment) of human IgG4. The fusion PDGFRa-hFc protein does not contain the tyrosine kinase domain of PDGFRa, as well as other intracellular domains of PDGFRa. In this case, the Fc fragment of human IgG4 is attached to the fragment of the PDGFRa protein from the C-terminus via the linker sequence RS. In preferred embodiments of the invention, the PDGFRa-hFc fusion protein of the invention is represented by the amino acid sequence SEQ ID NO: 3. In some embodiments of the invention, the fusion protein further comprises a signal sequence located at the N-terminus of the fusion protein, which ensures secretion of the fusion protein into the extracellular environment during its synthesis. In particular embodiments, the signal sequence is represented by SEQ ID NO: 4. In some particular embodiments of the invention, the fusion protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

Поставленная задача также решается путем создания изолированной молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующей такой слитый белок. В некоторых частных вариантах осуществления изобретения молекула нуклеиновой кислоты имеет последовательность SEQ ID NO: 5. The stated task is also solved by creating an isolated nucleic acid molecule encoding such a fusion protein. In some particular embodiments of the invention, the nucleic acid molecule has the sequence SEQ ID NO: 5.

Указанная задача также решается путем создания экспрессирующего вектора, несущего нуклеотидную последовательность, соответствующую последовательности изолированной молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующей такой слитый белок, под контролем регуляторных элементов, необходимых для экспрессии данной нуклеотидной последовательности в клетке-хозяине; а также путем создания клетки-хозяина, включающей экспрессирующий вектор, описанный в настоящей заявке, обеспечивающей эффективную продукцию такого слитого белка с использованием вышеуказанной молекулы нуклеиновой кислоты. В некоторых вариантах воплощения изобретения в качестве таких клеток выступают клетки млекопитающих (в некоторых частных вариантах воплощения изобретения - клетки яичников китайского хомячка (СНО)). The said problem is also solved by creating an expression vector carrying a nucleotide sequence corresponding to the sequence of an isolated nucleic acid molecule encoding such a fusion protein, under the control of regulatory elements necessary for the expression of this nucleotide sequence in a host cell; as well as by creating a host cell comprising the expression vector described in the present application, ensuring the efficient production of such a fusion protein using the above-mentioned nucleic acid molecule. In some embodiments of the invention, such cells are mammalian cells (in some particular embodiments of the invention, Chinese hamster ovary (CHO) cells).

Решение поставленной задачи может достигаться при применении вышеуказанного слитого белка для лечения широкого спектра онкологических и фиброзных заболеваний человека, где требуется ингибирование тирозинкиназной активности PDGFRa. Результатом изобретения является создание селективного ингибитора PDGFR, что достигается за счет использования экстраклеточной части PDGFRa в составе PDGFRa-hFc, которая является рецептором-ловушкой, направленной на снижение способности лигандов PDGF взаимодествовать с клеточным рецептором PDGFRa и активировать передачу сигнала. Белок PDGFRa-hFc может вводиться пациенту в терапевтически эффективном количестве, предпочтительно в составе фармацевтической композиции. The solution to the stated problem can be achieved by using the above-mentioned fusion protein for the treatment of a wide range of human oncological and fibrotic diseases, where inhibition of PDGFRa tyrosine kinase activity is required. The result of the invention is the creation of a selective PDGFR inhibitor, which is achieved by using the extracellular part of PDGFRa in PDGFRa-hFc, which is a decoy receptor aimed at reducing the ability of PDGF ligands to interact with the cellular PDGFRa receptor and activate signal transmission. The PDGFRa-hFc protein can be administered to a patient in a therapeutically effective amount, preferably as part of a pharmaceutical composition.

При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты:The following technical results are achieved by implementing the invention:

- создан вариант терапевтического агента на основе слитого (гибридного) белка PDGFRa-hFc, содержащего функциональные домены экстраклеточной части PDGFRa, слитые с константной частью (Fc-доменом) иммуноглобулина человека lgG4, и способного блокировать тирозинкиназную активность PDGFR путей, а также разработаны нуклеотидные последовательности, кодирующие такие слитые белки и являющиеся экспрессионной основой для их получения; - a variant of a therapeutic agent based on the fused (hybrid) protein PDGFRa-hFc has been created, containing the functional domains of the extracellular part of PDGFRa fused with the constant part (Fc domain) of human immunoglobulin IgG4, and capable of blocking the tyrosine kinase activity of the PDGFR pathways, and nucleotide sequences encoding such fused proteins have been developed, which are the expression basis for their production;

- разработанный рекомбинантный полипептид имеет высокую степень безопасности терапевтического применения, основой которой являются особенности его конструкции, а именно: минимальная эффекторная функция для антителозависимой клеточной цитотоксичности (antibody-dependent cellular cytotoxicity - ADCC) и отсутствие комплемент- зависимой цитотоксичности (complement-dependent cytotoxicity - CDC), благодаря использованию константной части иммуноглобулина человека 1дС4-изотипа; низкая иммуногенность, благодаря конструкции рекомбинантного полипептида в месте слияния фрагментов PDGFRa и lgG4: формируемый при участии линкера RS участок гибридного белка имеет минимальный риск возникновения перекрестной реактивности иммунной системы; повышенная стабильность белка и сниженная кросс-реактивность, благодаря наличию на N- конце гибридной конструкции дополнительной аминокислоты, представленной изолейцином (I). - the developed recombinant polypeptide has a high degree of safety for therapeutic use, the basis of which is the features of its design, namely: minimal effector function for antibody-dependent cellular cytotoxicity (antibody-dependent cellular cytotoxicity - ADCC) and the absence of complement-dependent cytotoxicity (CDC), due to the use of the constant part of human immunoglobulin IgG4 isotype; low immunogenicity, due to the design of the recombinant polypeptide at the fusion site of the PDGFRa and IgG4 fragments: the region of the hybrid protein formed with the participation of the RS linker has a minimal risk of cross-reactivity of the immune system; increased protein stability and reduced cross-reactivity, due to the presence of an additional amino acid at the N-terminus of the hybrid structure, represented by isoleucine (I).

Краткое описание рисунков Brief description of the drawings

Фиг.1. Схема экспрессирующего вектора, содержащего нуклеотидную последовательность SEQ ID NO: 5, кодирующую слитый белок, имеющий аминокислотную последовательность SEQ ID NO: 2. Fig. 1. Scheme of an expression vector containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 5, encoding a fusion protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

Определения и термины Definitions and terms

Следующие термины и определения применяются в данном документе, если иное не указано явно. Ссылки на методики, используемые при описании данного изобретения, относятся к хорошо известным методам, включая изменения этих методов и замену их эквивалентными методами, известными специалистам. The following terms and definitions are used in this document unless otherwise explicitly stated. References to techniques used in describing this invention refer to well-known techniques, including variations of these techniques and their replacement by equivalent techniques known to those skilled in the art.

В документах данного изобретения термины «включает», «включающий» и т.п., а также «содержит», «содержащий» и т.п. интерпретируются как означающие «включает, помимо всего прочего» (или «содержит, помимо всего прочего»). Указанные термины не предназначены для того, чтобы их истолковывали как «состоит только из». In the documents of this invention, the terms "includes", "including", etc., as well as "contains", "comprising", etc. are interpreted to mean "includes, among other things" (or "contains, among other things"). These terms are not intended to be interpreted as "consists only of".

Термин «и/или» означает один, несколько или все перечисленные элементы. The term "and/or" means one, more, or all of the listed elements.

Термин «необязательный» / «необязательно» (или «опциональный» / «опционально»), используемый в данном документе, означает, что описываемое впоследствии событие или обстоятельство может, но не обязательно, произойти, и что описание включает случаи, когда событие или обстоятельство происходит, и случаи, в которых оно не происходит. The term "optional" / "optional" (or "optional") as used in this document means that the subsequently described event or circumstance may, but does not necessarily, occur, and that the description includes instances in which the event or circumstance occurs and instances in which it does not occur.

Термины «полипептид», «белок» и «пептид» используют в настоящем документе взаимозаменяемо, и все они означают полимер из аминокислотных остатков. Эти термины также могут использоваться в настоящем описании взаимозаменяемо при обозначении конечного продукта, получаемого в результате экспрессии в клетке-хозяине последовательности нуклеиновой кислоты. The terms "polypeptide," "protein," and "peptide" are used interchangeably herein and all refer to a polymer of amino acid residues. These terms may also be used interchangeably herein to refer to the final product resulting from expression of a nucleic acid sequence in a host cell.

Под «слитым белком» («гибридным белком», «рекомбинантным белком», «слитым полипептидом», «рекомбинантным полипептидом», «гибридной конструкцией») понимают конструкцию из двух или более частей полипептидной природы, ковалентно связанных между собой, образующейся в результате экспрессии рекомбинантной молекулы ДНК, в которой соединены друг с другом в одной рамке считывания кодирующие участки, соответственно, двух или нескольких разных генов или их фрагментов. By "fusion protein"("hybridprotein","recombinantprotein","fusionpolypeptide","recombinantpolypeptide","hybridconstruct") is meant a construct of two or more parts of a polypeptide nature, covalently linked between itself, formed as a result of the expression of a recombinant DNA molecule in which the coding regions of two or more different genes or their fragments are connected to each other in one reading frame.

Термины «PDGFRa», «PDGFRa» и «PDGFR-альфа» - взаимозаменяемы и относятся к рецептору тромбоцитарного фактора роста А (от англ. Platelet-derived growth factor receptor А). The terms "PDGFRa", "PDGFRa" and "PDGFR-alpha" are interchangeable and refer to the platelet-derived growth factor receptor A.

Сокращение «ак» означает «аминокислоты». The abbreviation "ac" stands for "amino acids".

Термин «изолированный» («выделенный») имеет свое общепринятое значение, известное среднему специалисту в данной области техники, и при использовании в отношении выделенной нуклеиновой кислоты или выделенного полипептида используется без ограничения для обозначения нуклеиновой кислоты или полипептида, которые, благодаря человеку, существуют отдельно от своего нативного окружения и поэтому не являются продуктом природы. Выделенная нуклеиновая кислота или полипептид могут существовать в очищенной форме или могут существовать в ненативном окружении, в таком как, например, клетка-хозяин. The term "isolated" has its generally accepted meaning, known to a person of ordinary skill in the art, and when used in relation to an isolated nucleic acid or an isolated polypeptide, is used without limitation to denote a nucleic acid or polypeptide that, due to man, exists separately from its native environment and is therefore not a product of nature. An isolated nucleic acid or polypeptide may exist in purified form or may exist in a non-native environment, such as, for example, a host cell.

Термин «синонимичная замена» относится к нуклеотидной последовательности, имеющей последовательность нуклеотидов, которая может отличаться от референсной последовательности нуклеиновой кислоты на одну или более замен, которые не ведут к изменению аминокислотной последовательности белка, кодируемой данной молекулой нуклеиновой кислоты. В связи с тем, что генетический код является «вырожденным», то есть различные по нуклеотидной последовательности триплеты могут кодировать одну и ту же аминокислоту, синонимичные замены в нуклеотидной последовательности не приводят к изменению аминокислотной последовательности белка. The term "synonymous substitution" refers to a nucleotide sequence having a nucleotide sequence that may differ from a reference nucleic acid sequence by one or more substitutions that do not result in a change in the amino acid sequence of the protein encoded by the nucleic acid molecule. Since the genetic code is "degenerate", i.e. triplets of different nucleotide sequences may encode the same amino acid, synonymous substitutions in the nucleotide sequence do not result in a change in the amino acid sequence of the protein.

Термин «рецетор-ловушка» (от англ. Decoy receptor, также трап) относится к гибридным белкам, состоящим из внеклеточного домена молекулы (рецептора) и Fc-домена иммуноглобулина. Внеклеточный домен рецептора отвечает за связывание мишени, a Fc- домен осуществляет димеризацию гибридного белка. Последнее необходимо для увеличения эффективности связывания и обеспечения большей стабильности высокомолекулярного комплекса. В рамках настоящего изобретения «рецептор-ловушка» состоит из определенных фрагментов растворимой внеклеточной части белка PDGFRa человека и константной части тяжелой цепи lgG4 человека. The term "decoy receptor" refers to hybrid proteins consisting of the extracellular domain of the molecule (receptor) and the Fc domain of immunoglobulin. The extracellular domain of the receptor is responsible for target binding, and the Fc domain performs dimerization of the hybrid protein. The latter is necessary to increase the binding efficiency and ensure greater stability of the high-molecular complex. In the context of the present invention, the "decoy receptor" consists of certain fragments of the soluble extracellular portion of the human PDGFRa protein and the constant portion of the human IgG4 heavy chain.

Термин «лечение» означает излечение, замедление, остановку, либо реверсию прогрессирования заболевания или нарушения. В настоящем документе «лечение» также означает смягчение симптомов, ассоциированных с заболеванием или нарушением. The term “treatment” means to cure, slow, halt, or reverse the progression of a disease or disorder. As used herein, “treatment” also means to alleviate the symptoms associated with the disease or disorder.

Под «терапевтически эффективным количеством (терапевтической дозой)» подразумевается количество лекарственного средства, вводимого пациенту, при котором у него с наибольшей вероятностью проявится ожидаемый терапевтический эффект. Точное требуемое количество может меняться от субъекта к субъекту в зависимости от многочисленных факторов, таких как тяжесть заболевания, возраст, масса тела, общее состояние организма, комбинированное лечение с другими препаратами и др. Введение лекарственного средства по изобретению субъекту, нуждающемуся в лечении и/или профилактике заболевания или состояния, осуществляется в дозе, достаточной для достижения терапевтического эффекта. При проведении лечения и/или профилактики введение может осуществляться как разово, так и несколько раз в день, чаще в виде курсового введения на протяжении времени, достаточного для достижения терапевтического эффекта (от нескольких дней до недели, нескольких недель и до месяцев), при этом курсы введения лекарственного средства могут проводиться повторно. В частности, при среднетяжелых формах заболевания разовая доза, кратность и/или длительность введения лекарственного средства по изобретению могут быть увеличены. Предпочтительно слитый белок по изобретению вводят пациенту в составе фармацевтической композиции, включающей, помимо активного компонента, фармацевтически приемлемые носители и/или наполнители. A "therapeutically effective amount (therapeutic dose)" is the amount of a drug administered to a patient that is most likely to produce the desired therapeutic effect. The exact the required amount may vary from subject to subject depending on numerous factors such as the severity of the disease, age, body weight, general condition of the body, combination therapy with other drugs, etc. The administration of the medicinal product of the invention to a subject in need of treatment and/or prevention of a disease or condition is carried out in a dose sufficient to achieve a therapeutic effect. During treatment and/or prevention, the administration may be carried out either once or several times a day, more often in the form of a course of administration over a period of time sufficient to achieve a therapeutic effect (from several days to a week, several weeks and up to months), while the courses of administration of the medicinal product may be repeated. In particular, in moderate forms of the disease, a single dose, frequency and/or duration of administration of the medicinal product of the invention may be increased. Preferably, the fusion protein of the invention is administered to a patient as part of a pharmaceutical composition comprising, in addition to the active component, pharmaceutically acceptable carriers and/or excipients.

Если не определено отдельно, технические и научные термины в данной заявке имеют стандартные значения, общепринятые в научной и технической литературе. Unless otherwise defined, technical and scientific terms in this application have the standard meanings generally accepted in the scientific and technical literature.

Подробное описание изобретения Detailed description of the invention

В настоящем изобретении предлагаются конструкции ДНК, кодирующие слитые белки (рекомбинантные полипептиды) - антагонисты PDGFRa, блокирующие сигнальный путь PDGFRa. The present invention provides DNA constructs encoding fusion proteins (recombinant polypeptides) - PDGFRa antagonists that block the PDGFRa signaling pathway.

В частности, изобретение относится к нуклеотидным конструкциям, кодирующим полипептиды, содержащие экстраклеточную часть PDGFRa (включающую пять иммуноглобулин-подобных повторов 02 типа), слитую с константной частью (Fc-доменом) иммуноглобулина человека lgG4, PDGFRa-hFc. In particular, the invention relates to nucleotide constructs encoding polypeptides containing the extracellular portion of PDGFRa (including five immunoglobulin-like repeats of type 02) fused with the constant portion (Fc domain) of human immunoglobulin IgG4, PDGFRa-hFc.

Естественная последовательность белка PDGFRa человека состоит из 1089 аминокислот (ак) (SEQ ID N0: 1). В состав нативного белка входит сигнальный пептид (1-23 ак БЕО ID N0: 1), пять иммуноглобулин-подобных повторов С2 типа (24-113, 117-201 , 202-306, 319-410, 414-517 ак), трансмембранный домен (529-549 ак), тирозинкиназный домен (593-954 ак). В составе белка выделяется экстраклеточная (внеклеточная) часть (24-528 ак SEQ ID N0: 1) и цитоплазматическая часть (550-1089 ак SEQ ID N0: 1). The natural sequence of the human PDGFRa protein consists of 1089 amino acids (aa) (SEQ ID NO: 1). The native protein contains a signal peptide (1-23 aa BEO ID NO: 1), five immunoglobulin-like repeats of type C2 (24-113, 117-201, 202-306, 319-410, 414-517 aa), a transmembrane domain (529-549 aa), and a tyrosine kinase domain (593-954 aa). The protein is divided into an extracellular (extracellular) part (24-528 aa SEQ ID NO: 1) and a cytoplasmic part (550-1089 aa SEQ ID NO: 1).

В рамках настоящего изобретения в процессе разработки новых полипептидных препаратов - ингибиторов тирозинкиназной активности PDGFRa было осуществлено клонирование последовательности, соответствующей экстраклеточному домену PDGFRa и содержащей пять иммуноглобулин-подобных повторов С2 типа и ее слияние в одной рамке считывания с последовательностью, кодирующей константную часть тяжелой цепи IgG человека. При конструировании гибридного белка по изобретению особое внимание было уделено линкеру, связывающему два активных фрагмента белковой конструкции. Известно, что белковые линкеры должны обеспечивать необходимый интервал между доменами гибридного белка, поддерживая правильную укладку белка в случае, когда взаимодействия N или С концов являются критическими для укладки. Кроме того, предпочтительно, чтобы используемый белковый линкер усиливал стабильность молекулы. Помимо этого, при конструировании гибридного белка по изобретению особое внимание было уделено безопасности белковой конструкции при ее введении пациенту в процессе проведения терапии. Как известно, проявление нежелательной иммуногенности биотехнологических лекарственных препаратов на основе слитых белков является серьезной проблемой, существенно влияющей на их применение в терапии, особенно при лечении заболеваний, требующих длительного системного введения лекарственных препаратов на их основе (Авдеева Ж.И. и др. Проблемы, связанные с нежелательной иммуногенностью биотехнологических лекарственных препаратов (терапевтических белков) И Иммунология т.40, № 3, 2019, с.51-64). Поэтому при конструировании гибридного белка внимание было уделено не только его стабильности и терапевтической эффективности, но и снижению риска потенциальной иммуногенности. Анализируя возможные риски развития иммуногенности, авторы изобретения обратили внимание на то, что несмотря на то, что фрагменты молекул PDGFRa и Fc-фрагмента IgG имеют человеческое происхождение и естественным образом должны иметь низкий иммуногенный профиль, последовательность, получаемая в результате слияния этих молекул, не всегда безопасна. Так, при использовании Fc-фрагмента lgG1- изотипа в сочетании с линкером GS, в участке соединения образуется неоэпитоп GSDKTHT, присутствующий в большом количестве различных видов бактерий и грибов (Candida dubliniensis, Budvicia aquatica Pediococcus parvulus, Stagonospora sp. SRC1lsM3a, Jiangella sp. DSM 45060, Jiangella alkaliphila, Jiangella alba, Catenaria anguillulae PL171, Methylosinus spohum, Phenylobacterium deserti, Aeromicrobium phragmitis, Aeromicrobium camelliae, Jiangella rhizosphaerae, Budvicia aquatica, Flavobacterium sp. 90, Jiangella aurantiaca, Methylosinus sp. C49, Methylocystis heyeri, Tripterygium wilfordii (Thunder God vine), Tripterygium wilfordii (Thunder God vine), Pedobacter puniceum, Anseranas semipalmata, Bradyrhizobium sp. CCBAU 53421, Colletotrichum plurivorum, Kiritimatiellaceae bacterium, Hyphomicrobiales bacterium, Anaerolineae bacterium, Methylobacterium sp. (strain 4-46), Beijerinckia indica subsp. indica (strain A TCC 9039 / DSM 1715 / NCIMB 8712), Methylobacterium nodulans), многие из которых являются патогенными или условно-патогенными для человека, а некоторые используются для приготовления пищи (ферментации). Воздействие такого пептида на человека может стать причиной перекрестной реактивности с гибридным белком PDGFRa-hFc и последующей иммунной реакции. В результате проведенной работы неожиданно было обнаружено, что использование линкера RS не только обеспечивает необходимую стабильность молекулы, но и также обеспечивает получение слитого белка, обладающего низким риском потенциальной иммуногенности, при условии использования в качестве Fc-фрагмента 1дС4-изотипа (а не lgG1). Как показал проведенный анализ, при таком сочетании решается не только задача снижения иммуногенности образуемого в участке соединения неоэпитопа (образуемый в результате неоэпитоп RSYGPPC не обнаружен в патогенных и условно-патогенных для человека видах бактерий - указанный пептид присутствует лишь в нескольких организмах, не являющихся патогенными для человека: Uncinula necator, Molossus molossus и Streptosporangium becharense), но и достигаются дополнительные преимущества, обеспечивающие повышенную безопасность гибридного белка, которые связаны с использованием 1дС4-изотипа Fc-фрагмента - минимальная эффекторная функция для антитело-зависимой клеточной цитотоксичности и отсутствие комплемент-зависимой цитотоксичности, что снижает возможный риск воспалительных реакций и сенсибилизацию при использовании терапевтического агента на основе гибридного белка PDGFRa-hFc. Within the framework of the present invention, in the process of developing new polypeptide drugs - inhibitors of tyrosine kinase activity of PDGFRa, the sequence corresponding to the extracellular domain of PDGFRa and containing five immunoglobulin-like repeats of type C2 was cloned and fused in one reading frame with the sequence encoding the constant part of the heavy chain of IgG human. When constructing the hybrid protein of the invention, special attention was paid to the linker connecting the two active fragments of the protein construct. It is known that protein linkers should provide the necessary spacing between the domains of the hybrid protein, maintaining the correct folding of the protein in the case where interactions of the N or C ends are critical for folding. In addition, it is preferable that the protein linker used enhances the stability of the molecule. In addition, when constructing the hybrid protein of the invention, special attention was paid to the safety of the protein construct when administered to a patient during therapy. As is known, the manifestation of undesirable immunogenicity of biotechnological drugs based on fusion proteins is a serious problem that significantly affects their use in therapy, especially in the treatment of diseases that require long-term systemic administration of drugs based on them (Avdeeva Zh.I. et al. Problems associated with undesirable immunogenicity of biotechnological drugs (therapeutic proteins) I Immunology v. 40, no. 3, 2019, pp. 51-64). Therefore, when constructing the hybrid protein, attention was paid not only to its stability and therapeutic efficacy, but also to reducing the risk of potential immunogenicity. Analyzing the possible risks of developing immunogenicity, the authors of the invention drew attention to the fact that despite the fact that fragments of PDGFRa molecules and the Fc fragment of IgG are of human origin and should naturally have a low immunogenic profile, the sequence obtained as a result of the fusion of these molecules is not always safe. Thus, when using the Fc fragment of the IgG1 isotype in combination with the GS linker, the neoepitope GSDKTHT is formed in the junction site, which is present in a large number of different types of bacteria and fungi (Candida dubliniensis, Budvicia aquatica Pediococcus parvulus, Stagonospora sp. SRC1lsM3a, Jiangella sp. DSM 45060, Jiangella alkaliphila, Jiangella alba, Catenaria anguillulae PL171, Methylosinus spohum, Phenylobacterium deserti, Aeromicrobium phragmitis, Aeromicrobium camelliae, Jiangella rhizosphaerae, Budvicia aquatica, Flavobacterium sp. 90, Jiangella aurantiaca, Methylosinus sp. C49, Methylocystis heyeri, Tripterygium wilfordii (Thunder God vine), Tripterygium wilfordii (Thunder God vine), Pedobacter puniceum, Anseranas semipalmata, Bradyrhizobium sp. CCBAU 53421, Colletotrichum plurivorum, Kiritimatiellaceae bacterium, Hyphomicrobiales bacterium, Anaerolineae bacterium, Methylobacterium sp. (strain 4-46), Beijerinckia indica subsp. indica (strain A TCC 9039 / DSM 1715 / NCIMB 8712), Methylobacterium nodulans), many of which are pathogenic or opportunistic for humans, and some are used for food preparation (fermentation). Human exposure to such a peptide may cause cross-reactivity with the PDGFRa-hFc fusion protein and a subsequent immune response. As a result of the work, it was unexpectedly discovered that the use of the RS linker not only ensures the necessary stability of the molecule, but also ensures the production of a fusion protein with a low risk of potential immunogenicity, provided that the IgG4 isotype (and not IgG1) is used as the Fc fragment. As the analysis showed, this combination not only solves the problem of reducing the immunogenicity of the neoepitope formed in the junction site (the resulting neoepitope RSYGPPC was not detected in pathogenic and opportunistic bacterial species for humans - this peptide is present only in a few organisms that are not pathogenic for humans: Uncinula necator, Molossus molossus and Streptosporangium becharense), but also achieves additional advantages that ensure increased safety of the hybrid protein, which are associated with the use of the IgG4 isotype of the Fc fragment - minimal effector function for antibody-dependent cellular cytotoxicity and the absence of complement-dependent cytotoxicity, which reduces the possible risk of inflammatory reactions and sensitization when using a therapeutic agent based on the PDGFRa-hFc hybrid protein.

Еще одной особенностью конструкции слитого белка по изобретению является наличие на N-конце гибридной конструкции дополнительной аминокислоты, представленной изолейцином (I). Как следует из анализа естественной последовательности белка PDGFRa человека, концевой аминокислотой на N-конце фрагмента растворимой внеклеточной части белка (24-528 ак SEQ ID NO: 1) является глутамин (Q). Известно, что глутамин часто циклизуется с образованием пироглутамата на N-конце секретируемых белков, в частности антител (Nakayoshi et al. 2020). Особенно этот процесс выражен при продукции антител в культуре клеток и очистке in vitro. Скорость конверсии глутамина в культуре клеток составляет около 1 ,41 % в час (Liu Н. et al. 2014). Из-за этого процесса, при получении препаратов на основе рекомбинантных белков, имеющих Q (или Е) на N-конце, большая их часть представлена смесью модификаций, содержащей пироглутамат на N-конце. Известно, что в некоторых случаях такая модификация на N-конце белков и пептидов может иметь серьезные функциональные последствия. В частности, известно, что пироглутамат на N-конце укороченного пептида амилод бета (Abeta) играет принципиальную роль в развитии болезни Альцгеймера. В настоящее время разрабатываются вакцины и антитела против таких пироглутамат-Abeta модификаций (Alawode D. et al. 2021). Проведенные авторами изобретения исследования указывают на то, что рекомбинантные белки, имеющие пироглутамат на N-конце, обладают потенциальной кросс-реактивностью с такими препаратами и вакцинами, что может отразиться как на эффективности, так и на безопасности терапии у сенсибилизированных пациентов. Добавление изолейцина (I) на N-конце гибридной конструкции по изобретению исключает образование N-терминального пироглутамата и тем самым предотвращает возникновение кросс-реактивности с препаратами, направленными на узнавание пироглутамата на N-конце полипептидных молекул. Более того, как показали проведенные исследования, такая модификация также способствует повышенной стабильности разработанной белковой конструкции. Another feature of the fusion protein design according to the invention is the presence of an additional amino acid represented by isoleucine (I) at the N-terminus of the hybrid design. As follows from the analysis of the natural sequence of the human PDGFRa protein, the terminal amino acid at the N-terminus of the fragment of the soluble extracellular part of the protein (24-528 aa SEQ ID NO: 1) is glutamine (Q). It is known that glutamine often cyclizes to form pyroglutamate at the N-terminus of secreted proteins, in particular antibodies (Nakayoshi et al. 2020). This process is especially pronounced in the production of antibodies in cell culture and in vitro purification. The rate of glutamine conversion in cell culture is about 1.41% per hour (Liu H. et al. 2014). Because of this process, when obtaining drugs based on recombinant proteins with Q (or E) at the N-terminus, most of them are represented by a mixture of modifications containing pyroglutamate at the N-terminus. It is known that in some cases, such a modification at the N-terminus of proteins and peptides can have serious functional consequences. In particular, it is known that pyroglutamate at the N-terminus of the truncated peptide amylode beta (Abeta) plays a fundamental role in the development of Alzheimer's disease. Vaccines and antibodies against such pyroglutamate-Abeta modifications are currently being developed (Alawode D. et al. 2021). Studies conducted by the authors of the invention indicate that recombinant proteins with pyroglutamate at the N-terminus have potential cross-reactivity with such drugs and vaccines, which can affect both the efficacy and safety of therapy in sensitized patients. The addition of isoleucine (I) at the N-terminus of the hybrid construct of the invention eliminates the formation of N-terminal pyroglutamate and thus thus preventing the occurrence of cross-reactivity with drugs aimed at recognizing pyroglutamate at the N-terminus of polypeptide molecules. Moreover, as studies have shown, such a modification also contributes to increased stability of the developed protein structure.

Таким образом, гибридный белок по изобретению, представленный последовательностью SEQ ID NO: 3 и состоящий из фрагмента растворимой внеклеточной части белка PDGFRa человека, представленной аминокислотами 24-528 SEQ ID NO: 1 , и Fc- фрагмента lgG4 человека, присоединенного к фрагменту белка PDGFRa с С-конца посредством линкерной последовательности RS, и имеющий дополнительный изолейцин на N-конце гибридной конструкции, обладает высокой степенью безопасности терапевтического применения. Thus, the hybrid protein of the invention, represented by the sequence SEQ ID NO: 3 and consisting of a fragment of the soluble extracellular part of the human PDGFRa protein, represented by amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1, and the Fc fragment of human IgG4, attached to the fragment of the PDGFRa protein from the C-terminus via the linker sequence RS, and having an additional isoleucine at the N-terminus of the hybrid construct, has a high degree of safety for therapeutic use.

Слитый белок PDGFRa-hFc по изобретению также может необязательно содержать сигнальную последовательность, которая может включать любую последовательность, известную квалифицированному специалисту в области управления секрецией полипептида или белка из клетки, и включать природные или синтетические последовательности. Обычно сигнальная последовательность размещается на N-конце слитого белка по настоящему изобретению. В частных вариантах изобретения сигнальная последовательность представлена SEQ ID NO: 4. The PDGFRa-hFc fusion protein of the invention may also optionally comprise a signal sequence, which may include any sequence known to a person skilled in the art of controlling the secretion of a polypeptide or protein from a cell, and may include natural or synthetic sequences. Typically, the signal sequence is located at the N-terminus of the fusion protein of the present invention. In particular embodiments of the invention, the signal sequence is represented by SEQ ID NO: 4.

Слитый белок (рекомбинантный полипептид), являющийся объектом настоящего изобретения, может быть получен следующим образом. The fusion protein (recombinant polypeptide) which is the subject of the present invention can be obtained as follows.

Растворимые рекомбинантные полипептиды-антагонисты PDGFRa производят в результате экспрессии кодирующих их нуклеотидных последовательностей в эукариотических клеточных линиях, с последующей очисткой синтезированных рекомбинантных белков при помощи аффинной, ионобменной или гидрофобной хроматографии, применяемых по отдельности или в различных сочетаниях друг с другом, а также при помощи иных способов очистки белков. Соответствующие нуклеотидные последовательности получают при помощи комбинирования участков ДНК, кодирующих выбранные домены PDGFRa, с последовательностью ДНК, кодирующей Fc-фрагмент lgG4 человека. В некоторых частных вариантах изобретения молекулы нуклеиновой кислоты, кодирующие такие полипептиды- антагонисты PDGFRa, имеют нуклеотидную последовательность, соответствующую SEQ ID NO: 5. Soluble recombinant PDGFRa antagonist polypeptides are produced by expressing nucleotide sequences encoding them in eukaryotic cell lines, followed by purification of the synthesized recombinant proteins using affinity, ion exchange or hydrophobic chromatography, used individually or in various combinations with each other, as well as using other methods for purifying proteins. The corresponding nucleotide sequences are obtained by combining DNA regions encoding selected PDGFRa domains with a DNA sequence encoding the Fc fragment of human IgG4. In some particular embodiments of the invention, nucleic acid molecules encoding such PDGFRa antagonist polypeptides have a nucleotide sequence corresponding to SEQ ID NO: 5.

Также указанная задача решается путем создания экспрессирующего вектора, содержащего данную молекулу нуклеиновой кислоты под контролем регуляторных элементов, необходимых для экспрессии данной нуклеиновой кислоты в клетке-хозяине. В предпочтительных вариантах изобретения в качестве клетки-хозяина, включающей такой экспрессирующий вектор, могут выступать клетки яичников китайского хомячка СНО (например, клеточные линии СНО-К1 или СНО DG44), адаптированные для производства терапевтических белков. В настоящем изобретении экспрессирующий вектор предпочтительно подбирается для экспрессии гетерологичных последовательностей в клетках млекопитающих, но в некоторых вариантах изобретения экспрессирующий вектор может быть выбран для экспрессии в других системах, таких как, например, клетки насекомых, дрожжевые или бактериальные клетки. Соответственно, каждый экспрессирующий вектор имеет свой набор регуляторных элементов, позволяющих проводить экспрессию гетерологичной последовательности (продукта) в клетке-хозяине, таких как промоторы и/или энхансеры, последовательности Козак, polyA последовательности и другие регуляторные последовательности. А также может иметь последовательности, кодирующие лидерные (сигнальные) пептиды, обеспечивающие секрецию рекомбинантных полипептидов во внеклеточную среду. Терминация синтеза белка с заданной изолированной последовательности нуклеиновой кислоты определяется добавлением к ней с З’-конца в одной рамке считывания одного или нескольких стоп-кодонов. The said task is also solved by creating an expression vector containing the given nucleic acid molecule under the control of regulatory elements necessary for the expression of the given nucleic acid in a host cell. In preferred embodiments of the invention, the host cell comprising such the expression vector may be Chinese hamster ovary CHO cells (for example, CHO-K1 or CHO DG44 cell lines) adapted for the production of therapeutic proteins. In the present invention, the expression vector is preferably selected for expression of heterologous sequences in mammalian cells, but in some embodiments of the invention, the expression vector may be selected for expression in other systems, such as, for example, insect cells, yeast or bacterial cells. Accordingly, each expression vector has its own set of regulatory elements that allow expression of a heterologous sequence (product) in a host cell, such as promoters and/or enhancers, Kozak sequences, polyA sequences and other regulatory sequences. And it may also have sequences encoding leader (signal) peptides that provide secretion of recombinant polypeptides into the extracellular environment. Termination of protein synthesis from a given isolated nucleic acid sequence is determined by the addition of one or more stop codons to it at the 3'-end in one reading frame.

Экспрессия гибридной конструкции в клетках млекопитающих возможна при помощи создания стабильных клонов-продуцентов после трансфекции клеток этой конструкцией. Может быть использована трансфекция электропорацией или с использованием трансфецирующего реагента, такого как Lipofectamine 2000. Данная гибридная конструкция может быть также использована для введения в лентивирусную конструкцию и последующего заражения клеток. Для увеличения выхода гибридного белка в клетках млекопитающих возможно использование различных подходов. Методы оптимизации известны специалистам и описаны, например, в (Almo SC, Love JD. Better and faster: improvements and optimization for mammalian recombinant protein production // Curr Opin Struct Biol. 2014 Jun; 26:39-43). Expression of the hybrid construct in mammalian cells is possible by creating stable producer clones after transfection of cells with this construct. Transfection by electroporation or using a transfection reagent such as Lipofectamine 2000 can be used. This hybrid construct can also be used for introduction into a lentiviral construct and subsequent infection of cells. To increase the yield of the hybrid protein in mammalian cells, various approaches can be used. Optimization methods are known to those skilled in the art and are described, for example, in (Almo SC, Love JD. Better and faster: improvements and optimization for mammalian recombinant protein production // Curr Opin Struct Biol. 2014 Jun; 26:39-43).

После трансфекции вектора в клетки эукариотической клеточной линии происходит синтез рекомбинантного полипептида и его секреция в культуральную бессы вороточную среду. Полученный рекомбинантный полипептид очищают из среды при помощи, как правило, аффинной хроматографии на белок протеин-А или белок протеин-G, однако могут использоваться и другие методы очистки белков. After transfection of the vector into the cells of the eukaryotic cell line, the recombinant polypeptide is synthesized and secreted into the culture serum-free medium. The resulting recombinant polypeptide is purified from the medium using, as a rule, affinity chromatography for protein-A or protein-G, but other methods of protein purification can also be used.

Разработанный продукт является ранее не создававшейся комбинацией нуклеотидных последовательностей генома человека и призван быть экспрессионной основой для слитого белка с предсказываемыми улучшенными фармакологическими свойствами для получения новых высокоэффективных полипептидных препаратов - антагонистов PDGFRa (ингибиторов передачи сигнала через рецептор PDGFRa), обладающих высокой аффинностью к лигандам PDGFRa, эффективных для лечения онкологических и фиброзных заболеваний. После прохождения испытаний по безопасности на животных и клинических испытаний, гибридный белок по настоящему изобретению может быть включен в состав фармацевтической композиции для лечения онкологических и фиброзных заболеваний человека. The developed product is a previously uncreated combination of nucleotide sequences of the human genome and is intended to be an expression basis for a fusion protein with predicted improved pharmacological properties for obtaining new highly effective polypeptide drugs - PDGFRa antagonists (inhibitors of signal transduction through the PDGFRa receptor), with high affinity for PDGFRa ligands, effective for the treatment of oncological and fibrotic diseases. After passing animal safety tests and clinical trials, the hybrid protein of the present invention can be included in a pharmaceutical composition for the treatment of human cancer and fibrotic diseases.

Нижеследующие примеры приведены в целях раскрытия характеристик настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. The following examples are provided for the purpose of disclosing the characteristics of the present invention and should not be construed as limiting the scope of the invention in any way.

Пример 1. Конструирование плазмид Example 1. Construction of plasmids

Для конструирования плазмид с заявляемыми нуклеотидными последовательностями была использована последовательность, кодирующая белок человека PDGFRa, полученная из плазмиды RG211740 (OriGene, PDGFRa, Human Tagged ORF clone). Фрагмент PDGFRa был выбран на основе биоинформатического анализа последовательности и соответствующая кодирующая его нуклеотидная последовательность была использована для последующего клонирования. Для клонирования участка, соответствующему аминокислотам 24-528 SEQ ID NO: 1 , (с целью получения в дальнейшем белка, имеющего аминокислотную последовательность, представленную SEQ ID NO: 2, и белка, имеющего последовательность SEQ ID NO: 3) были подобраны следующие праймеры: To construct plasmids with the claimed nucleotide sequences, the sequence encoding the human protein PDGFRa obtained from the plasmid RG211740 (OriGene, PDGFRa, Human Tagged ORF clone) was used. The PDGFRa fragment was selected based on bioinformatics analysis of the sequence and the corresponding nucleotide sequence encoding it was used for subsequent cloning. To clone the region corresponding to amino acids 24-528 of SEQ ID NO: 1 (with the aim of subsequently obtaining a protein having the amino acid sequence presented by SEQ ID NO: 2 and a protein having the sequence of SEQ ID NO: 3), the following primers were selected:

PDGFRA_S: p-CCAGCTTTCATTACCCTCTATCCTT (SEQ ID NO: 6) PDGFRA_S: p-CCAGCTTTCATTACCCTCTATCCTT (SEQ ID NO: 6)

PDGFRA_R: TAAGATCTAGCCACCGTGAGTTCAGAACGCA (SEQ ID NO: 7) PDGFRA_R: TAAGATCTAGCCACCGTGAGTTCAGAACGCA (SEQ ID NO: 7)

Проведена ПЦР co следующими условиями: 98°C 1 мин, 30 циклов (98°C 10 сек, 63°C 10 сек, 72°C 2 мин), 72°C 5 мин. Компоненты реакции: полимераза - Phusion (Thermo), буфер, содержащий Мд2+ для Phusion-полимеразы (Thermo), по 10 пкмоль каждого из праймеров и 0,25 мМ смеси трифосфатов нуклеотидов (Thermo). Амплификацию осуществляли с последовательности RG211740 (Origene). После ПЦР: ПЦР продукт очищали набором для очистки ПЦР продуктов GeneJet PCR purification kit (Fermentas). Концентрация и соответствие предсказанному молекулярному весу проверяли при помощи гель-электрофореза в 1% агарозе (ТАЕ буфер). Полученные ПЦР продукты были использованы для дальнейшего конструирования. PCR was performed under the following conditions: 98°C 1 min, 30 cycles (98°C 10 sec, 63°C 10 sec, 72°C 2 min), 72°C 5 min. Reaction components: polymerase - Phusion (Thermo), buffer containing Mg2+ for Phusion polymerase (Thermo), 10 pmol of each primer and 0.25 mM nucleotide triphosphate mixture (Thermo). Amplification was performed using the RG211740 sequence (Origene). After PCR: PCR product was purified using the GeneJet PCR purification kit (Fermentas). Concentration and compliance with the predicted molecular weight were checked using gel electrophoresis in 1% agarose (TAE buffer). The obtained PCR products were used for further construction.

Для клонирования целевых последовательностей использовался вектор pFUSE-hlgG4e- Fc2 (InvivoGen), который позволяет получить слитые с Fc-доменом lgG4 последовательности и проводить исследование их свойств. В один из праймеров был включен сайт рестрикции Bglll (PDGFRA_R), что после амплификации и рестрикции позволило пулучить фрагмент ДНК с одним липким (Bglll) сайтом и одним тупым. Вектор обрабатывали рестриктазами EcoRV и Bglll (Thermo), а ПЦР-продукт обрабатывали рестриктазой Bglll (Thermo) в течение 1 часа при 37°С, затем очищали с помощью GeneJet PCR purification kit (Fermentas) и лигировали, используя 1 Ед (ME) лигазы (Thermo) по протоколу производителя. Лигазной смесью трансформировали компетентные клетки Е. coli XL1-Blue и высевали на среду LB, содержащую зеоцин. The pFUSE-hlgG4e-Fc2 vector (InvivoGen) was used to clone the target sequences. It allows one to obtain sequences fused with the Fc domain of lgG4 and study their properties. The Bglll restriction site (PDGFRA_R) was included in one of the primers. After amplification and restriction, it was possible to obtain a DNA fragment with one sticky (Bglll) site and one blunt site. The vector was treated with EcoRV and Bglll restriction enzymes (Thermo), and the PCR product was treated with Bglll restriction enzyme (Thermo) for 1 hour at 37°C, then purified using the GeneJet PCR purification kit (Fermentas) and ligated using 1 IU of ligase (Thermo) according to the manufacturer's protocol. The ligase mixture E. coli XL1-Blue competent cells were transformed and plated on LB medium containing zeocin.

Чашки инкубировали в термостате в течение ночи при 37°С. На следующий день проверяли по 20 колоний из каждой лигазной смеси на присутствие нужной вставки, для этого часть колонии разводили в 20 мкл воды и кипятили в течение 5 минут. После охлаждения смесь откручивали и использовали 1 мкл в качестве матрицы в реакции ПЦР. ПЦР осуществляли при помощи Taq ДНК-полимеразы (Fermentas) и праймеров PROMF2 и FRAT2. Присутствие вставки проверяли после электрофореза ПЦР продуктов. Из двух колоний, содержащих вставку, выделяли плазмидную ДНК, верифицировали длины рестрикционных фрагментов при помощи рестрикции с эндонуклеазами EcoRI и Hindlll и секвенировали с использованием праймеров PROMF2 и FC на секвенаторе Applied Biosystems 3500 по инструкции производителя, используя праймеры PROMF2 (прямой) и FC (обратный). The dishes were incubated overnight in a thermostat at 37°C. The next day, 20 colonies from each ligation mixture were tested for the presence of the desired insert by diluting a portion of the colony in 20 μl of water and boiling for 5 minutes. After cooling, the mixture was spun down and 1 μl was used as a template in the PCR reaction. PCR was performed using Taq DNA polymerase (Fermentas) and PROMF2 and FRAT2 primers. The presence of the insert was tested after electrophoresis of the PCR products. Plasmid DNA was isolated from two colonies containing the insert, the lengths of the restriction fragments were verified using restriction endonucleases EcoRI and Hindlll, and sequenced using PROMF2 and FC primers on an Applied Biosystems 3500 sequencer according to the manufacturer's instructions, using PROMF2 (forward) and FC (reverse) primers.

PROMF2: GCCTGACCCTGCTTGCTCAACT (SEQ ID NO: 8) PROMF2: GCCTGACCCTGCTTGCTCAACT (SEQ ID NO: 8)

FRAT2: CGAGGCACTGCTCACTTCCAAGA (SEQ ID NO: 9) FRAT2: CGAGGCACTGCTCACTTCCAAGA (SEQ ID NO: 9)

FC: CTCACGTCCACCACCACGCA (SEQ ID NO: 10) FC: CTCACGTCCACCACCACGCA (SEQ ID NO: 10)

Сконструированная в результате плазмида (экспрессирующий вектор), содержащая целевые нуклеотидные последовательности (SEQ ID NO: 5), показана на Фиг.1. The resulting constructed plasmid (expression vector) containing the target nucleotide sequences (SEQ ID NO: 5) is shown in Fig. 1.

Пример 2. Продукция гибридного белка Example 2. Production of a hybrid protein

Для продукции гибридного белка проводилась временная трансфекция клеток СНО сконструированной плазмидой, кодирующей гибридный белок. To produce the hybrid protein, CHO cells were transiently transfected with a constructed plasmid encoding the hybrid protein.

Линию клеток СНО культивировали на среде Dynamis, с добавлением Glutamax (6 мМ), Antidumping reagent В (0,5%) и зеоцина (500 мкг/мл). Культивирование осуществляли в шейкере-СО2-инкубаторе Multitron Cell (Infors, Швейцария) в атмосфере 5%-ного СО2 при температуре 37 °C и относительной влажности 95% в колбах Эрнленмейера (Corning, США) объемом 125 мл (перемешивание 120 об/мин). The CHO cell line was cultured in Dynamis medium supplemented with Glutamax (6 mM), Antidumping reagent B (0.5%) and zeocin (500 μg/ml). Cultivation was carried out in a Multitron Cell shaker- CO2 incubator (Infors, Switzerland) in an atmosphere of 5% CO2 at a temperature of 37 °C and a relative humidity of 95% in 125 ml Ernlenmeyer flasks (Corning, USA) (stirring 120 rpm).

Для трансфекции клеток СНО выделяли особо чистую («transfection grade») плазмидную ДНК с помощью набора EndoFree Plasmid MaxiKit (Qiagen) по протоколу фирмы- производителя. Линеаризацию сконструированной плазмиды осуществляли по сайту Notl (Thermo). Для трансфекции добавляли 20 мкг линеаризованной плазмиды на 100 мкл клеточной суспензии с концентрацией 5x107 кпеток/мл. Электропорация проводилась по протоколу: 3 импульса по 1130 В продолжительностью 20 мс. For transfection of CHO cells, ultrapure (“transfection grade”) plasmid DNA was isolated using the EndoFree Plasmid MaxiKit (Qiagen) according to the manufacturer’s protocol. Linearization of the constructed plasmid was performed using the Notl site (Thermo). For transfection, 20 μg of linearized plasmid were added to 100 μl of cell suspension at a concentration of 5x10 7 kcells/ml. Electroporation was performed according to the protocol: 3 pulses of 1130 V with a duration of 20 ms.

Селекцию трансфецированных клеток начинали через 48 часов после трансфекции путем добавления антибиотика зеоцина в концентрации 500 мкг/мл и продолжали ее при дальнейших пересевах. Продукцию белка анализировали при помощи стандартного гель-электрофореза в полиакриамидном геле (SDS-PAGE). Секретируемый гибридный белок визуализировали с использованием кроличьих антител против человечьего Fc-домена (Jackson Immunoresearch, США). Также целевой белок PDGFRa-hFc в культуральной жидкости определяли методом бислойной интерферометрии с использованием биосенсоров Protein А и системы Octet К2 (Fortebio, Pall, США). Оценивалось связывание Fc-фрагмента слитого белка с иммобилизованным на сенсоре Protein А. При культивировании данных пулов в режиме fed- batch была подтверждена продукция слитых полипептидов PDGFRa-hFc и их секреция в культуральной жидкости. Selection of transfected cells began 48 hours after transfection by adding the antibiotic zeocin at a concentration of 500 μg/ml and continued during further passages. Protein production was analyzed using standard SDS-PAGE gel electrophoresis. The secreted fusion protein was visualized using rabbit antibodies against the human Fc domain (Jackson Immunoresearch, USA). The target protein PDGFRa-hFc in the culture fluid was also determined by bilayer interferometry using Protein A biosensors and the Octet K2 system (Fortebio, Pall, USA). Binding of the Fc fragment of the fusion protein to Protein A immobilized on the sensor was assessed. When culturing these pools in the fed-batch mode, the production of fusion polypeptides PDGFRa-hFc and their secretion in the culture fluid were confirmed.

Таким образом, в результате проведенных исследований разработана нуклеотидная последовательность, кодирующая слитый белок PDGFRa-hFc и являющаяся экспрессионной основой для его получения, а также получен слитый белок PDGFRa-hFc, содержащий функциональные домены экстраклеточной части PDGFRa, слитые с константной частью (Fc- доменом) иммуноглобулина человека lgG4, способный эффективно блокировать тирозинкиназную активность PDGFR путей, который может быть использован в терапии онкологических и фиброзных заболеваний. Данное изобретение обладает рядом улучшенных свойств по сравнению с аналогами, и поэтому расширяет круг имеющихся кандидатов для лечения фиброзных и онкологических заболеваний, в патогенезе которых участвуют сигнальные пути PDGFR. Thus, as a result of the conducted studies, a nucleotide sequence encoding the fusion protein PDGFRa-hFc and being the expression basis for its production was developed, and a fusion protein PDGFRa-hFc was obtained, containing functional domains of the extracellular part of PDGFRa fused with the constant part (Fc-domain) of human immunoglobulin IgG4, capable of effectively blocking the tyrosine kinase activity of PDGFR pathways, which can be used in the therapy of oncological and fibrotic diseases. This invention has a number of improved properties compared to analogues, and therefore expands the range of available candidates for the treatment of fibrotic and oncological diseases, in the pathogenesis of which PDGFR signaling pathways are involved.

Несмотря на то, что изобретение описано со ссылкой на раскрываемые варианты воплощения, для специалистов в данной области должно быть очевидно, что конкретные подробно описанные эксперименты приведены лишь в целях иллюстрирования настоящего изобретения, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем изобретения. Должно быть понятно, что возможно осуществление различных модификаций без отступления от сути настоящего изобретения. Although the invention has been described with reference to the disclosed embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the specific experiments described in detail are provided merely for the purpose of illustrating the present invention and should not be considered as limiting the scope of the invention in any way. It will be understood that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

Claims

Формула изобретения Invention formula 1. Слитый белок - антагонист PDGFRa, представленный аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 3, включающей фрагмент растворимой внеклеточной части белка PDGFRa человека и Fc-фрагмент lgG4 человека, присоединенный к фрагменту белка PDGFRa с С-конца посредством линкерной последовательности RS. 1. A fusion protein - PDGFRa antagonist, represented by the amino acid sequence SEQ ID NO: 3, comprising a fragment of the soluble extracellular portion of the human PDGFRa protein and the Fc fragment of human IgG4, attached to the fragment of the PDGFRa protein from the C-terminus via the linker sequence RS. 2. Слитый белок по п.1 , дополнительно включающий сигнальную последовательность, локализованную на N-конце слитого белка. 2. The fusion protein according to claim 1, further comprising a signal sequence localized at the N-terminus of the fusion protein. 3. Слитый белок по п.2, в котором сигнальная последовательность представлена SEQ ID NO: 4. 3. The fusion protein according to claim 2, wherein the signal sequence is represented by SEQ ID NO: 4. 4. Слитый белок по п.З, представленный аминокислотной последовательностью SEQ ID NO: 2. 4. The fusion protein according to item 3, represented by the amino acid sequence SEQ ID NO: 2. 5. Изолированная молекула нуклеиновой кислоты, кодирующая слитый белок по любому из п.п.1-4. 5. An isolated nucleic acid molecule encoding a fusion protein according to any one of paragraphs 1-4. 6. Изолированная молекула нуклеиновой кислоты по п.5, представленная последовательностью SEQ ID NO: 5. 6. An isolated nucleic acid molecule according to claim 5, represented by the sequence SEQ ID NO: 5. 7. Экспрессирующий вектор, имеющий в своем составе последовательность нуклеиновой кислоты по любому из п.п. 5-6 под контролем регуляторных элементов, необходимых для ее экспрессии в клетке-хозяине. 7. An expression vector containing a nucleic acid sequence according to any of paragraphs 5-6 under the control of regulatory elements necessary for its expression in a host cell. 8. Клетка, способная экспрессировать слитый белок по любому из п.п.1-4, не являющаяся эмбриональной клеткой человека и трансфецированная экспрессирующим вектором по п.7. 8. A cell capable of expressing the fusion protein according to any of paragraphs 1-4, which is not a human embryonic cell and is transfected with the expression vector according to paragraph 7. 9. Клетка по п.8, представляющая собой клетку яичников китайского хомячка9. The cell according to claim 8, which is a Chinese hamster ovary cell. (ОНО). (IT).
PCT/RU2023/000356 2023-08-18 2023-11-16 Nucleotide sequence encoding a pdgfra-hfc fusion protein Pending WO2025042305A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2023121697 2023-08-18
RU2023121697A RU2821574C1 (en) 2023-08-18 Nucleotide sequence coding fused protein consisting of soluble extracellular fragment of human pdgfra and constant part of heavy chain of human igg4

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025042305A1 true WO2025042305A1 (en) 2025-02-27

Family

ID=94732431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2023/000356 Pending WO2025042305A1 (en) 2023-08-18 2023-11-16 Nucleotide sequence encoding a pdgfra-hfc fusion protein

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2025042305A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007124308A2 (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Ludwig Institute For Cancer Research Methods and compositions for modulation of blood-neural barrier
WO2014160507A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Genzyme Corporation Fusion proteins comprising pdgf and vegf binding portions and methods of using thereof
WO2015200905A2 (en) * 2014-06-28 2015-12-30 Oligasis, Llc Dual pdgf/vegf antagonists
WO2016005381A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Bayer Pharma Aktiengesellschaft Pdgfrbeta-fc fusion proteins and uses thereof
WO2023063842A1 (en) * 2021-10-12 2023-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Пальмира Биофарма" Nucleotide sequence encoding a fusion protein

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007124308A2 (en) * 2006-04-17 2007-11-01 Ludwig Institute For Cancer Research Methods and compositions for modulation of blood-neural barrier
WO2014160507A1 (en) * 2013-03-13 2014-10-02 Genzyme Corporation Fusion proteins comprising pdgf and vegf binding portions and methods of using thereof
WO2015200905A2 (en) * 2014-06-28 2015-12-30 Oligasis, Llc Dual pdgf/vegf antagonists
WO2016005381A1 (en) * 2014-07-10 2016-01-14 Bayer Pharma Aktiengesellschaft Pdgfrbeta-fc fusion proteins and uses thereof
WO2023063842A1 (en) * 2021-10-12 2023-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Пальмира Биофарма" Nucleotide sequence encoding a fusion protein

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.A. ZEYFMAN, YE.YU. CHELYSHEVA, A.G. TURKINA, G.G. CHILOV: "Rol' selektivnosti ingibitorov tirozinkinaz v razvitii pobochnykh effektov pri terapii khronicheskogo mieloleikoza. Klinicheskaya onkogematologiya = The role of tyrosine kinase inhibitor selectivity in development of adverse effects during treatment of chronic myeloid leukemia", CLINICAL ONCOHEMATOLOGY, IZDATEL'SKII DOM PRAKTICHESKAYA MEDITSINA, RU, vol. 7, no. 1, 1 January 2014 (2014-01-01), RU, pages 16 - 27, XP009561830, ISSN: 1997-6933 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116870164B (en) Pharmaceutical composition comprising human hyaluronidase PH20 variant and a drug for subcutaneous injection
AU2018202982B2 (en) Fusion immunomodulatory proteins and methods for making same
US8926972B2 (en) Anti-angiogenesis fusion proteins
JP4680997B2 (en) Chimeric protein inhibiting angiogenesis and use thereof
CN102311502B (en) Fusion protein used for inhibiting regeneration or growth of blood vessel and medical treatment application thereof
RU2634406C1 (en) Fused protein, inhibiting angiogenesis or growth of vessels, and its application
CZ302303B6 (en) Homodimeric fusion protein exhibiting inhibition activity to angiogenesis, process for preparing thereof, DNA molecule and replicated expression vector
JP2021183652A (en) Method and composition for modulating angiogenesis and pericyte composition
TW200934512A (en) PLEXIND1 agonists and their use
JP2015506961A (en) ALK1 antagonists and their use in the treatment of renal cell carcinoma
WO2017134592A1 (en) Anti-cd20/immunomodulatory fusion proteins and methods for making same
JP2014534807A (en) Vaccibody targeting dendritic cells for cross-presentation
WO2014093387A1 (en) Vegf receptor fusion proteins for veterinary use
KR20160113268A (en) Bifunctional fusion protein, preparation method therefor, and use thereof
WO2025042305A1 (en) Nucleotide sequence encoding a pdgfra-hfc fusion protein
EP2459209B1 (en) Broad spectrum erbb ligand binding molecules and methods for preparing and using them
RU2821574C1 (en) Nucleotide sequence coding fused protein consisting of soluble extracellular fragment of human pdgfra and constant part of heavy chain of human igg4
KR101466875B1 (en) The therapy for autoimmune disease using minicircle vector designed to express TNFR2
US20170166624A1 (en) TGFß TYPE II-TYPE III RECEPTOR FUSIONS
WO2022174451A1 (en) Multi-domain fusion protein having anti-cancer activity
TWI781415B (en) Pharmaceutical composition for subcutaneous injection comprising human hyaluronidase ph20 variant and drug
TWI788188B (en) Pharmaceutical composition for subcutaneous injection comprising human hyaluronidase ph20 variant and drug
TWI881239B (en) Pharmaceutical composition for subcutaneous injection comprising human hyaluronidase ph20 variant and drug
JP2025532618A (en) Novel hyaluronidase PH-20 variants and uses thereof
RU2676317C1 (en) GENETIC DESIGN OF pCXCRS-Fc FOR OBTAINING A RECOMBINANT MIXED PROTEIN WITH ANTI-IL-8 ACTIVITY

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23949878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载