[go: up one dir, main page]

RU2664192C1 - Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration - Google Patents

Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration Download PDF

Info

Publication number
RU2664192C1
RU2664192C1 RU2017137947A RU2017137947A RU2664192C1 RU 2664192 C1 RU2664192 C1 RU 2664192C1 RU 2017137947 A RU2017137947 A RU 2017137947A RU 2017137947 A RU2017137947 A RU 2017137947A RU 2664192 C1 RU2664192 C1 RU 2664192C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
epo
hbd
recombinant
protein
dcm
Prior art date
Application number
RU2017137947A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Сергеевич Бартов
Ирина Сергеевна Бокша
Зоя Михайловна Галушкина
Александр Викторович Громов
Татьяна Михайловна Грунина
Артем Владимирович Демиденко
Анна Станиславовна Карягина-Жулина
Михаил Сергеевич Кривозубов
Наталья Витальевна Лаврова
Владимир Глебович Лунин
Александр Михайлович Лящук
Мария Сергеевна Манухина
Кирилл Евгеньевич Никитин
Мария Сергеевна Попонова
Дарья Михайловна Савина
Константин Сергеевич Савин
Любовь Александровна Соболева
Original Assignee
Владимир Глебович Лунин
Анна Станиславовна Карягина-Жулина
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
Application filed by Владимир Глебович Лунин, Анна Станиславовна Карягина-Жулина filed Critical Владимир Глебович Лунин
Priority to RU2017137947A priority Critical patent/RU2664192C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2664192C1 publication Critical patent/RU2664192C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C12N15/70Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00Drugs for skeletal disorders
    • A61P19/08Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
    • A61P19/10Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease for osteoporosis
    • 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
    • C12N15/02Preparation of hybrid cells by fusion of two or more cells, e.g. protoplast fusion
    • C12N15/03Bacteria
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rheumatology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, genetic engineering, biochemistry, medicine, veterinary medicine. Synthetic DNA sequence corresponding to gene encoding the protein sequence of the heparin-binding domain (HBD) from Danio rerio fused with human erythropoietin (Epo) sequence (HBD-Epo protein) that nucleotide composition of the codons is optimized for heterologous expression in the non-pathogenic laboratory strain of E. coli. This synthetic HBD-Epo gene is flanked by 5'-end of the NcoI site, and 3'-end site of Kpn2I and inserted into plasmid pQE6 at the NcoI and Kpn2I sites. Based on this, a recombinant plasmid pL610 is obtained containing an artificial bacterial operon of the recombinant HBD-Epo protein comprising the promoter region of the early promoter of bacteriophage T5, the recombinant HBD-Epo protein gene, the transcription terminator; bacterial operon beta-lactamase; a bacterial region of the initiation of replication of the ColE1 type encoding the recombinant HBD-Epo protein and providing its synthesis in E. coli strains. Invention also includes a method for purifying the HBD-Epo protein by ion exchange chromatography. Invention relates to HBD-Epo recombinant protein itself, the expression vector pL610 and the composition (demineralized bone matrix (DCM) containing the HBD-Epo protein, as well as a DCM containing the protein HBD-Epo and BMP-2), aimed at stimulating osteogenesis. Invention allows to obtain a stable purified active protein HBD-Epo, as well as HBD-Epo, immobilized on DCM, including DCM with BMP-2 bone morphogenetic protein.
EFFECT: invention further includes a method for specifically inducing bone regeneration, comprising filling the defects of bone tissue with a composition consisting of HBD-Epo immobilized on DCM, including on the DCM with bone morphogenetic protein BMP-2.
7 cl, 4 dwg, 5 ex

Description

Изобретение относится к областям: биотехнологии, генной инженерии, биохимии, медицине, ветеринарии. The invention relates to the fields of: biotechnology, genetic engineering, biochemistry, medicine, veterinary medicine.

Изобретение включает получение рекомбинантной плазмиды pL610 на основе вектора pQE6, содержащей синтетическую нуклеотидную последовательность гена, кодирующего белковую последовательность гепарин-связывающего домена (HBD) из Danio rerio, и нуклеотидную последовательность гена, кодирующего эритропоэтин (Еро) человека, причем последовательность оптимизирована для гетерологичной экспрессии гибридного рекомбинантного белка HBD-Epo в непатогенных лабораторных штаммах Escherichia coli. Изобретение также включает способ очистки белка HBD-Epo катионообменной и аффинной хроматографией на гепарин-сефарозе. Изобретение относится к самому рекомбинантному гибридному белку HBD-Epo, экспрессионной плазмиде pL610, способу применения белка в составе деминерализованного костного матрикса (ДКМ), содержащего HBD-Epo, а также способу применения белка в составе ДКМ, содержащего помимо HBD-Epo рекомбинантный костный морфогенетический белок 2 (ВМР-2) для регенерации дефектов костной ткани. Изобретение позволяет получать устойчивый биологически активный очищенный белок HBD-Epo, а также его форму, иммобилизованную на ДКМ, в том числе, на ДКМ с рекомбинантным ВМР-2.The invention includes the preparation of a recombinant plasmid pL610 based on the pQE6 vector containing a synthetic nucleotide sequence of a gene encoding the protein sequence of a heparin binding domain (HBD) from Danio rerio, and a nucleotide sequence of a gene encoding a human erythropoietin (EPO), the sequence being optimized for heterologous expression of hybrid HBD-Epo recombinant protein in non-pathogenic laboratory strains of Escherichia coli. The invention also includes a method for purifying HBD-Epo protein by cation exchange and affinity chromatography on heparin sepharose. The invention relates to the most recombinant HBD-Epo fusion protein, pL610 expression plasmid, a method for using a protein in demineralized bone matrix (DCM) containing HBD-Epo, and a method for using a protein in DCM containing, in addition to HBD-Epo, a recombinant bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) for the regeneration of bone defects. The invention allows to obtain a stable biologically active purified protein HBD-Epo, as well as its form, immobilized on DCM, including DCM with recombinant BMP-2.

Эритропоэтин - белок-гормон, или цитокин, под действием которого дифференцируются предшественники эритроцитов в костном мозге. Еро - главный регулятор эритропоэза в организме человека, участвующий в формировании эритроцитов и гормональной регуляции. Связываясь со специфическими рецепторами, Еро стимулирует деление и дифференцировку компетентных предшественников эритроцитов в костном мозге [Krantz S.B. Erythropoietin. Blood. 1991. Vol. 77(3), P. 419-434.]. Помимо влияния на эритропоэз Еро участвует в процессе заживления ран, при восстановлении поврежденных нервов, а также выполняет другие биологические функции.Erythropoietin is a hormone protein, or cytokine, under the influence of which red blood cell precursors in the bone marrow differentiate. EPO is the main regulator of erythropoiesis in the human body, participating in the formation of red blood cells and hormonal regulation. By binding to specific receptors, EPO stimulates the division and differentiation of competent progenitors of red blood cells in the bone marrow [Krantz S.B. Erythropoietin. Blood 1991. Vol. 77 (3), P. 419-434.]. In addition to influencing erythropoiesis, EPO is involved in the healing process of wounds, in the restoration of damaged nerves, and also performs other biological functions.

Еро - гликопротеин, молекулярная масса полипептида Еро без сахарных остатков составляет 18,236 Да. У природной интактной молекулы Еро приблизительно 40% мол. массы составляют углеводные остатки, гликозилирование Еро происходит по специфическим сайтам гликозилирования [Sasaki Н., Bothner В., Dell A., Fukuda М. Carbohydrate structure of erythropoietin expressed in Chinese hamster ovary cells by a human erythropoietin cDNA. J. Biol. Chem. 1987. Vol. 262(25), P. 12059-12076.].EPO is a glycoprotein, the molecular weight of the EPO polypeptide without sugar residues is 18.236 Da. The natural intact molecule EPO has approximately 40 mol%. the masses are carbohydrate residues, EPO glycosylation occurs at specific glycosylation sites [Sasaki N., Bothner B., Dell A., Fukuda M. Carbohydrate structure of erythropoietin expressed in Chinese hamster ovary cells by a human erythropoietin cDNA. J. Biol. Chem. 1987. Vol. 262 (25), P. 12059-12076.].

Еро применяется в клинической практике в виде раствора для парентерального применения [Martindale, the extra pharmacopoeia. Martindale, William, 1840-1902. Royal Pharmaceutical Society of Great Britain. Department of Pharmaceutical Sciences Edition 31st ed. /Ed. James E.F. Reynolds. London: Royal Pharmaceutical Society, 1996. Martindale, 1996 WHO Drug Information, Vol. 10(3), P. 146 1-165-erythropoietin (human clone λHEPOFL13 protein moiety), glycoform ω.].EPO is used in clinical practice in the form of a solution for parenteral use [Martindale, the extra pharmacopoeia. Martindale, William, 1840-1902. Royal Pharmaceutical Society of Great Britain. Department of Pharmaceutical Sciences Edition 31st ed. / Ed. James E.F. Reynolds London: Royal Pharmaceutical Society, 1996. Martindale, 1996 WHO Drug Information, Vol. 10 (3), P. 146 1-165-erythropoietin (human clone λHEPOFL13 protein moiety), glycoform ω.].

Для клинического применения Еро получают биосинтезом в эукариотических клетках с помощью технологии рекомбинантной ДНК [Egrie J.С., Strickland T.W., Lane J., Aoki K., Cohen A.M., Smalling R., Trail G., Lin F.K., Browne J.K., Hines D.K. Characterization and biological effects of recombinant human erythropoietin. Immunobiology. 1986. Vol. 172(3-5), P. 213-224.]. Такой Еро является продуктом экспрессии гена человеческого Еро, клонированного в культуре клеток яичников китайского хомячка [Патенты РФ №2125093, №2070931, №2070931].For clinical use, EPO is obtained by biosynthesis in eukaryotic cells using recombinant DNA technology [Egrie J.C., Strickland TW, Lane J., Aoki K., Cohen AM, Smalling R., Trail G., Lin FK, Browne JK, Hines Dk Characterization and biological effects of recombinant human erythropoietin. Immunobiology. 1986. Vol. 172 (3-5), P. 213-224.]. Such EPO is a product of expression of the human EPO gene cloned in a culture of Chinese hamster ovary cells [RF Patents No. 2125093, No. 2070931, No. 2070931].

Рекомбинантные Еро человека доступны в продаже в виде молекулярных форм Epoetin alfa и Epoetin beta. Они применяются для лечения анемии при хронической почечной недостаточности (ХПН). Эти формы Еро имеют одну и ту же последовательность в 165 а.о., но различаются картиной гликозилирования и фармакокинетическим профилем. Epoetin alfa медленно и не полностью сорбируется при подкожном введении, его биодоступность составляет ок. 10-50% от биодоступности при внутривенном введении. Epoetin beta тоже всасывается медленно, его биодоступность составляет ок. 40%.Recombinant human EPOs are commercially available in the form of molecular forms of Epoetin alfa and Epoetin beta. They are used to treat anemia in chronic renal failure (CRF). These forms of EPO have the same sequence at 165 aa, but differ in the glycosylation pattern and pharmacokinetic profile. Epoetin alfa is slowly and not completely absorbed by subcutaneous administration, its bioavailability is approx. 10-50% of bioavailability with intravenous administration. Epoetin beta is also absorbed slowly, its bioavailability is approx. 40%

Разработаны и другие формы Еро, например, Epoetin delta, gamma и omega, а также Darbepoetin alfa - гипергликозилированный аналог рекомбинантного человеческого Еро альфа - период полувыведения которого примерно втрое выше при внутривенном введении, чем у рекомбинантного человеческого Еро альфа и нативного гормона [Egrie J.С, Dwyer E., Browne J.K., Hitz A., Lykos M.A. Darbepoetin alfa has a longer circulating half-life and greater in vivo potency than recombinant human erythropoietin. Exp Hematol. 2003. Vol. 31(4), P. 290-299.].Other forms of EPO have been developed, for example, Epoetin delta, gamma and omega, as well as Darbepoetin alfa, a hyperglycosylated analogue of the recombinant human EPO alpha, the half-life of which is about three times higher when administered intravenously than the recombinant human EPO alpha and native hormone [Egrie J. C, Dwyer E., Browne JK, Hitz A., Lykos MA Darbepoetin alfa has a longer circulating half-life and greater in vivo potency than recombinant human erythropoietin. Exp Hematol. 2003. Vol. 31 (4), P. 290-299.].

Поскольку Еро человека необходим для формирования красных кровяных клеток, гормон успешно применяют для лечения заболеваний, приводящих к снижению образования эритроцитов, например, для лечения анемии при ХПН и у пациентов с иммунодефицитом [Eschbach J.W., Egrie J.С., Downing M.R., Browne J.K., Adamson J.W. NEJM. 1987. Vol. 316, P. 73-78; Eschbach J.W., Abdulhadi, M.H., Browne J.K., Delano B.G., Downing M.R., Egrie J.C., Evans R.W., Friedman E.A., Graber S.E., Haley N.R.,. Ann. Intern. Med. 1989. Vol. 111, P. 992; Egrie J.C., Eschbach J.W., McGuire Т., Adamson J.W. Kidney Intl. 1988. Vol. 33, P. 262; Lim V.S., Degowin R.L., Zavala D., Kirchner P.T., Abels R., Perry P., Fangman J. Ann. Intern. Med. 1989. Vol. 110, P. 108-114.; Danna R.P., Rudnick S.A., Abels R.I. In: Garnick M.B., ed. Erythropoietin in Clinical Applications - An International Perspective. New York, N.Y.: Marcel Dekker; 1990: P. 301-324.].Since human EPO is necessary for the formation of red blood cells, the hormone has been successfully used to treat diseases that lead to a decrease in the formation of red blood cells, for example, for the treatment of anemia in chronic renal failure and in patients with immunodeficiency [Eschbach JW, Egrie J.C., Downing MR, Browne JK Adamson JW NEJM. 1987. Vol. 316, P. 73-78; Eschbach J.W., Abdulhadi, M.H., Browne J.K., Delano B.G., Downing M.R., Egrie J.C., Evans R.W., Friedman E.A., Graber S.E., Haley N.R.,. Ann. Intern. Med. 1989. Vol. 111, p. 992; Egrie J.C., Eschbach J.W., McGuire T., Adamson J.W. Kidney Intl. 1988. Vol. 33, p. 262; Lim V.S., Degowin R.L., Zavala D., Kirchner P.T., Abels R., Perry P., Fangman J. Ann. Intern. Med. 1989. Vol. 110, P. 108-114 .; Danna R.P., Rudnick S.A., Abels R.I. In: Garnick M. B., ed. Erythropoietin in Clinical Applications - An International Perspective. New York, N.Y .: Marcel Dekker; 1990: P. 301-324.].

Для лечения этих заболеваний белок вводится парентерально (в том числе, внутривенно), и, попадая в кровь, в течение короткого времени разрушается системой протеаз, что приводит к снижению эффективности терапии.To treat these diseases, the protein is administered parenterally (including intravenously), and when it enters the bloodstream, it is destroyed by the protease system for a short time, which leads to a decrease in the effectiveness of therapy.

Предпринимались попытки улучшения фармакокинетических свойств Еро, а именно, удлинение периода полувыведения для снижения частоты инъекций, что достигалось получением производных Еро.Attempts have been made to improve the pharmacokinetic properties of EPO, namely, lengthening the half-life to reduce the frequency of injections, which was achieved by obtaining derivatives of EPO.

На этом пути применялось несколько подходов: (1) конъюгирование с (поли)пептидами, т.е. получение гибридного белка Еро с сильно гликозилированными пептидами и других белковых конъюгатов Еро; (2) химические модификации Еро (например, присоединение остатка полиэтиленгликоля - ПЭГ, полисахаридов); (3) получение в высокой степени сиалированного белка в рекомбинантной эукариотической системе; (4) инкапсулирование Еро.Several approaches were used along this path: (1) conjugation with (poly) peptides, i.e. obtaining a hybrid EPO protein with highly glycosylated peptides and other EPO protein conjugates; (2) chemical modifications of EPO (for example, addition of the residue of polyethylene glycol - PEG, polysaccharides); (3) obtaining a highly sialylated protein in a recombinant eukaryotic system; (4) Encapsulation of EPO.

Первый подход реализован в патентах [20160176940; 20170114110], в которых получили рекомбинантные гибридные белки - конъюгаты Еро с сильно гликозилированным пептидом, либо частью полипептида иммуноглобулина, что повышало период полувыведения in vivo и биологическую активность по сравнению с природным или рекомбинантным Еро человека.The first approach is implemented in patents [20160176940; 20170114110], in which they obtained recombinant hybrid proteins - EPO conjugates with a highly glycosylated peptide or part of an immunoglobulin polypeptide, which increased the in vivo half-life and biological activity compared to natural or recombinant human EPO.

ПЭГ-илирование, присоединение полисахаридных и др. остатков к Еро, достигалось посредством получения мутеинов Еро (с применением техники бесклеточного синтеза) с последующей их химической дериватизацией (ковалентной модификацией) [ЕР 1219636]. В основном, ПЭГ присоединялся к свободным сульфгидрильным группам мутеинов Еро.PEGylation, addition of polysaccharide and other residues to EPO was achieved by obtaining EPO muteins (using the cell-free synthesis technique) followed by their chemical derivatization (covalent modification) [EP 1219636]. Basically, PEG was attached to the free sulfhydryl groups of EPO muteins.

Примеры применения этого подхода - продукт, разработанный Roche и известный как CERA (Constant Erythropoiesis Receptor Activator), а также Hematide - ПЭГ-илированный синтетический пептид для лечения анемии при ХПН и раке. Он описан у Fan et al. [Fan Q., Leuther K.K., Holmes C.P., Fong K.L., Zhang J., Velkovska S., Chen M.J., Mortensen R.B., Leu K., Green J.M., Schatz P.J., Woodburn K.W. Preclinical evaluation of Hematide, a novel erythropoiesis stimulating agent, for the treatment of anemia. Exp. Hematol. 2006. Vol. 34 (10), P. 1303-1311.], аналогом его является препарат МИРЦЕРА (производимый согласно патенту [WO №2002/049673]). Способы получения Еро, конъюгированного с ПЭГ, описаны в патентах [RU 2433134 C1; U.S. Pat. No. 7,128,913; 20170008941; US 2004/0082765; 20160317674]. Ковалентное конъюгирование Еро с неантигенными гидрофильными полимерами (полиалкеноксидами, полиамидами, углеводами - анионным полисахаридом, полисиаловыми кислотами), ковалентно связывающимися с ним, также повышает период полувыведения полученного конъюгата [U.S. Pat. No. 7,074,755; U.S. Pat. No. 5,846,951; WO-A-0187922; 20170119893].Examples of this approach are the product developed by Roche and known as CERA (Constant Erythropoiesis Receptor Activator), as well as Hematide, a pegylated synthetic peptide for the treatment of anemia in chronic renal failure and cancer. It is described by Fan et al. [Fan Q., Leuther K.K., Holmes C.P., Fong K.L., Zhang J., Velkovska S., Chen M.J., Mortensen R.B., Leu K., Green J.M., Schatz P.J., Woodburn K.W. Preclinical evaluation of Hematide, a novel erythropoiesis stimulating agent, for the treatment of anemia. Exp. Hematol. 2006. Vol. 34 (10), P. 1303-1311.], Its analogue is the drug MIRZERA (produced according to the patent [WO No. 2002/049673]). Methods of obtaining EPO conjugated with PEG are described in patents [RU 2433134 C1; U.S. Pat. No. 7,128,913; 20170008941; US 2004/0082765; 20160317674]. Covalent conjugation of EPO with non-antigenic hydrophilic polymers (polyalkenoxides, polyamides, carbohydrates - anionic polysaccharide, polysialic acids) covalently bound to it also increases the half-life of the resulting conjugate [U.S. Pat. No. 7,074,755; U.S. Pat. No. 5,846,951; WO-A-0187922; 20170119893].

Известен способ получения рекомбинантной клеточной линии [20170129932], клетки которой синтезируют рекомбинантные гликопротеины, в частности, Еро, содержащий большое количество остатков сиаловой кислоты.A known method of producing a recombinant cell line [20170129932], the cells of which synthesize recombinant glycoproteins, in particular EPO, containing a large number of sialic acid residues.

Примерами инкапсулированных форм Еро являются нанокапсулированная форма рекомбинантного Еро человека [Патент №: 2518329] (кроме удлинения периода полувыведения, нанокапсулы с Еро обладают высокой проникающей способностью), липосомальная форма Еро [РФ №2218914], липидная фаза которой содержит заряженное липидное соединение и холестерин, а также микрокапсулированная (в виде микросфер) форма Еро [CN 102233129], которая включает Еро. как активный компонент, и декстран в качестве защитного (стабилизирующего) агента для активного компонента.Examples of encapsulated forms of EPO are the nanocapsulated form of the recombinant human EPO [Patent No. 2518329] (in addition to lengthening the half-life, nanocapsules with EPO have high penetration), the liposomal form of EPO [RF No. 22118914], the lipid phase of which contains a charged lipid compound and cholesterol as well as microencapsulated (in the form of microspheres) form of EPO [CN 102233129], which includes EPO. as an active component, and dextran as a protective (stabilizing) agent for the active component.

Описанные выше способы производства рекомбинантного Еро в эукариотических клетках имеют общий недостаток - низкий выход белка и связанную с этим высокую стоимость целевого продукта. Поиск пути преодоления этой проблемы привел к разработке системы гетерологичной экспрессии гена, кодирующего рекомбинантный белок, в прокариотических клетках [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Hao S.J., Hu Т., Ma G.H., Su Z.G Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int. J. Pharm. 2010. Vol. 386 (1-2), P. 156-164.]. С точки зрения получения белка Еро прототипом и ближайшим аналогом настоящего изобретения является указанный способ. Этим способом достигается продукция негликозилированного рекомбинантного белка (мол. массой ~18,4 кДа) в составе телец включения, которые растворяют в денатурирующих восстанавливающих условиях, затем проводится очистка белка катионообменной хроматографией и гель-фильтрацией до гомогенного при электрофорезе состояния.The above methods for the production of recombinant EPO in eukaryotic cells have a common disadvantage - low protein yield and the associated high cost of the target product. The search for a way to overcome this problem led to the development of a system for heterologous expression of a gene encoding a recombinant protein in prokaryotic cells [Wang YJ, Liu YD, Chen J., Hao SJ, Hu T., Ma GH, Su ZG Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int. J. Pharm. 2010. Vol. 386 (1-2), P. 156-164.]. From the point of view of obtaining EPO protein, the prototype and the closest analogue of the present invention is the specified method. In this way, the production of a non-glycosylated recombinant protein (molecular weight ~ 18.4 kDa) in the inclusion bodies, which are dissolved under denaturing reducing conditions, is achieved, then the protein is purified by cation exchange chromatography and gel filtration to a homogeneous state during electrophoresis.

По сравнению с указанным прототипом [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Hao S.J., Hu Т., Ma G.H., Su Z.G. Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int J Pharm. 2010. Vol. 386(1-2), P. 156-164.], предлагаемый настоящим изобретением способ получения рекомбинантного Еро отличается тем, что последовательность рекомбинантного белка содержит в своем составе кроме Еро также последовательность гепарин-связывающего домена (HBD). Наличие гепарин-связывающего домена обеспечивает возможность иммобилизации Еро на гепарин-содержащем сорбенте. Благодаря наличию HBD также возможна аффинная очистка целевого белка HBD-Epo на гепарин-содержащем сорбенте (например, гепарин-сефарозе), и тем самым исключается этап очистки HBD-Epo гель-фильтрацией. Введение иммобилизованного на сорбенте, содержащем гепарин, например, деминерализованном костном матриксе (ДКМ), Еро в организм должно приводить к постепенному дозированному выходу фактора в окружающие ткани и, тем самым, обеспечивать пролонгированное действие и высокую локальную концентрацию Еро, что может быть полезным для некоторых вариантов использования фактора, в частности, при его применении для репарации дефектов костной ткани.Compared with said prototype [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Hao S.J., Hu T., Ma G.H., Su Z.G. Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int J Pharm. 2010. Vol. 386 (1-2), P. 156-164.], The method of producing recombinant EPO proposed by the present invention is characterized in that the sequence of the recombinant protein contains, in addition to EPO, also a sequence of a heparin binding domain (HBD). The presence of a heparin-binding domain allows the immobilization of EPO on a heparin-containing sorbent. Due to the presence of HBD, the affinity purification of the target HBD-Epo protein on a heparin-containing sorbent (for example, heparin-sepharose) is also possible, and thus the HBD-Epo purification step by gel filtration is excluded. The introduction of EPO immobilized on a sorbent containing heparin, for example, demineralized bone matrix (DCM), into the body should lead to a gradual dosed release of the factor into the surrounding tissues and, thus, provide a prolonged action and a high local concentration of EPO, which may be useful for some options for using the factor, in particular, when it is used for the repair of bone defects.

Гепарин-связывающие домены - природные аминокислотные последовательности, образующие комплекс с гепарином за счет ионных взаимодействий, присутствуют во многих белках [

Figure 00000001
and Linhardt, Heparin-binding domains in vascular biology. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2004. Vol. 9, P. 1549-1557.]. Аффинность HBD к гепарину нашла практическое применение в биотехнологии и медицине. Например, она используется при очистке белков аффинной хроматографией на гепарин-сефарозе, а также для электростатического удержания VEGF на гепарин-содержащем носителе с целью дальнейшего ковалентного связывания этого фактора [
Figure 00000001
and Linhardt, Heparin-binding domains in vascular biology. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2004. Vol. 9, P. 1549-1557; Ducheyne P., Healy K., Hutmacher D.E., Grainger D.W., Kirkpatrick C.J. Comprehensive Biomaterials. Elsevier 1-st Ed. 2011. Vol. 1, P. 269.]. Гепарин-связывающий домен фибрина (фибриногена), иммобилизованный на синтетическом заменителе (имитирующем фибрин и использующемся для заполнения ран), связывает ростовые факторы, активируя процесс заживления ран [Martinoa М.М., Briqueza P.S., Rangaa A., Lutolfa М.Р., and Hubbell J.A. Heparin-binding domain of fibrin(ogen) binds growth factors and promotes tissue repair when incorporated within a synthetic matrix. Proc. Nat. Acad. Sci. 2013. Vol. 110, P. 4563-4568.]. Наличие природного гепарин-связывающего домена в последовательности фактора дифференцировки - костного морфогенетического белка ВМР-2 [Gandhi N.S. and Mancera R.L. Prediction of heparin binding sites in bone morphogenetic proteins (BMPs). Biochim. Biophys. Acta. 2012. Vol. 1824(12), P. 1374-1381.], позволяет производить аффинную очистку этого белка на гепарин-сефарозе и иммобилизировать ВМР-2 на ДКМ [Карягина А.С., Бокша И.С., Грунина Т.М., Демиденко А.В., Попонова М.С., Сергиенко О.В., Лящук A.M., Галушкина З.М., Соболева Л.А., Осидак Е.О., Семихин А.С., Громов А.В., Лунин B.Г. Оптимизация получения активной формы rhBMP-2 в гетерологичной системе экспрессии с помощью микробиологических и молекулярно-генетических подходов. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2016. Т. 4, С. 132-137.].Heparin-binding domains - natural amino acid sequences that form a complex with heparin due to ionic interactions, are present in many proteins [
Figure 00000001
and Linhardt, Heparin-binding domains in vascular biology. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2004. Vol. 9, P. 1549-1557.]. The affinity of HBD for heparin has found practical application in biotechnology and medicine. For example, it is used in protein purification by heparin-sepharose affinity chromatography, as well as for electrostatic retention of VEGF on a heparin-containing carrier in order to further covalently bind this factor [
Figure 00000001
and Linhardt, Heparin-binding domains in vascular biology. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2004. Vol. 9, P. 1549-1557; Ducheyne P., Healy K., Hutmacher DE, Grainger DW, Kirkpatrick CJ Comprehensive Biomaterials. Elsevier 1-st Ed. 2011. Vol. 1, P. 269.]. Heparin-binding domain of fibrin (fibrinogen), immobilized on a synthetic substitute (simulating fibrin and used to fill wounds), binds growth factors, activating the healing process [Martinoa M.M., Briqueza PS, Rangaa A., Lutolfa M.R. , and Hubbell JA Heparin-binding domain of fibrin (ogen) binds growth factors and promotes tissue repair when incorporated within a synthetic matrix. Proc. Nat. Acad. Sci. 2013. Vol. 110, P. 4563-4568.]. The presence of a natural heparin binding domain in the sequence of the differentiation factor, BMP-2 bone morphogenetic protein [Gandhi NS and Mancera RL Prediction of heparin binding sites in bone morphogenetic proteins (BMPs). Biochim. Biophys. Acta. 2012. Vol. 1824 (12), P. 1374-1381.], Allows affinity purification of this protein on heparin-sepharose and immobilize BMP-2 on DCM [Karyagina AS, Boksha IS, Grunina TM, Demidenko A.V., Poponova M.S., Sergienko O.V., Lyashchuk AM, Galushkina Z.M., Soboleva L.A., Osidak E.O., Semikhin A.S., Gromov A.V., Lunin B.G. Optimization of obtaining the active form of rhBMP-2 in a heterologous expression system using microbiological and molecular genetic approaches. Molecular genetics, microbiology and virology. 2016. V. 4, S. 132-137.].

Известны различные способы введения Еро в организм. В большинстве случаев Еро вводится в организм человека парентеральным путем (инъекционно) [Николаев А.Ю., Клепиков П.В., Лашутин С.В., Кухтевич А.В. Эффективность сочетания Еро-кальцитриол у больных с хронической почечной недостаточностью, находящихся на программном гемодиализе. Терапевтический архив. 1995. Т. 67, С. 27-31; Патент СССР №1801118].There are various methods of introducing EPO into the body. In most cases, EPO is introduced into the human body through the parenteral route (injection) [Nikolaev A.Yu., Klepikov PV, Lashutin SV, Kukhtevich AV The effectiveness of the combination of Ero-calcitriol in patients with chronic renal failure undergoing hemodialysis. Therapeutic Archive. 1995. T. 67, S. 27-31; USSR patent No. 1801118].

Терапевтический эффект рекомбинантного человеческого Еро при парентеральном введении очевиден и описан во многих работах, но в тех же работах указывается и на его нежелательное побочное действие, приводящее к различным осложнениям. Введение парентеральных лекарственных форм, содержащих рекомбинантный человеческий Еро в больших дозах, может привести к нарушению гомеостаза и стать причиной возникновения дополнительных рисков для больного [Синюхин В.Н. Стецюк Е.А., Ловчинский Е.В. Фармакокинетика рекомбинантного человеческого эритропоэтина. Терапевтической архив. 1994. Т. 66, С. 60-62.].The therapeutic effect of recombinant human EPO upon parenteral administration is obvious and described in many works, but the same works also indicate its undesirable side effects, leading to various complications. The introduction of parenteral dosage forms containing recombinant human EPO in large doses can lead to disruption of homeostasis and cause additional risks for the patient [Sinyukhin V.N. Stetsyuk E.A., Lovchinsky E.V. Pharmacokinetics of recombinant human erythropoietin. Therapeutic Archive. 1994. T. 66, S. 60-62.].

Для решения этой проблемы была разработана лекарственная форма для приема внутрь «Репорон» [Заявка: 97108814/14, 22.05.1997 RU], которую получали смешиванием рекомбинантного Еро со стабилизирующими добавками в определенных пропорциях.To solve this problem, a Reporon oral dosage form was developed [Application: 97108814/14, 05/22/1997 RU], which was obtained by mixing recombinant EPO with stabilizing additives in certain proportions.

Известен также ингаляционный способ введения Еро в легкие человека [N 94/17784, 1994.].Also known is the inhalation route of administration of EPO into the human lungs [N 94/17784, 1994.].

Все описанные ранее способы введения в организм подразумевают системное поступление Еро через кровь.All previously described methods of introduction into the body involve the systemic intake of EPO through the blood.

Однако, учитывая многочисленные, проявляющиеся в различных органах - спинном и головном мозге, периферических нервах, сетчатке глаза, сердце и почках - эффекты Еро (в т.ч. антиапоптотический), реализующиеся через каскады белкового фосфорилирования и вовлекающие PI3K, Akt, NF-κВ и, таким образом, активирующие факторы транскрипции [Sharples E.J., Thiemermann С., Yaqoob М.М. Novel applications of recombinant erythropoietin. Curr Opin Pharmacol. 2006. Vol. 6(2), P. 184-189.], логично предположить, что при повреждении тканей и органов терапевтический эффект будет проявляться и при местном применении Еро (аппликации).However, given the numerous effects in various organs — the spinal cord and brain, peripheral nerves, retina, heart, and kidneys — the effects of EPO (including anti-apoptotic), realized through cascades of protein phosphorylation and involving PI3K, Akt, NF-κB and, thus, activating transcription factors [Sharples EJ, Thiemermann C., Yaqoob M.M. Novel applications of recombinant erythropoietin. Curr Opin Pharmacol. 2006. Vol. 6 (2), P. 184-189.], It is logical to assume that with damage to tissues and organs, the therapeutic effect will also manifest itself with topical application of EPO (applications).

Открытие такого факта, как стимуляция образования кости Еро, послужило предпосылкой для исследования возможности местного применения Еро [Sun Н., Jung Y., Shiozawa Y., Taichman R.S., Krebsbach P.H. Erythropoietin modulates the structure of bone morphogenetic protein 2-engineered cranial bone. Tissue Eng Part A. 2012. Vol. 18(19-20), P.2095-2105;

Figure 00000002
, Bendtsen M., Jensen J., Stiehler M, Foldager C.B., Hellfritzsch M.B.,
Figure 00000003
Erythropoietin augments bone formation in a rabbit posterolateral spinal fusion model. J. Orthop. Res. 2012. Vol. 30(7), P. 1083-1088.]. По способу применения этот способ (местный) является наиболее близким прототипом настоящего изобретения.The discovery of such a fact as stimulation of the formation of EPO bone served as a prerequisite for studying the possibility of topical application of EPO [Sun N., Jung Y., Shiozawa Y., Taichman RS, Krebsbach PH Erythropoietin modulates the structure of bone morphogenetic protein 2-engineered cranial bone. Tissue Eng Part A. 2012. Vol. 18 (19-20), P.2095-2105;
Figure 00000002
, Bendtsen M., Jensen J., Stiehler M, Foldager CB, Hellfritzsch MB,
Figure 00000003
Erythropoietin augments bone formation in a rabbit posterolateral spinal fusion model. J. Orthop. Res. 2012. Vol. 30 (7), P. 1083-1088.]. According to the method of application, this method (local) is the closest prototype of the present invention.

Авторы работы

Figure 00000004
et al., 2012, используя модель спинальных дефектов позвоночника кролика, вводили Еро (Epoetin beta, NeoRecormon, Roche, Hvidovre, Denmark) с помощью регулярных локальных инъекций (20 инъекций ежедневно) из расчета 250 ед./кг веса животного (для снижения побочного системного действия использовали низкие дозы цитокина) в 0,3 мл физраствора, и наблюдали эффект Еро на остеогенез, выражающийся в статистически достоверном повышении объема костной ткани на 18%. Эта же группа проводила исследования изменений посттравматического остеогенеза под воздействием Еро на модели краниальных дефектов у свиней (
Figure 00000004
et al., 2012), но схема введения препарата значительно отличалась - однократное введение 900 ед. Еро на дефект на различных носителях и без носителя (всего 2700 ед. Еро на животное), т.о. доза на вес была многократно снижена (до ~18 ед. на кг веса). В вариантах с Еро так же, как и на кроличьей модели, наблюдалась положительная динамика (прирост объема костной ткани в среднем был на 6% больше), однако результаты этого эксперимента не были статистически достоверны.Authors of the work
Figure 00000004
et al., 2012, using a rabbit vertebral spine defects model, Epo (Epoetin beta, NeoRecormon, Roche, Hvidovre, Denmark) was injected with regular local injections (20 injections daily) at a rate of 250 units / kg of animal weight (to reduce the side systemic effects used low doses of cytokine) in 0.3 ml of saline, and the effect of EPO on osteogenesis was observed, which is expressed in a statistically significant increase in bone volume by 18%. The same group conducted studies of changes in post-traumatic osteogenesis under the influence of EPO on models of cranial defects in pigs (
Figure 00000004
et al., 2012), but the administration schedule was significantly different - a single injection of 900 units. EPO for the defect on various media and without media (total 2700 units of EPO per animal), i.e. dose to weight was many times reduced (up to ~ 18 units per kg of weight). In the variants with EPO, as well as in the rabbit model, a positive dynamics was observed (the increase in the volume of bone tissue was on average 6% more), but the results of this experiment were not statistically significant.

Авторы Sun et al., 2012 после создания краниальных дефектов критического размера в черепе мыши вводили Еро местно путем инъекции в область дефекта через день в течение 2 недель (доза 1000ед./мл Еро - Еро альфа, EPOGEN, Amgen, доза рассчитывалась на вес животных из расчета 1000 ед./кг). По данным микрокомпьютерной томографии, Еро достоверно усиливал индуцированное ВМР-2 формирование кости в зоне дефекта (т.е. наблюдалась синергия эффектов ВМР-2 и Еро).The authors of Sun et al., 2012, after creating critical-size cranial defects in the mouse skull, introduced EPO locally by injection into the defect area every other day for 2 weeks (dose 1000 units / ml EPO-EPO alpha, EPOGEN, Amgen, the dose was calculated on the weight of animals at the rate of 1000 units / kg). According to microcomputer tomography, EPO significantly enhanced BMP-2-induced bone formation in the defect area (i.e., a synergy of BMP-2 and EPO effects was observed).

Также был показан аддитивный эффект Еро при одновременном введении с ВМР2. В работе группы Patel et al., 2015 проводили оценку влияния на остеогенез при одновременном введении двух цитокинов, стимулирующих этот процесс - Еро (200 IU/mL) и BMP2 (65 μg/mL), введенных эктопически (подкожно) на носителе из полиэпсилонкапролактона. Имплантаты с Еро + ВМР2 и только с ВМР2 вводили подкожно. На 4 и 8 неделях анализировали прирост костной ткани в объеме имплантата с помощью томографии и гистологии. При этом при совместном введении цитокинов объем новообразованной костной ткани превышал на 31% этот показатель в варианте с введением только ВМР2.The additive effect of EPO was also shown with simultaneous administration with BMP2. Patel et al., 2015 evaluated the effect on osteogenesis with the simultaneous administration of two cytokines that stimulate this process - EPO (200 IU / mL) and BMP2 (65 μg / mL), administered ectopically (subcutaneously) on a polyepsiloncaprolactone carrier. Implants with EPO + BMP2 and only with BMP2 were administered subcutaneously. At weeks 4 and 8, bone growth in the implant volume was analyzed using tomography and histology. Moreover, with the joint administration of cytokines, the volume of newly formed bone tissue exceeded by 31% this indicator in the variant with the introduction of BMP2 only.

В работе Li et al., 2015 исследован эффект однократного локального введения 10 и 20 ед. Еро в цилиндрический челюстной дефект диаметром ~1 мм у крыс. Наиболее выраженное отличие от контроля наблюдалось на 4 неделе после операции - вариант с внесением 20 ед Еро более чем в 3 раза отличался от контрольного.Li et al., 2015 investigated the effect of a single local injection of 10 and 20 units. EPO in a cylindrical maxillary defect with a diameter of ~ 1 mm in rats. The most pronounced difference from the control was observed at 4 weeks after surgery - the option of adding 20 units of EPO was more than 3 times different from the control.

Очень хорошие результаты по восстановлению костной ткани на модели перелома бедренной кости мышей получены Holstein et al., 2011 также и при системном введении Еро, при ежедневном интерперитонеальном введении цитокина из расчета 500 ед./кг веса животного. Расстояние между сегментами кости составляло 1,8 мм, и фиксировалось с помощью металлической скобы. Исследовано три варианта - контроль, перелом с удалением надкостницы и без удаления надкостницы. На двухнедельном сроке разница между экспериментальным и контрольным вариантом составляла 71,4%, а после 10 недель результат по приросту объема костной ткани при применении Еро превысил контрольный вариант более чем в 2 раза.Very good results on the restoration of bone tissue in a model of femoral fracture in mice were obtained by Holstein et al., 2011 also with systemic administration of EPO, with daily interperitoneal administration of cytokine at the rate of 500 units / kg of animal weight. The distance between the bone segments was 1.8 mm, and was fixed with a metal bracket. Three options were investigated - control, fracture with removal of the periosteum and without removal of the periosteum. In the two-week period, the difference between the experimental and control options was 71.4%, and after 10 weeks, the result of the increase in bone volume when using EPO exceeded the control option by more than 2 times.

Из приведенных примеров прототипов (

Figure 00000004
et al., 2012, Sun et al., 2012, Patel et al., 2015) следует, что наличие локально высокой концентрации цитокина имеет ключевое значение, однако системное введение высоких концентраций может приводить к серьезным побочным эффектам (вплоть до тромбоэмболии) и не гарантирует достижения локально высокой концентрации (например, в месте повреждения кости).From the examples of prototypes (
Figure 00000004
et al., 2012, Sun et al., 2012, Patel et al., 2015) it follows that the presence of a locally high concentration of cytokine is key, however, systemic administration of high concentrations can lead to serious side effects (up to thromboembolism) and not ensures that a locally high concentration is achieved (e.g. at the site of bone damage).

Для увеличения периода удержания активного белка, в том числе Еро, в месте аппликации можно использовать активный белок, иммобилизованный на биологически совместимом материале, например, ДКМ. В настоящем изобретении этот подход решается путем получения гибридного белка Еро с полипептидным гепарин-связывающим доменом HBD (конструкции HBD-Epo). Отличие настоящего изобретения от прототипов [Sun Н., Jung Y., Shiozawa Y., Taichman R.S., Krebsbach P.H. Erythropoietin modulates the structure of bone morphogenetic protein 2-engineered cranial bone. Tissue Eng Part A. 2012. Vol. 18(19-20), P.2095-2105;

Figure 00000004
J.H., Bendtsen M., Jensen J., Stiehler M., Foldager C.B., Hellfritzsch M.B.,
Figure 00000005
. Erythropoietin augments bone formation in a rabbit posterolateral spinal fusion model. J. Orthop. Res. 2012. Vol. 30(7), P. 1083-1088; Patel J.J., Modes J.E., Flanagan C.L., Krebsbach P.H., Edwards S.P, Hollister S.J. Dual delivery of EPO and BMP2 from a Novel Modular Poly-ε-Caprolactone Construct to Increase the Bone Formation in Prefabricated Bone Flaps. Tissue Eng. Part С Methods. 2015. Vol. 21(9), P. 889-897.] состоит в том, что, во-первых, используется рекомбинантный Еро, полученный синтезом в прокариотических клетках и, во-вторых, Еро удерживается на носителе (ДКМ) благодаря связыванию с гепариновыми участками ДКМ гепарин-связывающего домена (HBD), который введен в состав аминокислотной последовательности рекомбинантного Еро. Носитель Еро - ДКМ, используемый в настоящем изобретении, получают по методу, разработанному в патенте Лунина и др. [Патент РФ №2456003] и описанному в работе Громова и др. [Громов А.В., Никитин К.Е., Карпова ТА., Зайцев В.В., Сидорова Е.И., Андреева Е.В., Бартов М.С., Мишина Д.М., Субботина М.Е., Шевлягина Н.В., Сергиенков М.А., Соболева Л.А., Котнова А.П., Шарапова Н.Е., Семихин А.С., Диденко Л.В., Карягина А.С., Лунин В.Г. Разработка методики получения остеопластического материала на основе деминерализованного костного матрикса с максимальным содержанием нативных факторов роста костной ткани. Биотехнология. 2012. №5. С. 66-75.] с модификациями, описанными в работе Barov et al. [Bartov M.S., Gromov A.V, Poponova M.S., Savina D.M., Nikitin K.E., Grunina T.M., Manskikh V.N., Gra O.A., Lunin V.G, Karyagina A.S., Gintsburg A.L. Modern approaches to research of new osteogenic biomaterials on the model of regeneration of cranial critical-sized defects in rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016. V. 162(2), P. 273-276.]. В настоящем изобретении HBD-Epo наносили на ДКМ отдельно и совместно с рекомбинантным костным морфогенетическим белком ВМР-2, полученным в клетках Е. coli по методу, описанному в статье Karyagina et al., 2016 [Karyagina A.S., Boksha I.S., Grunina T.M., Demidenko A.V, Poponova M.S., Sergienko O.V., Lyaschuk A.M., Galushkina Z.M., Soboleva L.A., Osidak E.O., Semikhin A.S., Gromov A.V., Lunin V.G. Optimization of rhBMP-2 active-form production in a heterologous expression system using microbiological and molecular genetic approaches. Molecular genetics, microbiology and virology. 2016. V. 31(4) P. 208-213.]. Метод нанесения ВМР-2 на ДКМ описан в работе Barov et al., 2016 [Bartov M.S., Gromov A.V., Poponova M.S., Savina D.M., Nikitin K.E., Grunina T.M., Manskikh V.N., Gra O.A., Lunin V.G, Karyagina A.S., Gintsburg A.L. Modern approaches to research of new osteogenic biomaterials on the model of regeneration of cranial critical-sized defects in rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016. V. 162(2). P. 273-276.].To increase the retention period of the active protein, including EPO, at the place of application, you can use an active protein immobilized on a biologically compatible material, for example, DCM. In the present invention, this approach is solved by obtaining a hybrid EPO protein with the HBD polypeptide heparin binding domain (HBD-Epo constructs). The difference of the present invention from prototypes [Sun N., Jung Y., Shiozawa Y., Taichman RS, Krebsbach PH Erythropoietin modulates the structure of bone morphogenetic protein 2-engineered cranial bone. Tissue Eng Part A. 2012. Vol. 18 (19-20), P.2095-2105;
Figure 00000004
JH, Bendtsen M., Jensen J., Stiehler M., Foldager CB, Hellfritzsch MB,
Figure 00000005
. Erythropoietin augments bone formation in a rabbit posterolateral spinal fusion model. J. Orthop. Res. 2012. Vol. 30 (7), P. 1083-1088; Patel JJ, Modes JE, Flanagan CL, Krebsbach PH, Edwards SP, Hollister SJ Dual delivery of EPO and BMP2 from a Novel Modular Poly-ε-Caprolactone Construct to Increase the Bone Formation in Prefabricated Bone Flaps. Tissue Eng. Part With Methods. 2015. Vol. 21 (9), P. 889-897.] Consists in the fact that, firstly, the recombinant EPO obtained by synthesis in prokaryotic cells is used and, secondly, EPO is retained on a carrier (DCM) due to binding to DCM heparin sites heparin binding domain (HBD), which is introduced into the amino acid sequence of recombinant EPO. The carrier EPO - DCM used in the present invention is obtained according to the method developed in the patent of Lunin et al. [RF Patent No. 2456003] and described in the work of Gromov et al. [Gromov A.V., Nikitin K.E., Karpova TA ., Zaitsev V.V., Sidorova E.I., Andreeva E.V., Bartov M.S., Mishina D.M., Subbotina M.E., Shevlyagina N.V., Sergienkov M.A., Soboleva L.A., Kotnova A.P., Sharapova N.E., Semikhin A.S., Didenko L.V., Karyagina A.S., Lunin V.G. Development of a technique for producing osteoplastic material based on demineralized bone matrix with a maximum content of native bone growth factors. Biotechnology. 2012. No5. S. 66-75.] With the modifications described in Barov et al. [Bartov MS, Gromov AV, Poponova MS, Savina DM, Nikitin KE, Grunina TM, Manskikh VN, Gra OA, Lunin VG, Karyagina AS, Gintsburg AL Modern approaches to research of new osteogenic biomaterials on the model of regeneration of cranial critical- sized defects in rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016. V. 162 (2), P. 273-276.]. In the present invention, HBD-Epo was applied to DCM separately and together with the recombinant BMP-2 bone morphogenetic protein obtained in E. coli cells according to the method described in Karyagina et al., 2016 [Karyagina AS, Boksha IS, Grunina TM, Demidenko AV, Poponova MS, Sergienko OV, Lyaschuk AM, Galushkina ZM, Soboleva LA, Osidak EO, Semikhin AS, Gromov AV, Lunin VG Optimization of rhBMP-2 active-form production in a heterologous expression system using microbiological and molecular genetic approaches. Molecular genetics, microbiology and virology. 2016. V. 31 (4) P. 208-213.]. The method of applying BMP-2 to DCM is described in Barov et al., 2016 [Bartov MS, Gromov AV, Poponova MS, Savina DM, Nikitin KE, Grunina TM, Manskikh VN, Gra OA, Lunin VG, Karyagina AS, Gintsburg AL Modern approaches to research of new osteogenic biomaterials on the model of regeneration of cranial critical-sized defects in rats. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2016. V. 162 (2). P. 273-276.].

Отличие от прототипа [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Hao S.J., Hu Т., Ma G.H., Su Z.G Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int. J. Pharm. 2010. Vol. 386(1-2), P. 156-164.] и других перечисленных способов дериватизации Еро состоит в том, что вместо получения ПЭГ-илированных производных Еро, как предлагалось в прототипе, и других описанных выше способов дериватизации Еро, включение HBD в последовательность гибридного белка позволяет связывать (иммобилизовать) гибридный белок HBD-Epo на гепарин-содержащих носителях (например, деминерализованном костном матриксе, ДКМ), что удлиняет период полувыведения Еро из организма.The difference from the prototype [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Hao S.J., Hu T., Ma G.H., Su Z. G Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int. J. Pharm. 2010. Vol. 386 (1-2), P. 156-164.] And the other listed methods of derivatization of EPO is that instead of obtaining the pegylated derivatives of EPO, as proposed in the prototype, and other methods of derivatization of EPO described above, the inclusion of HBD in the sequence The hybrid protein allows you to bind (immobilize) the HBD-Epo hybrid protein on heparin-containing carriers (for example, demineralized bone matrix, DCM), which lengthens the half-life of EPO from the body.

Техническое решение изобретения выражается в получении рекомбинантного белка HBD-Epo в клетках непатогенных прокариотических микроорганизмов (штаммов Escherichia coli), тем самым достигается удешевление получаемого продукта, и в повышении биодоступности Еро путем получения химерного варианта Еро с гепарин-связывающим доменом и его иммобилизации на ДКМ при местном применении в зоне поражения (внесении в дефект кости при переломе или другом повреждении костной ткани, нанесении на раневую поверхность или введении в окружающие мягкие ткани при раневом процессе).The technical solution of the invention is expressed in the preparation of a recombinant HBD-Epo protein in cells of non-pathogenic prokaryotic microorganisms (Escherichia coli strains), thereby reducing the cost of the resulting product, and in increasing the bioavailability of EPO by obtaining a chimeric variant of EPO with a heparin binding domain and its immobilization on DCM with topical application in the affected area (insertion into a bone defect during a fracture or other damage to bone tissue, application to a wound surface or introduction into surrounding soft tissues in case of wounds eve process).

Сущность изобретения состоит в том, что получают плазмиду, содержащую рекомбинантный ген HBD-Epo. Синтетическую ДНК с последовательностью, соответствующей гену, кодирующему белок HBD-Epo, спланированную таким образом, чтобы нуклеотидный состав кодонов был оптимизирован для гетерологичной экспрессии в непатогенном лабораторном штамме Е. coli, фланкируют на 5'-конце сайтом NcoI, а на 3'-конце - сайтом Kpn2I. Этот синтетический ген встраивают в плазмиду pQE6 по сайтам NcoI и Kpn2I и получают плазмиду pL610. После трансформации полученной плазмидой pL610 штамма Е. coli M15 [pREP4] получают штамм-продуцент Е. coli M15 [pREP4, pL610] с продукцией рекомбинантного белка HBD-Epo в тельцах включения. Расчетная молекулярная масса рекомбинантного белка HBD-Epo составляет ~20,5 кДа. Белок HBD-Epo восстанавливают в растворе, содержащем дитиотреитол или меркаптоэтанол, и очищают колоночной хроматографией на катионообменном сорбенте в качестве неподвижной фазы в денатурирующих условиях, после чего активную форму HBD-Epo концентрируют на катионообменном и/или аффинном сорбенте (гепарин-сефарозе).The essence of the invention lies in the fact that receive a plasmid containing the recombinant gene HBD-Epo. Synthetic DNA with a sequence corresponding to the gene encoding the HBD-Epo protein, designed so that the nucleotide composition of the codons is optimized for heterologous expression in a non-pathogenic laboratory strain of E. coli, is flanked at the 5'-end by the NcoI site, and at the 3'-end - Kpn2I website. This synthetic gene is inserted into the pQE6 plasmid at the NcoI and Kpn2I sites and the plasmid pL610 is obtained. After transformation of the E. coli M15 strain [pREP4] with the obtained plasmid pL610, the E. coli M15 producer strain [pREP4, pL610] is produced with the production of the recombinant HBD-Epo protein in inclusion bodies. The estimated molecular weight of the recombinant HBD-Epo protein is ~ 20.5 kDa. The HBD-Epo protein is reduced in a solution containing dithiothreitol or mercaptoethanol and purified by column chromatography on a cation exchange sorbent as a stationary phase under denaturing conditions, after which the active form of HBD-Epo is concentrated on a cation exchange and / or affinity sorbent (heparin-sepharose).

Получают рекомбинантный биологически активный белок Еро, содержащий гепарин-связывающий домен (HBD-Epo), высокой степени чистоты, способный к сорбции на ДКМ, имеющем в своем составе гепарин.A recombinant biologically active EPO protein is obtained containing a heparin binding domain (HBD-Epo) of a high degree of purity, capable of sorption on DCM containing heparin.

Для этого получают синтетическую последовательность ДНК, кодирующую белок HBD-Epo. Настоящий способ отличается от прототипа [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Нао S.J., Hu Т., Ma G.H., Su Z.G. Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int J Pharm. 2010. Vol. 386(1-2), P. 156-164.] тем, что для обеспечения высокого уровня продукции рекомбинантного белка HBD-Epo в гетерологичной системе проводят оптимизацию кодонов. Спланированная кодирующая последовательность ДНК отличается от нативной последовательности ДНК Еро человека нуклеотидным составом. Этот прием позволяет получить высокоэффективную продукцию рекомбинантного белка HBD-Epo в нерастворимой фракции в количестве около 30% от суммарного белка клетки.For this, a synthetic DNA sequence encoding the HBD-Epo protein is obtained. The present method differs from the prototype [Wang Y.J., Liu Y.D., Chen J., Nao S.J., Hu T., Ma G.H., Su Z.G. Efficient preparation and PEGylation of recombinant human non-glycosylated erythropoietin expressed as inclusion body in E. coli. Int J Pharm. 2010. Vol. 386 (1-2), P. 156-164.] In that, to ensure a high level of production of the recombinant HBD-Epo protein in the heterologous system, codons are optimized. The planned coding DNA sequence differs from the native human EPO DNA sequence in its nucleotide composition. This technique makes it possible to obtain highly efficient production of the recombinant HBD-Epo protein in the insoluble fraction in an amount of about 30% of the total cell protein.

Заявляемая группа изобретений позволяет получить оптимальную для гетерологичной экспрессии синтетическую последовательность ДНК, кодирующую рекомбинантный белок HBD-Epo, обеспечивающую высокий уровень продукции белка HBD-Epo в непатогенных лабораторных экспрессионных штаммах Е. coli; проводить простую и эффективную очистку белка HBD-Epo в биологически активной форме, и в этой форме связываться с ДКМ и эффективно и специфически ускорять регенерацию костной ткани; создавать активные биологически-совместимые композиции на основе рекомбинантного белка с использованием ДКМ (в том числе, ДКМ, содержащем другие активные компоненты, например, рекомбинантный ВМР-2) в качестве матрикса-носителя биологически активного белка HBD-Epo.The claimed group of inventions allows to obtain the optimal synthetic DNA sequence for heterologous expression encoding the recombinant HBD-Epo protein, providing a high level of production of HBD-Epo protein in non-pathogenic laboratory expression strains of E. coli; to carry out simple and effective purification of the HBD-Epo protein in a biologically active form, and in this form to bind to DCM and effectively and specifically accelerate bone regeneration; to create active biocompatible compositions based on a recombinant protein using DCM (including DCM containing other active components, for example, recombinant BMP-2) as the matrix carrier of the biologically active protein HBD-Epo.

Указанный результат достигается за счет синтеза рекомбинантного белка HBD-Epo в клетках лабораторного штамма Е. coli, несущих рекомбинантную плазмиду pL610 (пример 1, фиг.1) с нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO 1, а также за счет создания комплексного препарата HBD-Epo, иммобилизованного на ДКМ и на ДКМ, содержащем ВМР-2 (пример 4).This result is achieved due to the synthesis of recombinant HBD-Epo protein in cells of the laboratory E. coli strain carrying the recombinant plasmid pL610 (example 1, figure 1) with the nucleotide sequence of SEQ ID NO 1, as well as by creating a complex preparation of HBD-Epo, immobilized on DCM and on DCM containing BMP-2 (example 4).

Рекомбинантный белок HBD-Epo имеет аминокислотную последовательность SEQ ID NO 2, включающую последовательность аминокислотных остатков гепаринсвязывающего домена из Danio rerio (SEQ ID NO 3), последовательность аминокислотных остатков спейсера (SEQ ID NO 4), последовательность аминокислотных остатков белка Еро из Homo sapiens (SEQ ID NO 5). Расчетное значение молекулярной массы белка 20520,51 Да; расчетное значение ИЭТ 9,62.The recombinant HBD-Epo protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO 2, including the sequence of amino acid residues of the heparin binding domain from Danio rerio (SEQ ID NO 3), the sequence of amino acid residues of the spacer (SEQ ID NO 4), the sequence of amino acid residues of the EPO protein from Homo sapiens (SEQ ID NO 5). The calculated value of the molecular weight of the protein 20520.51 Yes; the estimated value of the IET is 9.62.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является получение высокого уровня продукции белка HBD-Epo (пример 2, фиг. 2), который после очистки формирует стабильную активную форму, способную связываться с гепарином ДКМ и индуцировать ускоренную регенерацию костной ткани.The technical result achieved by carrying out the invention is to obtain a high level of production of HBD-Epo protein (Example 2, Fig. 2), which, after purification, forms a stable active form capable of binding to DCM heparin and inducing accelerated bone tissue regeneration.

Активность рекомбинантного белка HBD-Epo в растворе была исследована in vitro на линии клеток эритролейкемии человека TF-1 (АТСС CRL-2003). Результат проявился в виде специфической стимуляции пролиферации клеток и развития окраски при добавлении к клеткам специфического субстрата (пример 3, фиг. 3).The activity of the recombinant HBD-Epo protein in solution was studied in vitro on the human erythroleukemia cell line TF-1 (ATCC CRL-2003). The result was manifested in the form of specific stimulation of cell proliferation and color development when a specific substrate was added to the cells (example 3, Fig. 3).

В части формулирования препарата рекомбинантного белка HBD-Epo, иммобилизованного на ДКМ, технический результат достигается за счет создания рекомбинантного белка HBD-Epo с последовательностью SEQ ID NO 2, а также за счет получения композиции, в которой рекомбинантный белок HBD-Epo содержится в виде комплекса с гепарином в составе ДКМ и в виде комплекса с гепарином в составе ДКМ, содержащего ВМР-2 (пример 4).In terms of formulating the preparation of the recombinant HBD-Epo protein immobilized on DCM, the technical result is achieved by creating a recombinant HBD-Epo protein with the sequence SEQ ID NO 2, as well as by obtaining a composition in which the recombinant HBD-Epo protein is contained in the form of a complex with heparin in the DCM and in the form of a complex with heparin in the DCM containing BMP-2 (example 4).

Кроме того, техническим результатом является то, что указанные биологически активные композиции специфически и эффективно индуцируют регенерацию костной ткани.In addition, the technical result is that these biologically active compositions specifically and effectively induce bone tissue regeneration.

Специфичность и эффективность комплексных препаратов HBD-Epo - ДКМ и HBD-Epo - ВМР-2 - ДКМ были исследованы на мышиной модели краниальных дефектов критического размера (ДКР), (пример 5, фиг. 4).The specificity and effectiveness of the complex preparations of HBD-Epo - DKM and HBD-Epo - BMP-2 - DKM were investigated on a mouse model of cranial defects of critical size (DKR), (example 5, Fig. 4).

Изобретение также включает способ специфической индукции регенерации костной ткани, включающий заполнение дефектов костной ткани фрагментами деминерализованного костного матрикса с иммобилизированным на них рекомбинантным белком HBD-Epo или фрагментами деминерализованного костного матрикса с иммобилизированными на них рекомбинантными белками HBD-Epo и ВМР-2.The invention also includes a method for specific induction of bone tissue regeneration, comprising filling in bone defects with fragments of a demineralized bone matrix with recombinant HBD-Epo protein immobilized on them or fragments of a demineralized bone matrix with recombinant HBD-Epo and BMP 2 recombinant proteins immobilized on them.

Описание фигурDescription of figures

На фиг. 1 представлена Рекомбинантная плазмидная ДНК pL610, которая имеет размер 3583 н.п. и содержит искусственный бактериальный оперон рекомбинантного белка HBD-Epo, включающий: промоторную область раннего промотора бактериофага Т5 (7 - 87 н.п.), ген рекомбинантного белка HBD-Epo (117 - 674 н.п.), терминатор транскрипции (695 - 812 н.п.); бактериальный оперон бета-лактамазы (устойчивость к ампициллину) (3368 - 2518 н.п. комплементарной цепи); бактериальный участок инициации репликации типа ColE1, обеспечивающий репликацию плазмиды в штаммах Е. coli (1755 н.п.), кодирует синтез рекомбинантного белка HBD-Epo.In FIG. 1 shows Recombinant plasmid DNA pL610, which has a size of 3583 bp and contains the artificial bacterial operon of the recombinant HBD-Epo protein, including: the promoter region of the early promoter of the bacteriophage T5 (7 - 87 n.p.), the gene for the recombinant protein HBD-Epo (117 - 674 n.p.), the transcription terminator (695 - 812 n.p.); the bacterial operon beta-lactamase (resistance to ampicillin) (3368 - 2518 n.p. complementary chain); ColE1 type bacterial replication initiation site, which provides plasmid replication in E. coli strains (1755 bp), encodes the synthesis of recombinant HBD-Epo protein.

На фиг. 2 представлена Электрофореграмма образцов рекомбинантного белка HBD-Epo на различных стадиях очистки. Дорожки: 1 - экстракт клеток продуцента до индукции IPTG, 2 - экстракт клеток продуцента после индукции IPTG, 3 - супернатант (легко растворимые клеточные белки продуцента), 4 - отмытые тельца включения, 5 - элюат с колонки с катионообменным сорбентом, 6 - маркеры молекулярной массы.In FIG. 2 shows an Electrophoregram of HBD-Epo recombinant protein samples at various stages of purification. Lanes: 1 — producer cell extract before IPTG induction, 2 — producer cell extract after IPTG induction, 3 — supernatant (readily soluble producer cell proteins), 4 — washed inclusion bodies, 5 — eluate from a column with a cation exchange sorbent, 6 — molecular markers masses.

На фиг. 3 представлен График зависимости оптической плотности в лунке от концентрации образца при определении специфической активности HBD-Epo in vitro. Прерывистой линией с маркерами в виде ромбов изображен график, полученный с эукариотическим эритропоэтином, сплошной линией с закрашенными кружками - с HBD-Epo.In FIG. Figure 3 presents a graph of the dependence of the optical density in the well on the concentration of the sample when determining specific activity of HBD-Epo in vitro. A broken line with diamond-shaped markers shows a graph obtained with eukaryotic erythropoietin, a solid line with filled circles - with HBD-Epo.

На фиг 4 представлены Томограммы дефектов через 9 недель после операции (контроль-1 - незаполненные ДКР; контроль-2 - ДКМ; опыт-1 - ДКМ + ВМР-2; опыт-2 - ДКМ + HBD-Epo; опыт-3 - ДКМ + ВМР-2 + HBD-Epo).Fig. 4 shows tomograms of defects 9 weeks after surgery (control-1 - unfilled DKR; control-2 - DKM; experience-1 - DKM + BMP-2; experience-2 - DKM + HBD-Epo; experience-3 - DKM + BMP-2 + HBD-Epo).

Изобретение проиллюстрировано следующими примерами, приведенными ниже.The invention is illustrated by the following examples below.

Пример 1Example 1

Получение плазмиды pL610, несущей ген HBD-EpoObtaining plasmid pL610 carrying the HBD-Epo gene

Генно-инженерные и микробиологические манипуляции, амплификацию и секвенирование ДНК проводили по стандартным методикам [Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж. Молекулярное клонирование, М.: Мир. 1984. Клонирование ДНК. Методы. Под ред. Д. Гловера, Пер. с англ., М.: Мир. 1988; Saiki R.K., Gelfand D.H., Stoffel S., Scharf S.J., Higuchi R., Horn G.T., Mullis K.B., Erlich H.A. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science. 1988. Vol. 239, P. 487-491; Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors (DNA polymerase/nucleotide sequences/bacteriophage ФХ174). Proc. Nat. Acad. Sci. 1977. Vol. 74, P. 5463-5467.].Genetic engineering and microbiological manipulations, amplification and DNA sequencing were carried out according to standard methods [Maniatis T., Fritsch E., Sambrook J. Molecular cloning, M .: Mir. 1984. DNA cloning. Methods Ed. D. Glover, Per. from English, M.: Mir. 1988; Saiki R.K., Gelfand D.H., Stoffel S., Scharf S.J., Higuchi R., Horn G.T., Mullis K.B., Erlich H.A. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase. Science. 1988. Vol. 239, P. 487-491; Sanger F., Nicklen S., Coulson A.R. DNA sequencing with chain-terminating inhibitors (DNA polymerase / nucleotide sequences / bacteriophage FX174). Proc. Nat. Acad. Sci. 1977. Vol. 74, P. 5463-5467.].

Синтетическая последовательность ДНК, соответствующая гену, кодирующему белок HDB-Epo, была спланирована таким образом, чтобы нуклеотидный состав кодонов был оптимизирован для гетерологичной экспрессии в непатогенном лабораторном штамме Е. coli. Этот синтетический ген HBD-Epo был фланкирован на 5'-конце сайтом NcoI, а на 3'-конце - сайтом Kpn2I. Синтетический ген встраивали в плазмиду pQE6 по сайтам NcoI и Kpn2I, для инициации и остановки трансляции были предусмотрены стартовый и терминирующий кодоны.The synthetic DNA sequence corresponding to the gene encoding the HDB-Epo protein was designed so that the nucleotide composition of the codons was optimized for heterologous expression in a non-pathogenic laboratory E. coli strain. This synthetic HBD-Epo gene was flanked at the 5'-end by the NcoI site, and at the 3'-end by the Kpn2I site. The synthetic gene was inserted into the pQE6 plasmid at the NcoI and Kpn2I sites; start and termination codons were provided to initiate and stop translation.

а) Химический синтез гена.a) Chemical synthesis of a gene.

Ген HBD-Epo был синтезирован фирмой Евроген (Россия). По кодонному составу ген HBD-Epo был оптимизирован для экспрессии в Е. coli и был фланкирован на 5'-конце сайтом NcoI, а на 3'-конце - сайтом Kpn2I. Оптимизацию кодонного состава синтетического гена проводили с помощью программы JCat (http://www.jcat.de/), корректировку вторичной структуры транскрибируемой РНК - с помощью веб-сервера DINAMelt (http://mfold.rna.albany.edu/?q=DINAMelt/Two-state-folding).The HBD-Epo gene was synthesized by Eurogen (Russia). By codon composition, the HBD-Epo gene was optimized for expression in E. coli and was flanked at the 5'-end by the NcoI site, and at the 3'-end by the Kpn2I site. The codon composition of the synthetic gene was optimized using the JCat program (http://www.jcat.de/), and the secondary structure of transcribed RNA was adjusted using the DINAMelt web server (http://mfold.rna.albany.edu/?q = DINAMelt / Two-state-folding).

б) Получение и клонирование рекомбинантного гена HBD-Epo в вектор pQE6.b) Obtaining and cloning of the recombinant HBD-Epo gene into pQE6 vector.

Синтетический ген встраивали в плазмиду pQE6 по сайтам NcoI и Kpn2I. Полученной конструкцией pL610 (фиг. 1) с нуклеотидной последовательностью SEQ ID NO 1 трансформировали штамм Е. coli M15 [pREP4] и получали штамм-продуцент Е. coli M15 [pREP4, pL610] с уровнем продукции белка HBD-Epo равным 30% от тотального белка клетки.The synthetic gene was inserted into the pQE6 plasmid at the NcoI and Kpn2I sites. The obtained construct pL610 (Fig. 1) with the nucleotide sequence of SEQ ID NO 1 was used to transform the E. coli M15 strain [pREP4] and the producer strain E. coli M15 [pREP4, pL610] was obtained with the HBD-Epo protein production level equal to 30% of the total cell protein.

Пример 2Example 2

Биомассу продуцента ресуспендировали в 5-10-кратном объеме буферного раствора: 10-100 мМ Трис-HCl, рН 7,0-8,0, 50 мМ NaCl, 1 мМ фенилметилсульфонилфторида (PMSF) и добавляли лизоцим из расчета 100 мкг/мл суспензии клеток. Инкубировали 1 ч при комнатной температуре, периодически перемешивая. Обрабатывали полученную суспензию ультразвуком для дезинтеграции клеток с помощью ультразвукового дезинтегратора. Центрифугировали 30 мин при 10000 g и температуре 5°C. Целевой белок находился в тельцах включения (ТВ), т.е. в осадочной фракции. Супернатант декантировали и отмывали осадок 10-кратным объемом буферного раствора: 10 мМ Трис-HCl, рН 8,0, 500 мМ NaCl, 1% Тритон Х-100. Отмытые ТВ растворяли в 5-кратном объеме раствора 8 М мочевины в буфере 10-100 мМ Трис-HCl, рН 8,0, с 50 - 100 мМ дитиотреитола (ДТТ). Содержание целевого белка в промытых ТВ составляло порядка 80% (оценено по денситограмме электрофореграммы, полученной после электрофореза в 15%-ном полиакриламидном геле и окраски Кумасси голубым R-250). Очистку белка HBD-Epo проводили методом колоночной катионообменной или аффинной (на гепарин-содержащем сорбенте - гепарин-сефарозе) хроматографии в денатурирующих условиях в 10-100 мМ Трис-HCl, рН 8,0, содержащем 6-8 М мочевины. Электрофореграмма образцов рекомбинантного белка HBD-Epo на различных стадиях до и в процессе очистки представлена на фиг. 2.The producer biomass was resuspended in a 5-10-fold volume of buffer solution: 10-100 mM Tris-HCl, pH 7.0-8.0, 50 mM NaCl, 1 mM phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and lysozyme was added at the rate of 100 μg / ml suspension cells. Incubated for 1 h at room temperature, stirring occasionally. The resulting suspension was treated with ultrasound to disintegrate cells using an ultrasonic disintegrator. Centrifuged for 30 min at 10,000 g and a temperature of 5 ° C. The target protein was in inclusion bodies (TB), i.e. in sedimentary fraction. The supernatant was decanted and the precipitate was washed with a 10-fold volume of buffer solution: 10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 500 mM NaCl, 1% Triton X-100. The washed TB was dissolved in a 5-fold volume of a solution of 8 M urea in a buffer of 10-100 mM Tris-HCl, pH 8.0, with 50-100 mM dithiothreitol (DTT). The content of the target protein in the washed TVs was about 80% (estimated from the densitogram of the electrophoregram obtained after electrophoresis in 15% polyacrylamide gel and Coomassie blue R-250 staining). Purification of the HBD-Epo protein was carried out by column cation exchange or affinity (on heparin-containing sorbent - heparin-sepharose) chromatography under denaturing conditions in 10-100 mM Tris-HCl, pH 8.0, containing 6-8 M urea. The electrophoregram of HBD-Epo recombinant protein samples at various stages before and during purification is shown in FIG. 2.

Полученные фракции очищенного белка диализовали против 10 мМ Na-фосфатного буфера, рН 4,5-5,5, и замораживали при -70°C.The resulting purified protein fractions were dialyzed against 10 mM Na-phosphate buffer, pH 4.5-5.5, and frozen at -70 ° C.

Пример 3Example 3

Оценка биологической активности HBD-Epo in vitro. Биологическую активность препаратов HBD-Epo оценивали in vitro в пролиферативном тесте на линии клеток эритролейкемии человека TF-1 (АТСС CRL-2003). Клетки культивировали при 37°C, в атмосфере 5% CO2, в среде RPMI 1640 («Панэко», Россия) с добавлением 10% эмбриональной телячьей сыворотки («HyClone», США), гентамицина («Панэко», Россия) до концентрации 10 мкг/мл и гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора (ГМ-КСФ) («Панэко», Россия) в конечной концентрации 2 нг/мл. Перед использованием в тесте по определению специфической активности клетки проходили инкубацию в течении 22-26 ч в среде с минимальным (0,5%-ным) содержанием сыворотки без добавления ГМ-КСФ и других факторов роста при 37°C, в атмосфере 5% CO2. После этого клетки отмывали от культуральной среды путем центрифугирования при 800 об/мин, отбора супернатанта и ресуспендирования осадка клеток в холодной среде RPMI 1640. Процедуру повторяли 3 раза. После третьей процедуры центрифугирования клеточный осадок суспендировали в таком объеме тестовой среды (RPMI 1640 с добавлением 5% эмбриональной телячьей сыворотки, 10 мкг/мл гентамицина, без ГМ-КСФ), чтобы получившаяся концентрация клеток была в пределах 600-800 тыс. клеток в 1 мл. Образцы HBD-Epo стерилизовали с помощью фильтрационной насадки 0,2 мкм («Corning», Германия) и разводили в тестовой среде. Готовили 96-луночные планшеты с различными концентрациями образцов, разведенных в тестовой среде (объем в лунке 50 мкл, двоичные разведения от 1000 нг/мл до 4 нг/мл и от 10 нг/мл до 0,04 нг/мл). В качестве отрицательного контроля использовали среду без HBD-Epo, в качестве препарата сравнения - рекомбинантный ЕРО из клеток млекопитающих - Эпостим (эпоэтин бета) («Фармапарк», Россия). Подготовленные клетки вносили по 50 мкл (30-40 тыс. клеток) в лунки планшета, содержавшие образцы. Планшет инкубировали в течение 68-72 ч при 37°C, в атмосфере 5% СО2. После окончания инкубации в каждую ячейку планшета добавляли по 10 мкл субстратной смеси WST-1 («Roche», Швейцария). Далее инкубировали планшет при 37°C, в атмосфере 5% СО2 в течение 5-6 ч при визуальном контроле развития окрашивания. Оптическую плотность в лунках планшета измеряли при длине волны 450 нм на планшетном спектрофотометре Tecan Infinite М 200 Pro («Tecan Group Ltd.», Швейцария). График зависимости оптической плотности в лунке от концентрации образца при определении специфической активности HBD-Epo in vitro представлен на фиг. 3. Удельная активность HBD-Epo, рассчитанная по регрессионной модели, составляла 12,4% от активности эукариотического эритропоэтина.Assessment of the biological activity of HBD-Epo in vitro. The biological activity of HBD-Epo preparations was evaluated in vitro in a proliferative test on the human erythroleukemia cell line TF-1 (ATCC CRL-2003). Cells were cultured at 37 ° C, in an atmosphere of 5% CO 2 , in RPMI 1640 medium (Paneko, Russia) with the addition of 10% fetal calf serum (HyClone, USA), gentamicin (Paneko, Russia) to a concentration 10 μg / ml and granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) (Paneko, Russia) at a final concentration of 2 ng / ml. Before using in the test to determine the specific activity, the cells were incubated for 22-26 hours in an environment with a minimum (0.5%) serum content without the addition of GM-CSF and other growth factors at 37 ° C, in an atmosphere of 5% CO 2 . After that, the cells were washed from the culture medium by centrifugation at 800 rpm, selection of the supernatant and resuspension of the cell pellet in cold RPMI 1640 medium. The procedure was repeated 3 times. After the third centrifugation procedure, the cell pellet was suspended in such a volume of the test medium (RPMI 1640 with the addition of 5% fetal calf serum, 10 μg / ml gentamicin, without GM-CSF) so that the resulting cell concentration was in the range of 600-800 thousand cells per 1 ml HBD-Epo samples were sterilized using a 0.2 μm filter head (Corning, Germany) and diluted in a test medium. 96-well plates were prepared with various concentrations of samples diluted in test medium (well volume 50 μl, binary dilutions from 1000 ng / ml to 4 ng / ml and from 10 ng / ml to 0.04 ng / ml). Medium without HBD-Epo was used as a negative control, and recombinant EPO from mammalian cells, Epostim (epoetin beta) (Pharmapark, Russia) was used as a comparison drug. Prepared cells were added 50 μl (30-40 thousand cells) in the wells of the tablet containing samples. The plate was incubated for 68-72 hours at 37 ° C, in an atmosphere of 5% CO 2 . After incubation, 10 μl of the substrate mixture WST-1 (Roche, Switzerland) was added to each well of the plate. Then the plate was incubated at 37 ° C, in an atmosphere of 5% CO 2 for 5-6 hours with visual monitoring of the development of staining. The optical density in the wells of the plate was measured at a wavelength of 450 nm using a Tecan Infinite M 200 Pro plate spectrophotometer (Tecan Group Ltd., Switzerland). A plot of the optical density in the well versus sample concentration in determining the specific activity of HBD-Epo in vitro is shown in FIG. 3. The specific activity of HBD-Epo, calculated by the regression model, was 12.4% of the activity of eukaryotic erythropoietin.

Пример 4Example 4

Получение дисков из ДКМ с иммобилизированным на них рекомбинантным белком HBD-EPO, а также HBD-EPO и ВМР-2.Obtaining disks from DCM with the recombinant protein HBD-EPO immobilized on them, as well as HBD-EPO and BMP-2.

Для получения мембран из ДКМ диафизы бедренных костей крупного рогатого скота с помощью ленточной пилы разрезали на слои толщиной 1 мм и в таком виде проводили обезжиривание, декальцинирование и депротеинизацию с целью удаления неколлагеновых белков, после чего вырезали диски диаметром 4 мм и лиофилизировали. Для иммобилизации HBD-Epo каждый диск помещали в 100 мкл раствора, содержащего 10 мкг HBD-Epo в буфере, содержащем 0,5 М NaCl и 25 мМ Трис-HCl, рН 7,5, инкубировали 3 часа, после чего проводили трехкратную отмывку тем же буфером и лиофилизацию. Содержание HBD-Epo составляло 10 мкг на один диск. После этого диски замораживали лиофильно высушивали и стерилизовали радиационным способом (значение поглощенной дозы 20±5 кГр). Полученные таким образом диски использовали для имплантации в краниальные дефекты мышей (пример изобретения 5).To obtain membranes from DCM, the diaphysis of the femoral bones of cattle using a band saw was cut into 1 mm thick layers and degreased, decalcified, and deproteinized in this form to remove non-collagen proteins, after which 4 mm diameter disks were cut and lyophilized. To immobilize HBD-Epo, each disk was placed in 100 μl of a solution containing 10 μg of HBD-Epo in a buffer containing 0.5 M NaCl and 25 mM Tris-HCl, pH 7.5, incubated for 3 hours, after which they were washed three times with same buffer and lyophilization. The content of HBD-Epo was 10 μg per disk. After that, the disks were freeze-dried and sterilized by radiation (the absorbed dose was 20 ± 5 kGy). The disks thus obtained were used for implantation into the cranial defects of mice (invention example 5).

Для иммобилизации HBD-Epo на дисках из ДКМ, содержащих также ВМР-2, проводили процедуру, аналогичную вышеописанной, но для инкубации использовали раствор, содержащий также 10 мкг рекомбинантного ВМР-2. Такие диски содержали 10 мкг HBD-Epo и 10 мкг ВМР-2 на один диск.To immobilize HBD-Epo on DCM disks containing also BMP-2, a procedure similar to that described above was performed, but a solution containing 10 μg of recombinant BMP-2 was also used for incubation. Such discs contained 10 μg HBD-Epo and 10 μg BMP-2 per disk.

Пример 5Example 5

Оценка биологической активности HBD-Epo на модели регенерации костной ткани. Биологическую активность препаратов HBD-Epo оценивали in vivo на мышиной модели краниальных дефектов критического размера. Исследование выполняли на 30 аутбредных мышах ICR (CD-I), самцах возраста 38-47 дней.Evaluation of the biological activity of HBD-Epo in a bone tissue regeneration model. The biological activity of HBD-Epo preparations was evaluated in vivo in a mouse model of critical size cranial defects. The study was performed on 30 outbred ICR mice (CD-I), males aged 38-47 days.

Животных вводили в общий наркоз с помощью внутрибрюшинной инъекции препаратов «Золетил 100» (15 мг/кг массы тела) и «Рометар» (6 мг/кг массы тела). Операцию проводили в ламинарном боксе (Lamsystems, Россия) на термостатируемом хирургическом столике для лабораторных животных (Medax, Германия) при постоянной температуре 37°C. Подготовив хирургическое поле, в теменной области черепа скальпелем осуществляли кожно-мышечный разрез в саггитальной плоскости длиной 6-7 мм, после чего в теменных костях создавали ДКР диаметром 4 мм с помощью аппарата для хирургии и имплантологии Surgic АР (NSK Nakanishi Inc., Япония) при скорости вращения трепана 800 об/мин и моменте силы 0,10-0,15 Н⋅м. Место контакта трепана с костью постоянно охлаждали стерильным физраствором. По окончании операции рану послойно ушивали атравматической саморассасывающейся нитью Викрил 4/0 (Ethicon, Бельгия) и обрабатывали антибиотиком «Террамицин» (Pfizer Animal Health, США).The animals were injected into general anesthesia using an intraperitoneal injection of the preparations Zoletil 100 (15 mg / kg body weight) and Rometar (6 mg / kg body weight). The operation was performed in a laminar box (Lamsystems, Russia) on a thermostatically controlled surgical table for laboratory animals (Medax, Germany) at a constant temperature of 37 ° C. Having prepared the surgical field, in the parietal region of the skull with a scalpel, a skin-muscle incision was made in the sagittal plane 6-7 mm long, after which 4-mm-diameter DCBs were created in the parietal bones using Surgic AR surgery and implantology apparatus (NSK Nakanishi Inc., Japan) at a trepan rotation speed of 800 rpm and a torque of 0.10-0.15 N⋅m. The contact area of trephine with bone was constantly cooled with sterile saline. At the end of the operation, the wound was sutured in layers with an atraumatic self-absorbable thread Vikril 4/0 (Ethicon, Belgium) and treated with the Terramycin antibiotic (Pfizer Animal Health, USA).

Животных делили на 5 групп по 6 мышей в каждой: незаполненные ДКР (контроль-1), с имплантацией дисков ДКМ (контроль-2), дисков ДКМ с костным морфогенетическим белком 2 (Bone Morphogenetic Protein 2, ВМР-2) (опыт-1), дисков с HBD-Epo (опыт-2) и дисков с ВМР-2 и HBD-Epo (опыт-3).Animals were divided into 5 groups of 6 mice each: unfilled DCR (control-1), with implantation of DCM disks (control-2), DCM disks with bone morphogenetic protein 2 (Bone Morphogenetic Protein 2, BMP-2) (experiment-1 ), disks with HBD-Epo (experiment-2) and disks with BMP-2 and HBD-Epo (experiment-3).

Микрокомпьютерную томографию выполняли на приборе SkyScan 1176 (Bruker, США) сразу после операции, а также через 3, 6 и 9 недель после операции. Анестезированных животных размещали в «кроватке» томографа в лежачем положении, фиксировали тело и голову с помощью бумажного скотча для полной иммобилизации. Сканирование осуществляли в одном поле зрения камеры с использованием алюминиевого фильтра толщиной 0,5 мм при напряжении 60 кВ, силе тока 575 мА, разрешении 35 мкм, экспозиции 240 мс, шаге 0,5°, угле поворота камеры 180°. Обработку данных проводили в программном обеспечении SkyScan. Полученный набор данных реконструировали при значениях сглаживания «2», коррекции кольцевых артефактов «2», коррекции жесткости излучения «5». В наборе реконструированных данных для анализа ДКР выбирали область интереса цилиндрической формы диаметром 4 мм и высотой 15 срезов, соответствующей 1,5 мм. В выбранной области интереса рассчитывали значения следующих морфологических параметров: объем всех тканей, объем костной ткани, площадь поверхности всех тканей, площадь поверхности костной ткани, доля костной ткани, плотность костной ткани.Microcomputer tomography was performed on a SkyScan 1176 instrument (Bruker, USA) immediately after surgery, as well as 3, 6, and 9 weeks after surgery. Anesthetized animals were placed in the “bed” of the tomograph in the supine position, the body and head were fixed using paper tape for complete immobilization. Scanning was carried out in one field of view of the camera using an aluminum filter with a thickness of 0.5 mm at a voltage of 60 kV, a current of 575 mA, a resolution of 35 μm, an exposure of 240 ms, a step of 0.5 °, and a camera angle of 180 °. Data processing was performed in SkyScan software. The obtained data set was reconstructed with smoothing values “2”, correction of ring artifacts “2”, correction of radiation hardness “5”. In the set of reconstructed data for the analysis of DCR, the region of interest was chosen as a cylindrical shape with a diameter of 4 mm and a height of 15 sections, corresponding to 1.5 mm In the selected area of interest, the following morphological parameters were calculated: the volume of all tissues, the volume of bone tissue, the surface area of all tissues, the surface area of bone tissue, the proportion of bone tissue, bone density.

Через 60 суток после имплантации материалов животных эвтаназировали в CO2-камере (ООО «НПК Открытая Наука», Россия) и проводили некропсию участка свода черепа с ДКР. Для проведения гистоморфометрического анализа образцы черепа с ДКР делили во фронтальной плоскости на 2 части, одну из них декальцинировали. Образцы заливали в парафин, деминерализованные срезы окрашивали гематоксилином и эозином, недеминерализованные - ализариновым красным и по фон Косса. В препаратах оценивали степень неоваскуляризации; площадь всех тканей и костной ткани измеряли в «ImageJ».60 days after implantation of the materials, the animals were euthanized in a CO 2 chamber (NPK Otkrytaya Nauka LLC, Russia) and necropsy was performed on the area of the cranial fornix with DCR. To perform a histomorphometric analysis, skull samples with DCR were divided into 2 parts in the frontal plane, one of them was decalcified. Samples were embedded in paraffin, demineralized sections were stained with hematoxylin and eosin, non-demineralized sections were stained with alizarin red and von Koss. The degree of neovascularization was evaluated in the preparations; the area of all tissues and bone tissue was measured in ImageJ.

Статистическую обработку данных проводили с использованием непараметрического критерия Краскела-Уоллиса в Statistica 12.0 (StatSoft, США).Statistical data processing was performed using the non-parametric Kruskal-Wallis test in Statistica 12.0 (StatSoft, USA).

Через 9 недель после операции дефекты в 1 группе (контроль-1) заполнялись соединительной тканью с небольшими очагами костной ткани, во 2 группе (контроль-2) - фиброваскулярной соединительной тканью с остеоидом, в 3, 4 и 5 группах (опыт-1, 2, 3) - фиброваскулярной соединительной тканью, остеоидом и зрелой костной тканью. Во всех группах с имлантацией диски из ДКМ полностью резорбировались, окраска ализариновым красным и по фон Косса подтвердила частичную минерализацию остеоида, периостеоидные пространства содержали разнокалиберные кровеносные сосуды. Побочных явлений ни в одном случае зафиксировано не было. По результатам гистоморфометрии, объем и доля костной ткани во всех группах с имплантацией ДКМ достоверно выше, чем в группе с незаполненными ДКР (контроле-1), при этом достоверные отличия между группами с ДКМ зафиксированы с случае попарного сравнения групп опыт-1* - контроль-2; опыт-2* - контроль-2; опыт-3* - контроль-2; опыт-3* - опыт-1 (* достоверное увеличение с уровнем значимости р<0,05 при использовании критерия Краскела-Уоллиса).9 weeks after surgery, defects in group 1 (control-1) were filled with connective tissue with small foci of bone tissue, in group 2 (control-2) with fibrovascular connective tissue with osteoid, in groups 3, 4 and 5 (experiment-1, 2, 3) - fibrovascular connective tissue, osteoid and mature bone tissue. In all groups with implantation, discs from DCM were completely resorbed, stained with alizarin red and, according to von Koss, confirmed the partial mineralization of the osteoid, the periosteoid spaces contained different-sized blood vessels. Side effects were not recorded in any case. According to the results of histomorphometry, the volume and proportion of bone tissue in all groups with DCM implantation is significantly higher than in the group with unfilled DCR (control-1), while significant differences between groups with DCM were recorded in case of pairwise comparison of the experience-1 * control groups -2; experience-2 * - control-2; experience-3 * - control-2; experience-3 * - experience-1 (* significant increase with significance level p <0.05 when using the Kruskal-Wallis test).

По результатам томографии (фиг. 4), для объема, площади, доли и плотности костной ткани достоверные отличия групп с имплантацией от контроля-1 (р<0,01) наблюдаются на всех сроках наблюдения, причем максимальный прирост показателей происходит в течение 3 недель после операции. Все три опытных группы демонстрировали достоверные отличия по объему, площади, доле и плотности костной ткани также от контроля-2 (р<0,01) на сроке 3 недели после операции. При этом в случае применения дисков с иммобилизацией ВМР-2 и HBD-Epo (опыт-3) наблюдалось максимальное увеличение плотности новообразованной костной ткани при достоверном отличии от опытных групп 1 и 2 (р<0,05), что свидетельствует о стимуляции остеоиндуктивных процессов при иммобилизации HBD-Epo на ДКМ, особенно при совместном действии с ВМР-2.According to the results of tomography (Fig. 4), for the volume, area, fraction and density of bone tissue, significant differences between the groups with implantation and control-1 (p <0.01) are observed at all periods of observation, and the maximum increase in indicators occurs within 3 weeks after operation. All three experimental groups showed significant differences in the volume, area, share and density of bone tissue also from control-2 (p <0.01) for a period of 3 weeks after surgery. Moreover, in the case of using disks with immobilization of BMP-2 and HBD-Epo (experiment-3), a maximum increase in the density of newly formed bone tissue was observed with a significant difference from experimental groups 1 and 2 (p <0.05), which indicates the stimulation of osteoinductive processes with the immobilization of HBD-Epo on DCM, especially when combined with BMP-2.

Перечень последовательностей:Sequence listing:

SEQ ID NO 1 Последовательность нуклеотидов рекомбинантной плазмидной ДНК pL610SEQ ID NO 1 The nucleotide sequence of recombinant plasmid DNA pL610

SEQ ID NO 2 Последовательность аминокислотных остатков белка HBD-EpoSEQ ID NO 2 The sequence of amino acid residues of the protein HBD-Epo

SEQ ID NO 3 Последовательность аминокислотных остатков гепаринсвязывающего домена из Danio rerioSEQ ID NO 3 The sequence of amino acid residues of the heparin binding domain from Danio rerio

SEQ ID NO 4 Последовательность аминокислотных остатков спейсераSEQ ID NO 4 Sequence of amino acid residues of the spacer

SEQ ID NO 5 Последовательность аминокислотных остатков белка Еро из Homo sapiensSEQ ID NO 5 Sequence of amino acid residues of the EPO protein from Homo sapiens

Claims (9)

1. Рекомбинантный ген с последовательностью SEQ ID NO 1, кодирующий белок гепаринсвязывающий домен-эритропоэтин (HBD-Epo).1. Recombinant gene with the sequence of SEQ ID NO 1 encoding a protein heparin binding domain-erythropoietin (HBD-Epo). 2. Рекомбинантная плазмидная ДНК pL610 с физической картой, представленной на фиг. 1, несущая рекомбинантный ген по п. 1.2. Recombinant plasmid DNA pL610 with the physical map shown in FIG. 1, carrying the recombinant gene according to claim 1. 3. Способ получения рекомбинантного белка HBD-Epo, включающий:3. A method of obtaining a recombinant protein HBD-Epo, including: - получение белка HBD-Epo в виде телец включения в экспрессионных штаммах Escherichia coli, трансформированных экспрессионной рекомбинантной плазмидой по п. 2;- obtaining HBD-Epo protein in the form of inclusion bodies in expression strains of Escherichia coli transformed with the expression recombinant plasmid according to claim 2; - отмывку телец включения, солюбилизацию HBD-Epo, хроматографическую очистку белка на ионообменном или гепаринсодержащем сорбенте.- washing inclusion bodies, solubilization of HBD-Epo, chromatographic purification of the protein on an ion-exchange or heparin-containing sorbent. 4. Рекомбинантный белок HBD-Epo с расчетной молекулярной массой 20520,51 Да и расчетной изоэлектрической точкой 9,62, полученный способом по п. 3.4. Recombinant protein HBD-Epo with an estimated molecular weight of 20520.51 Yes and an estimated isoelectric point of 9.62, obtained by the method according to p. 3. 5. Композиция для специфической индукции регенерации костной ткани, содержащая рекомбинантный белок HBD-Epo по п. 4 и деминерализованный костный матрикс, при этом рекомбинантный белок HBD-Epo по п. 4 иммобилизирован на деминерализованном костном матриксе.5. A composition for the specific induction of bone tissue regeneration, comprising the recombinant HBD-Epo protein according to claim 4 and the demineralized bone matrix, wherein the recombinant HBD-Epo protein according to claim 4 is immobilized on a demineralized bone matrix. 6. Композиция по п. 5, содержащая также рекомбинантный белок ВМР-2, который тоже иммобилизирован на деминерализованном костном матриксе.6. The composition according to p. 5, also containing a recombinant BMP-2 protein, which is also immobilized on a demineralized bone matrix. 7. Способ специфической индукции регенерации костной ткани, включающий заполнение дефектов костной ткани композицией по п. 5 или. 6.7. A method for specific induction of bone tissue regeneration, comprising filling in bone defects with a composition according to claim 5 or. 6.
RU2017137947A 2017-10-31 2017-10-31 Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration RU2664192C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137947A RU2664192C1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017137947A RU2664192C1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2664192C1 true RU2664192C1 (en) 2018-08-15

Family

ID=63177320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017137947A RU2664192C1 (en) 2017-10-31 2017-10-31 Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2664192C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7074755B2 (en) * 2003-05-17 2006-07-11 Centocor, Inc. Erythropoietin conjugate compounds with extended half-lives
RU2456003C1 (en) * 2011-03-10 2012-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of producing demineralised crushed bone matrix

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7074755B2 (en) * 2003-05-17 2006-07-11 Centocor, Inc. Erythropoietin conjugate compounds with extended half-lives
RU2456003C1 (en) * 2011-03-10 2012-07-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method of producing demineralised crushed bone matrix

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU704515B2 (en) Novel protein and process for producing the same
US20020032153A1 (en) Methods and compositions for the treatment and prevention of erectile dysfunction
RU2180234C2 (en) Materials stimulating cartilage/bone growth for producing preparations
JP3187410B2 (en) Sustained release formulation for intracerebral administration
AU2008243150A1 (en) Formulation comprising bioactive agents and methods of using same
JP6139561B2 (en) Combination of growth factors, cytokines, antibacterial / antiviral factors, stem cell stimulating factors, complement proteins C3A / C4A, and chemotactic factors
EA013565B1 (en) Variants of neublastin polypeptides, methods for producing thereof and their use
RU2664192C1 (en) Recombinant gene encoding hbd-epo protein, recombinant plasmid dna pl610, method for producing a recombinant hbd-epo protein, a recombinant hbd-epo protein, a composition for specifically inducing bone regeneration, method of specific induction of bone tissue regeneration
JP3030386B2 (en) Anticancer agent
CN109836487B (en) Human fibroblast growth factor 18, and soluble recombinant expression method, preparation and application thereof
KR102090551B1 (en) New release system of hydrophobic proteins
JPH101439A (en) Neurodegenerative disease therapeutic agent
JP3931353B2 (en) Wound healing agent
WO1997003689A1 (en) Method of treating epilepsy with brain derived neurotrophic factor
JPH07316066A (en) Wound healing agent
CN107050429A (en) FGF-21 is preparing the application in being used to treat cerebral apoplexy medicine
JPH083058A (en) Novel therapeutic agent for bone metabolism disease
JP2001122799A (en) Pleiotrophin-containing composition for promoting repair of connective tissue and use of pleiotrophin in preparation of the same composition
HUP0003831A2 (en) Tissue factor for influencing blood vessel formation
WO2010135915A1 (en) Use of midkine and medical device containing midkine
JP3904268B2 (en) HGF pharmaceutical preparation
CN1389269A (en) Compound of polypeptide-liposome and human vascular endothelial growth factor gene recombination plasmid and its use
CN100448890C (en) Novel protein derived from MP-52 protein and its preparation method and use
KR100490817B1 (en) MP-52 Derived Protein Consisting of 119 Amino Acids and Process for Producting the Same
JPH0418031A (en) Injury healing promoter