DE4237129A1

DE4237129A1 - Anwendung der Komplementärpeptid-Theorie in der Onkologie/Kartiologie: 1. VPH = NH¶2¶-len alphaN-Me-Phe Tyr Lys alphaN-Me-Lys Val D-Tyr-COOH 2. Kalziumantagonist auf der Basis eines Komplementärpeptides zur Calmodulinbindungsstelle 3.hSNI¶B¶¶1¶¶6¶¶-¶¶2¶¶1¶[3'->5'] = NH¶2¶-Len Pro Thr His Asp Ala-COOH

Info

Publication number: DE4237129A1
Application number: DE19924237129
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: RADULESCU RAZVAN TUDOR DR MED; WENDTNER CLEMENS MARTIN
Current assignee: RADULESCU RAZVAN TUDOR DR MED; WENDTNER CLEMENS MARTIN
Priority date: 1992-11-03
Filing date: 1992-11-03
Publication date: 1994-05-05

Description

Derzeitiger Stand der Technik/Forschung:

a) Im Bereich der Onkologie gibt es zur Zeit mehrere bewährte, jedoch oft mit erheblichen Nebenwirkungen behaftete und nur zum Teil kurative Behandlungskonzepte. Dazu gehören Chemotherapie Strahlentherapie hormonelle Therapie und chirurgische Operationsverfahren. Zu den alternativen Behandlungskonzepten zählen die Gentherapie (9), die Behandlung mit toxingekoppelten monoklonalen Antikörpern (10), der adoptive Transfer von lymphokinaktivierten Lymphozyten (11), die Behandlung mit Fab-Fragmenten (12) und neuerdings, wie von uns vorgeschlagen, die Therapie mit spezifischen komplementären Peptiden, z. B. VPH (2) (siehe Fig. 1).

b) Im Bereich der Kardiologie, speziell der Behandlung des Bluthochdrucks, werden Substanzen wie z. B. Betablocker, Diuretika, ACE-Hemmer und Kalziumantagonisten eingesetzt. Diese Gruppe von Antihypertensiva könnte bereichert und ihre Nebenwirkungen könnten minimalisiert werden durch Kalziumantagonisten, die auf der Grundlage der Komplementärpeptid- Theorie entwickelt werden (4).

c) Die Therapie von Krankheitszuständen, die mit einer Überproduktion von Insulin einhergehen, könnte ergänzt bzw. ersetzt werden durch Insulinantagonisten, die auf der Basis der Komplementärpeptid-Theorie hergestellt werden (8).

Problem:

Ziel unserer Überlegungen war, mit Hilfe der Komplementärpeptid-Theorie
a) ein antineoplastisches Mittel mit breitem Anwendungsspektrum zu entwickeln, das im Unterschied zu gängigen Therapieformen potentiell weniger Nebenwirkungen hat, eine höhere Spezifität aufweist und damit eher kausal wirkt. Zudem erscheint uns die Alternative der Komplementär peptide für den Patienten angemessener als die Alternative der Gentherapie, da erstere weniger stark in den Stoffwechsel der Zelle eingreift und damit potentiell weniger Nebenwirkungen entwickeln würde.

b) ein antihypertensives Mittel zu entwickeln, das eine Alternative zu den gängigen Substanzen, vor allem Kalziumantagonisten, darstellt und zwar entweder als Monotherapie oder in der Kombination mit anderen Mitteln. Dies könnte von Vorteil sein bei Patienten, die nicht optimal auf die verfügbaren Mittel ansprechen bzw. bei denen sich Therapierefraktärität einstellt. Letzteres ist gerade im Bereich von intensiv medizinisch betreuten Patienten oft zu beobachten.

c) ein Mittel zu entwickeln, das man bei Krankheitszuständen einsetzt, die mit einer erhöhten Insulinproduktion einhergehen. Damit wäre eine alternative Behandlung von Insulinomen denkbar.

Lösung/Erreichte Vorteile/Weitere Ausgestaltung der Erfindung:

a) Durch Anwendung der Komplementärpeptid-Theorie konnten wir die Struktur einer potentiell antineoplastischen Substanz (VPH) ableiten (2) (siehe Fig. 1). Diese ergab sich aus der Struktur des komplementären Peptids zum viralen Onkoprotein E7 des humanen Papillomvirus Typ 16, das z. B. bei der Entstehung von Zervixkarzinomen eine wesentliche Rolle spielt (5). Diese Struktur ist homolog zur Bindungsstelle dieses Virus auf dem Retinoblastom protein (RB), einem Tumorsuppressor-Genprodukt (13). Die Funktion dieses intrazellulären Proteins ist, das ungehemmte Wachstum von Zellen und damit die Entstehung von Tumoren zu unterbinden. Viren und andere zelluläre Proteine inaktivieren RB, indem sie eine Komplexbindung mit RB eingehen (5, 13). Die Gabe von VPH würde die Viren bzw. entsprechende zelluläre Proteine abfangen und dadurch die Kontrolle der Zellproliferation durch RB aufrechterhalten (2).

b) Durch Modifikationen der Struktur des Peptids, das komplementär zur Kalziumbindungsstelle auf dem Calmodulinmolekül ist (3), und Austestung der verschiedenen Varianten in Bindungsassays, die die Kompetition der einzelnen Peptide mit Kalziumionen um die gemeinsame Calmodulin bindungsstelle untersuchen würden, sowie in Bioassays, die die Kontraktion von Muskelzellen in Abhängigkeit von den kalziummimetischen Peptiden quantitativ erfassen, könnte schließlich die Peptidvariante gefunden werden, die zwar an die Calmodulinbindungsstelle bindet, aber keine kalzium ähnlichen Effekte mehr besitzt. Damit wäre eine neue Klasse von Kalzium antagonisten entdeckt, die möglicherweise effizienter wäre als die herkömmlichen Kalziumantagonisten. Diese neuen Kalziumantagonisten könnten sowohl in der antihypertensiven Behandlung als auch bei der Aufhebung der Resistenz bzw. der Refraktärität von Tumorzellen gegenüber Chemotherapeutika, die durch das sogenannte Multi-Drug-Resistance (MDR)-Gen-Produkt bewirkt wird, eingesetzt werden.

c) Die Suche nach dem Bindungsmotiv, das Viren bzw. bestimmte zelluläre Proteine verwenden, um an das Retinoblastomprotein (RB) zu binden und dieses somit zu inaktivieren, ergab, daß auch das pankreatische Hormon Insulin, genauer seine B-Kette, sowie die verwandten Wachsumsfaktoren insulin-like growth factor I und II (IGF-I und -II) dieses Motiv in ihrer Struktur beherbergen (6). Diese überraschende Entdeckung legt nahe, daß Insulin sowie IGF-I und -II möglicherweise an RB binden und dieses somit blockieren. Das Komplementärpeptid (hSNI_B16-21[3′→5′]) (siehe Fig. 2) zum Bindungsmotiv im humanen Insulinmolekül könnte als ein spezifischer Insulinantagonist eingesetzt werden, z. B. bei Patienten mit Insulinomen, die mit einer erhöhten Insulinproduktion mit den entsprechenden negativen Stoffwechselerscheinungen einhergehen.

Für die Lösungen a), b) und c) gilt insgesamt folgendes:

Die entsprechenden Komplementärpeptide müssen unter Berücksichtigung der entsprechenden biochemischen Herstellungsbedingungen produziert werden. Insbesondere müßte beachtet werden, daß diese Peptide unter Bedingungen der sogenannten Festphasenpeptidsynthese (solid phase peptide synthesis = SPPS) hergestellt werden (14, 15, 16).

Nachtrag:

Vor kurzem wurde die Bedeutung von Medikamenten auf der Grundlage von Peptidstrukturen am Beispiel einer antihypertensiven, oral wirksamen Substanz (Renininhibitor) unterstrichen (17).

Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele:

Fig. 1: VPH
= NH2 - Leu αN-Me-Phe Tyr Lys αN-Me-Lys Val D-Tyr-COOH
= [αN-Me-Phe², αN-Me-Lys⁵, D-Tyr⁷]-RB_649-655

Fig. 2: hSNIB_B16-21[3′→5′]
= NH2- Leu Pro Thr His Asp Ala - COOH

Literaturverzeichnis:

1. Blalock, J. E. (1990). Complementarity of peptides specified by "sense" and "antisense" strands of DNA. Trends Biotechnol. 8, 140-144.

2. Wendtner, C. M. und Radulescu, R. T. (1992). Prediction of homologous binding sites on RB and p107 common for viral oncoproteins and cellular ligands. (submitted)

3. Dillon, J., Woods, W. T., Guarcello, V., LeBoeuf, R. D. and Blalock, J. E. (1991). A peptide mimetic of calcium. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 9726- 9729.

4. Radulescu, R.T. und Wendtner, C. M. (1992a). (unpublished observation)

5. Dyson, N., Howley, P. M., Münger K. and Harlow, E. (1989). The human papilloma virus-16 E7 oncoprotein is able to bind to the retinoblastoma gene product. Science 243, 934-937.

6. Radulescu, R. T. und Wendtner, C. M. (1992). Insulin B-chain: Identification of core binding motif essential for complex formation with retinoblastoma protein. (submitted)

7. Defeo-Jones, D., Huang, P.S., Jones R.E., Haskell, K.M., Vuocolo, G.A., Hanobik, M.G., Huber, H.E. and Oliff, A.(1991). Cloning of cDNAs for cellular proteins that bind to the retinoblastoma gene produkt. Nature 352, 251-254.

8. Radulescu, R. T. und Wendtner, C. M. (1992b). (unpublished observation)

9. Culver, K. W., Ram, Z., Wallbridge, S., Ishii, H., Oldfield, E. H. and Blaese, R. M. (1992). In vivo gene transfer with retroviral vector-producer cells for treatment of experimental brain tumors. Science 256, 1550-1552.

10. Pastan, I. and Fitzgerald, D. (1991). Recombinant toxins for cancer treatment. Science 254, 1173-1177.

11. Rosenberg, S. A. (1988). Immunol. Today 9, 58.

12. Ward, E. S., Güssow, D., Griffiths, A. D., Jones, P. T. and Winter, G. (1989). Binding activities of a repertoire of single immunoglobin variable domains secreted form Escherichia coli. Nature 341, 544-546.

13. Chellappan, S:, Kraus, V. B., Kroger, B., Munger, K., Howley, P. M., Phelps, W. C. and Nevins, J. R. (1992). Adenovirus E1A, simian virus 40 tumor antigen, and human papillomavirus E7 protein share the capacity to disrupt the interaction between transcription factor E2F and the retinoblastoma gene product. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 4549-4553.

14. Merrifield, R. B. (1963). Solid phase peptide synthesis I. The synthesis of a tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc. 85, 2149-2154.

15. Shai, Y., Brunck, T. K. and Chaiken, I. M. (1989). Antisense peptide recognition of sense peptides: sequence simplification and evaluation of forces underlying the interaction. Biochemistry 28, 8804-8811.

16. Grant, G. A.(1992). Synthetic peptides. A user′s guide. W. H. Freeman & Co., New York.

17. Kleinert, H. D., Rosenberg, S. H., Baker, W. R., Stein, H. H., Klinghofer, V., Barlow, J. Spina, K., Polakowski, J., Kovar, P., Cohen, J. and Denissen, J. (1992). Discovery of a peptide-based renin inhibitor with oral bioavailability and efficacy. Science 257, 1940-1943.

Claims

Unsere Patentansprüche beziehen sich auf die Anwendung der Komplementärpeptid-Theorie im biomedizinischen Bereich, genauer auf die Entwicklung von Medikamenten im Bereich der Onkologie und Kardiologie. Die Komplementärpeptid-Theorie postuliert, daß Peptide, die durch komplementäre DNA-Stränge kodiert werden, interagieren (1). Daraus ergibt sich, daß beispielsweise Hormone und ihre Rezeptoren von komplementären DNA- Sequenzen kodiert werden, aber auch, daß man durch Kenntnis der DNA-Sequenz eines bestimmten Proteins ein dazu komplementäres Peptid vorhersagen und entwerfen kann (1).
Spezifisch geschützt werden soll der von uns gleichermaßen geteilte Erstanspruch
- 1. auf die Entwicklung einer Struktur einer potentiell antineoplastischen Substanz (VPH) (2) (siehe Fig. 1);
- 2. auf die Idee, durch Variationen der Primärstruktur eines kalzium mimetischen Peptids (3) ein potentiell antihypertensives Mittel zu entwickeln (4). Dieses Mittel könnte auch bei der Behandlung von Tumoren eingesetzt werden, indem es das sogenannte Multi-Drug- Resistance (MDR)-Gen-Produkt inaktiviert;
- 3. a) auf die Entdeckung, daß Insulin und insulin-like growth factor-I und -II (IGF-I und -II) das Bindungsmotiv LXCXE (5), das virale Onkoproteine sowie entsprechende Zellproteine zur Bindung und Inaktivierung von Retinoblastomprotein (RB) verwenden, in ihrer Struktur enthalten (6);
- b) auf den Nachweis, daß die Komplementärpeptide zu Insulin und IGF-1 und -II strukturell ähnlich bzw. identisch zu den Komplementärpeptiden des viralen Onkoproteins E7 und der RB-bindenden Proteine-1 und -2 (RBP-1 und -2) (7) sind und damit eine Kompetition um eine gemeinsame RB- Bindungsstelle, und zwar RB_649-654, nahelegen (6);
- c) auf die Idee, das Peptid hSNI_B16-21[3′→5′] (siehe Fig. 2) als potentielles Agens bei der Behandlung von Krankheitszuständen einschließlich Tumoren, die mit einer Insulinüberproduktion einhergehen, einzusetzen (8).