DE69730966T2

DE69730966T2 - Morphogenische behandlung des chronischen nierenversagens

Info

Publication number: DE69730966T2
Application number: DE69730966T
Authority: DE
Inventors: T. Kuber SAMPATH; M. Charles COHEN; Slobodan Vukicevic
Original assignee: Curis Inc
Current assignee: Stryker Corp
Priority date: 1996-05-06
Filing date: 1997-05-06
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2017-05-07
Also published as: ATE245997T1; US6861404B1; ES2203803T3; DE69723845D1; US6498142B1; CA2254954A1; DK0910400T3; WO1997041881A1; AU2832297A; US8017580B2; EP0914146B1; JP4766722B2; EP0914146A1; US8377878B2; US7524817B2; US20120004171A1; WO1997041880A1; CA2254954C; US20050143304A1; DK0914146T3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Behandlung einer Nierenerkrankung. Insbesondere betrifft die Erfindung Verfahren zur Behandlung von Zuständen, welche sich bei Säugern einschließlich Menschen mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen einstellen. Das Verfahren beinhaltet bevorzugt die Verabreichung bestimmter Proteine der osteogenen Protein-/knochenmorphogenetischen Protein-(OP/BMP)Familie innerhalb der TGF-β-Protein-Superfamilie. Die Verfahren umfassen noch allgemeiner die Verabreichung bestimmter Morphogene, Induktoren dieser Morphogene oder Agonisten der entsprechenden Morphogenrezeptoren, oder die Implantierung von Nierenzellen, welche mit diesen Morphogenen induziert wurden.
Hintergrund der Erfindung
Das Nierensystem von Säugetieren dient hauptsächlich zwei Aufgaben, nämlich des Abtransports von katabolischen Abfallprodukten aus dem Blutstrom und der Aufrechterhaltung des Flüssigkeits- und Elektrolytengleichgewichts im Körper. Nierenversagen stellen daher lebensbedrohende Krankheitszu stände dar, bei welchen der Anstieg von Kataboliten und anderer Toxine und/oder die Entstehung von beachtlichen Ungleichgewichten bei den Elektrolyten oder den Flüssigkeiten zu einem Versagen anderer Hauptorgansysteme und zum Tod führen kann. Nierenversagen wird grundsätzlich in "akut" oder "chronisch" eingeteilt. Wie nachfolgend im Detail beschrieben wird, sind die Unterschiede zwischen diesen beiden Zuständen nicht lediglich eine Frage der Schwere und der Schnelligkeit, sondern vielmehr spiegeln diese die Unterschiede in der Ätiologie, der Prognose und der Behandlung wieder.
Akutes Nierenversagen
Das akute Nierenversagen ist definiert als eine abrupte Beendigung oder eine beachtliche Reduktion der Nierenfunktion, und in nicht weniger als 90 bis 95% der Fälle kann sie sekundär zu einer Verletzung, einer Operation oder eines anderen akuten medizinischen Zustandes auftreten. Akutes Nierenversagen kann auf pre-renale Ursachen (beispielsweise verminderte Herz-Ausgangsleistung, Hypovolämie, veränderte Gefäßresistenz) oder auf post-renale Ursachen (beispielsweise Behinderungen oder Einschränkungen der Harnleiter, der Harnblase oder der Harnröhre) beruhen, welche nicht direkt die Nieren betreffen und welche – sofern sie rechtzeitig behandelt werden – keinen bedeutsamen Nephronenverlust oder andere Beschädigungen an den Nieren verursachen mögen. Alternativ hierzu kann das akute Nierenversagen auf intrinsische Nierenursachen beruhen, welche eine direkte Beschädigung oder eine Verletzung der Nieren umfassen und welche eine dauerhafte Schädigung der Nephronen oder anderer Nierenstrukturen verursachen mögen. Intrinsische Ursachen eines akuten Nierenversagens beinhalten – wenn auch nicht ausschließlich – infektiöse Erkrankungen (beispielsweise verschiedene bakterielle, virale und para sitäre Infektionen), entzündliche Erkrankungen (beispielsweise Glomerulonephritis, systemischer Lupus erythematodes), Ischämie (beispielsweise Nierenarterienverstopfung), toxische Syndrome (beispielsweise Vergiftung mit Schwermetallen, Nebeneffekte einer antimikrobiellen Behandlung oder einer Chemotherapie) und direkte Verletzungen.
Die Diagnose und die Behandlung eines akuten Nierenversagens ist ähnlich vielfältig wie seine Ursachen. Bei menschlichen Patienten kann eine Oligurie (Urinausstoß < 400 ml/Tag) oder eine Anurie (Urinausstoß < 50 ml/Tag) in 50 bis 70% der Fälle auftreten. Die BUN-Werte können auf 10 bis 20 mg/dL/Tag oder schneller ansteigen, die Kreatininwerte im Plasma können auf 0,5 bis 1,0 mg/dL/Tag ansteigen, und eine metabolische Azidose tritt fast immer auf. Sofern nicht behandelt, kann das Elektrolyten- und Flüssigkeitsungleichgewicht (beispielsweise eine Hyperkaliämie, eine Azidose, ein Ödem), welches mit einem akuten Nierenversagen verbunden ist, zu lebensbedrohlicher Arrhythmie, kongestiver Herzinsuffizienz oder multiplem Organsystemversagen führen. Üblicherweise sind gegenwärtige Therapien auf die zugrunde liegenden Ursachen des akuten Nierenversagens (beispielsweise pre-renal, post-renal oder infektiöse Ursachen) und auf die Handhabung der Komplikationen ausgerichtet. Aufgrund der Schwere des akuten Nierenversagens dauern Vorfälle selten länger als einige Wochen an, ohne zum Tod zu führen, und werden auf der Basis einer stationären Behandlung behandelt.
Chronisches Nierenversagen
Das chronische Nierenversagen lässt sich definieren als eine fortschreitende, dauerhafte und bedeutsame Erniedrigung der glomerulären Filtrationsrate (GFR) aufgrund eines bedeutsamen und kontinuierlichen Verlustes an Nephro nen. Ein chronisches Nierenversagen beginnt üblicherweise an einem Punkt, an welchem eine chronische Niereninsuffizienz (d. h. eine dauerhafte Erniedrigung der Nierenfunktion von mindestens 50 bis 60%) aus etwa einer Beschädigung des Nierengewebes eingetreten ist, welche einen merklichen Verlust von Nephroneinheiten verursacht hat. Die anfängliche Beschädigung kann, aber muss nicht mit einem Vorfall eines akuten Nierenversagens verbunden gewesen sein. Ungeachtet der Natur der anfänglichen Beschädigung äußert sich ein chronisches Nierenversagen in einem "endgültigen gemeinsamen Weg" von Zeichen und Symptomen, als da wären der schrittweise Verlust an Nephronen und das schrittweise Absinken der GFR. Dieser schrittweise Rückgang der Nierenfunktion ist langsam, dem Anschein nach aber unabwendbar, und umspannt üblicherweise viele Jahre oder Dekaden bei menschlichen Patienten.
Das frühe Stadium eines chronischen Nierenversagens beginnt üblicherweise dann, wenn die GFR auf ein Drittel einer normalen GFR abgesunken ist (beispielsweise 30 bis 40 ml/min für einen durchschnittlichen erwachsenen Menschen). Als Ergebnis des bedeutsamen Nephronverlustes und im Rahmen eines scheinbaren "Versuchs", die allgemeine GFR mit weniger Nephronen aufrechtzuerhalten, wird die durchschnittliche einzelne Nephron-GFR (SNGFR) durch Adaption der verbliebenen Nephronen sowohl auf struktureller als auch auf funktioneller Ebene erhöht. Eine strukturelle Erscheinungsform dieser Adaption, welche leicht durch eine mikroskopische Untersuchung der Biopsienproben erkennbar ist, stellt eine "kompensierende Hypertrophie" sowohl der Glomerula als auch der Tubuli der Niere dar – ein Prozess welcher im wahrsten Sinne des Wortes das Filtrationsvolumen erhöht, welches durch jedes verbliebene Nephron durch eine buchstäbliche Ausweitung der Glomerula und der Tubuli erzeugt werden kann. Zwar enthält der Harn der untersuchten Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen als Ergebnis der Hypertrophie oder der Dilatation der Sammelröhren ausgedehnte Hautabstoßungen ("casts"), üblicherweise mit dem zwei- bis sechsfachen des normalen Durchmessers, welche die Diagnose erleichtern und als Niereninsuffizienzhautabstoßungen ("renal failure casts") bezeichnet werden. Zugleich kommt es zu funktionellen Veränderungen in den verbleibenden Nephronen, wie zum Beispiel verminderte Absorption oder erhöhte Sekretion von normalerweise ausgeschiedenen Flüssigkeiten, welche verantwortlich sein können für die hormonellen oder parakrinen Veränderungen woanders im Körper (beispielsweise erhöhte Werte des Nebenschilddrüsenhormons (parathyroid hormone, PTH) als Antwort auf die Veränderungen der Kalzium- und Phosphatmengen im Serum).
In der vollständigen Wiederherstellung der GFR oder anderer Parameter der Nierenfunktionen sind diese Anpassungen im frühen Stadium eines chronischen Nierenversagens nicht erfolgreich und unterliegen die verbliebenen Nephronen vielmehr einer erhöhten Gefährdung Ihres Verlustes. Beispielsweise ist die erhöhte SNGFR mit mechanischen Belastungen an der Glomerula aufgrund der Hypertonie und der Hyperperfusion verbunden. Der Verlust an unversehrten Podozytenverbindungen führt zu einer erhöhten Permeabilität der Glomerula für Makromoleküle oder zu einer "Undichtigkeit" der glomerulären Kapsel. Reichhaltige Effekte werden ebenfalls an den mesengialen-, epithelialen und endothelialen Zellen beobachtet, sowie eine erhöhte Einlagerung von Kollagen und anderer Matrixproteine. Eine Sklerose sowohl der Glomerula als auch der Tubuli ist ein weiteres gemeinsames Symptom der hypertrophierenden Nephronen, und das Risiko einer Koagulation in dem Glomerulum ist erhöht. Insbesondere diese Anpassungen der verbliebenen Nephronen durch den Vorantrieb der SNGFR weit über ihre normalen Werte hinaus vermindert eigentlich die Kapazität der verbliebenen Nephronen, auf die akuten Veränderungen im Wasser-, Flüssigkeits- oder Säurehaushalt zu antworten, was aus diesem Grund tatsächlich die Wahrscheinlichkeit eines zusätzlichen Nephronenverlustes erhöht.
Mit fortschreitendem chronischen Nierenversagen nimmt die GFR auf weniger als 10% des normalen Wertes ab (beispielsweise 5 bis 10 ml/min) und die untersuchten Subjekte treten in das Endstadium der Nierenerkrankung (ESRD) ein. Während dieser Phase führt die Unfähigkeit der verbliebenen Nephronen, auf angemessene Weise Abfallprodukte aus dem Blut zu entfernen, bei Aufrechterhaltung des Flüssigkeits- und Elektrolytengleichgewichts und Zurückhaltung von nützlichen Produkten zu einem raschen Abfall, in welchem viele Organsysteme und insbesondere das kardiovaskuläre System ausfallen können. Es kann beispielsweise zu erwarten sein, dass die BUN- und Kreatinin-Werte ansteigen und dass bei einem BUN-Wert von 60 bis 100 mg/dL sowie einem Kreatininwert im Serum von 8 bis 12 mg/dL typischerweise ein Urämiesyndrom auftreten wird, in welchem die Nieren die Endprodukte des Stickstoffstoffwechsels nicht mehr entfernen können. An diesem Punkt wird das Nierenversagen rasch fortschreiten und zum Tod führen, sofern nicht das untersuchte Subjekt eine Nierenersatztherapie erhält (d. h. eine chronische Hämodialyse, eine kontinuierliche Peritonealdialyse oder eine Nierentransplantation).
Jedes Jahr erhalten in den Vereinigten Staaten ungefähr 600 Patienten pro einer Million eine chronische Dialyse, wobei durchschnittlichen Kosten von annähernd 60.000 bis 80.000 $ pro Patient und pro Jahr entstehen. Bei den jährlichen neuen Fällen einer Nierenerkrankung im Endstadium beruhen annähernd 28 bis 33% auf einer diabetische Nephropathie (oder einer diabetischen Glomerulopathie oder einer diabetischen Nierenhypertrophie), 24 bis 29% beruhen auf eine hypertensiven Nephrosklerose (oder einer hypertensiven Glomerulosklerose) und 15 bis 22% beruhen auf eine Glomerulonephritis. Die fünfjährige Überlebensrate für alle chronischen Dialysepatienten beträgt ungefähr 40%, wobei bei Patienten über 65 fällt die Rate jedoch auf ungefähr 20% abfällt.
Morphogene und Wachstumsfaktoren
Eine große Anzahl an Proteinen ist nun identifiziert worden, die anscheinend als Morphogene oder Wachstumsfaktoren agieren, welche die Zellproliferation oder Differenzierungen regulieren. Üblicherweise üben diese Wachstumsfaktoren ihre Wirkungen an spezifischen Gruppen oder Untergruppen von Zellen oder Geweben aus. Auf diese Weise sind beispielsweise epidermale Wachstumsfaktoren, Nervenwachstumsfaktoren, Fibroblastenwachstumsfaktoren, verschiedene Hormone und viele andere Proteine, welche die Zellproliferation oder Differenzierung induzieren oder inhibieren, identifiziert worden, und es ist gezeigt worden, dass sie einige Untergruppen von Zellen oder Geweben beeinflussen.
Eine Gruppe von morphogenen Proteinen, welche nachstehend als "Morphogene" bezeichnet sind, umfassen Mitglieder der Familie der osteogenen Proteine/knochenmorphogenetischen Proteine (OP/BMPs), welche anfänglich aufgrund ihrer Fähigkeit, eine ektopische endochondrale Knochenmorphogenese zu induzieren, identifiziert wurden. Eine anschließende Charakterisierung der Nukleinsäure- und Aminosäuresequenzen der BMPs hat gezeigt, dass sie eine Untergruppe der TGF-β-Superfamilie darstellen. Es wurde nun gezeigt, dass Mitglieder dieser Morphogenfamilie das Säuger osteogene Protein-1 (OP-1, ebenfalls bekannt als BMP-7), das osteogene Protein-2 (OP-2), das osteogene Protein-3 (OP-3), das BMP-2 (ebenfalls bekannt als BMP-2A oder CBMP-2A), das BMP-3, das BMP-4 (ebenfalls bekannt als BMP-2B oder CBMP-2B), das BMP-5, das BMP-6, das Vgr-1 und das GDF-1 sowie das Xenopus homologe VgI und die Drosophila homologen DPP und 60A umfassen. Die Mitglieder dieser Familie kodieren sezernierte Polypeptide, welche sich gemeinsame strukturelle Merkmale teilen und welche in ähnlicher Weise von einer Pro-Protein Form prozessiert werden, um ein Carboxy-terminales reifes Protein mit einem konservierten Muster an Cysteinen zu ergeben. Die aktive Formen dieser Proteine sind entweder Disulfid-gebundene Homodimere eines einzelnen Familienmitgliedes oder Heterodimere von zwei verschiedenen Mitgliedern (siehe beispielsweise Massague (1990) Annu. Rev. Cell Biol., 6: 597; Sampath et al. (1990) J. Biol. Chem. 265: 13198)
Die Mitglieder dieser Morphogenfamilie an Proteinen werden während der Entwicklung an einer Vielzahl an Geweben exprimiert. Beispielsweise wurde gezeigt, dass BMP-3 in der Entwicklung der menschlichen Lunge und Niere exprimiert wird (Vukicevic et al. (1994) J. Histochem. Cytochem. 42: 869–875). Es wurde gezeigt, dass BMP-4 in der Entwicklung der Gliedmaßen, des Herzens, der Gesichtsprozessierung und des gekürzten ("condensed") Mesenchyms exprimiert wird, welches verbunden ist mit den frühen Schnurrhaarfolikeln in embryonalen Mäusen (Jones et al. (1991) Development 111: 531–542); ferner wurde immunhistochemisch gezeigt, dass OP-1 (BMP-7) verbunden ist mit den Grundmembranen bei menschlichen Embryos, enthaltend solche der sich entwickelnden Lungen, des Pankreas, der Haut und der gewundenen Tubuli der Nieren (Vukicevic et al. (1994), Biochem. Biophys. Res. Commun. 198: 693–700). Einige dieser Morphogene (beispielsweise OP-2 und BMP-2) wurden nicht in Analysen des reifen Gewebes detektiert, was eine Rolle für diese Morphogene nur in der frühen Entwicklung nahe legt (Ozkay nak et al. (1992) J. Biol. Chem. 267: 25220–25227). Im Gegensatz hierzu sind große Mengen an Nager OP-1 Expression in reifen Mäusenieren beobachtet worden (Ozkaynak et al. (1991) Biochem. Biophys. Res. Commum. 179: 116–123). Dies deutet auf eine mögliche Rolle für in der Niere synthetisiertes OP-1 als parakrinem Regulator des Knochenwachstums hin, und es wäre übereinstimmend mit der Rolle der Nieren sowohl in der Kalziumregulation als auch der Homöostase der Knochen.
Für eine große Vielzahl an Wachstumsfaktoren wurde in Betracht gezogen, dass diese an der Wachstumsregulation und an der Reparatur von Nierengeweben beteiligt sein könnten (beispielsweise rezensiert in Toback (1992) Kidney Intl. 41: 226–246). So wurde beispielsweise gefunden, dass EGF, TGF-α, TGF-β, IGF-I, IGF-II, PDGF, FGF, Renin/Angiotensin II, IL-1 und OP-1 sämtlich von verschiedenen reifen Nierenzellen exprimiert werden und dass sie eine Wirkung auf die renale Zellproliferation oder Differenzierung zeigen (siehe Toback (1992) supra, Ozkaynak et al. (1991) supra). Zu verschiedenen der genannten Faktoren ist zusätzlich gefunden worden, dass sie in der sich entwickelnden Niere exprimiert werden, enthaltend IGF-I, TGF-β und OP-1 (beispielsweise rezensiert in Bard et al. (1994) Mech Develop. 48: 3–11).
Interessanterweise wurde gezeigt, dass TGF-β in einem metanephrischem Nager-Organkultursystem ein verzögertes allgemeines Wachstum und segmentelle Differenzierung aller Segmente der sich entwickelnden Nephronen zeigt, mit Ausnahme des dicken aufsteigenden distalen Tubulus der frühen Extremitäten (Avner und Sweeney (1990) Pediatr Nephrol. 4: 372–377). Zusätzlich wurde eine erhöhte TGF-β Expression in verschiedenen Modellen einer Nierenerkrankung gefunden, was darauf hindeutet, dass eine TGF-β vermittelte Erhöhung in der Synthese von extrazellulären Matrixkomponenten verwickelt sein könnte in die Ätiologie der diabetischen Nephropathie (oder diabetischen Glomerulopathie oder diabetischen Nierenhypertrophie), in die Nierenfibrose, die Glomerulosklerose und in die Glomerulonephritis, die interstitielle Fibrose und in die hypertensive Nephrosklerose (Shankland et al. (1994) Kidney Intel. 46: 430–442; Yamamoto et al. (1994) Kidney Intl. 45: 916–927; Yanamoto et al. (1993) PNAS 90: 1814–1818; Tamaki et al. (1994) Kidney Intl. 45: 525–536; Border et al. (1990) Nature 346: 371–374; Hamaguchi et al. (1995) Hypertension 26: 199–207).
Ebenfalls von Interesse ist die Tatsache, dass die Serummengen des humanen Wachstumsfaktors (GH) erhöht sind in untersuchten Subjekten mit einer chronischen Nierenerkrankung (Wright et al. (1968) Lancet 2: 798; Samaan and Freeman (1970) Metabolism 19: 102). Es wurde gezeigt, dass rekombinantes GH helfen kann, das Proteingleichgewicht unterernährter Patienten mit einem chronischen Nierenversagen aufrechtzuerhalten und das "Aufholen" im Wachstum bei Kindern mit einem chronischem Nierenversagen zu fördern. Es wurde nahe gelegt, dass diese Wirkungen vermittelt werden durch IGF-I (siehe beispielsweise Koppel (1992) Miner. Electrolyte Metab. 18: 269–275). Obwohl in einigen Studien gefunden wurde, dass die Verabreichung von IGF-I den Nierenplasmafluss und die GFR in Patienten mit chronischem Nierenversagen erhöht (beispielsweise Guler et al. (1989) PNAS 86: 2868–2872; Hirschberg et al. (1993) Kidney Intl. 43: 387–397), haben andere Studien gefunden, dass diese Wirkung lediglich vorübergehend ist (Miller et al. (1994) Kidney Intl. 46: 201–207).
Obwohl von einigen Wachstumsfaktoren gezeigt wurde, dass sie sowohl in dem sich entwickelndem als auch in dem reifen Nierengewebe exprimiert werden, und obwohl zumindest von einem gezeigt wurde, dass es die Nierenfunktion kurzfristig erhöhen kann, konnte demnach bislang von niemandem gezeigt werden, dass es einen therapeutischen Vorteil in der Verhinderung, Inhibierung oder Verzögerung des fortschreitenden Verlustes der Nierenfunktion gibt, welche das chronische Nierenversagen charakterisiert. Es besteht darum ein Behandlungsbedarf, um den fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion zu verhindern, welche die Abhängigkeit Hunderttausender Patienten von einer chronischen Dialyse begründet und zu dem verfrühten Tod Zehntausender jährlich führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Behandlung sowie pharmazeutische Zubereitungen zur Verwendung in der Behandlung von untersuchten Säugetiersubjekten mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder einer Gefährdung im Hinblick auf eine Nierenaustauschtherapie. Solche untersuchten Subjekte umfassen Subjekte, die bereits an einem chronischen Nierenversagen leiden oder bereits eine Nierenaustauschtherapie erhalten haben, sowie jegliche untersuchten Subjekte, von welchen vernünftigerweise angenommen wird, dass sie einen fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion verbunden mit einem fortschreitenden Verlust von funktionsfähigen Nephroneinheiten erleiden werden. Ob ein bestimmtes Subjekt eine Gefährdung besitzt, stellt eine Determination dar, welche routinemäßig von einem Fachmann auf dem betreffenden medizinischen oder veterinärmedizinischen Gebiet durchgeführt werden kann. Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung des Bedarfs an einer Nierenaustauschtherapie umfassen, wenn auch nicht ausschließlich, die nachfolgend genannten: Subjekte, welche betrachtet werden können als unter einem chronischen Nierenversagen, einer Nierenerkrankung im Endzustand, einer chronischen diabetischen Nephropathie, einer hypertensiven Nephrosklerose, eine chronischen Glomerulonephritis, einer angeborenen Nephritis und/oder einer Nierendysplasie leidend; Subjekte, die eine Biopsie aufweisen, welche auf eine glomeruläre Hypertrophie, eine tubuläre Hypertrophie, eine chronische Glomerulosklerose und/oder eine chronische tubulointerstitielle Sklerose hinweist; Subjekte, die einen Ultraschallbefund, einen Kernspintomographie- (MRI, magnet resonance imaging), einen Computertomographie- (CAT, computer assisted tomography) oder einen anderen nicht-invasive Untersuchungsbefund aufweisen, welcher auf eine Nierenfibrose hinweist; Subjekte, die eine unübliche Anzahl an deutlichen Hautabstoßungen ("broad casts") in Ihrem Harnsediment zeigen; Subjekte, die eine GFR haben, welche chronisch unter ungefähr 50%, vorzugsweise unter ungefähr 40%, 30% oder 20% der erwarteten GFR für das Subjekt liegt; humane männliche Subjekte, die mindestens ungefähr 50 kg wiegen und eine GFR haben, die chronisch unter ungefähr 50 ml/min und vorzugsweise unter ungefähr 40 ml/min, 30 ml/min oder 20 ml/min liegt; humane weibliche Subjekte, die mindestens ungefähr 40 kg wiegen und eine GFR haben, welche chronisch unter ungefähr 40 ml/min und vorzugsweise unter ungefähr 30 ml/min, 20 ml/min oder 10 ml/min liegt; Subjekte, die eine Anzahl von funktionellen Nephroneinheiten aufweisen, die unter ungefähr 50% und vorzugsweise unter ungefähr 40%, 30% oder 20% der Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten eines gesunden, aber ansonsten gleichartigen Subjektes liegt; Subjekte, die eine einzelne Niere besitzen; und schließlich Subjekte, die Empfänger einer Nierentransplantation sind.
Die Verfahren und Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung nutzen teilweise die Entdeckung, dass bestimmte Proteine eines eukaryotischen Ursprungs verwendet werden können als renal therapeutisch wirksame Mittel in der Behandlung von Subjekten mit einer Gefährdung, wie sie nachfolgend definiert wird, eines chronischen Nierenversagens oder dem Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie. Im allgemeinen sind diese renal therapeutisch wirksamen Mittel Proteine oder sie basieren auf Proteinen, welche Mitglieder der osteogenen Protein/knochenmorphogenetischen Protein (OP/BMP) Proteinfamilie sind. Folglich enthalten nutzbare OP/BMP renal therapeutisch wirksame Mittel dieser Erfindung Polypeptide oder funktionelle Varianten von Polypeptiden, welche mindestens die C-terminale 6-oder 7-Cystein Domäne eines Säugerproteins aufweisen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus OP-1, OP-2, OP-3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BMP6, BMP9, sowie Proteine, welche mindestens 70% oder vorzugsweise 75% oder 80% Homologie in der Aminosäuresequenz mit der Aminosäuresequenz der 7-Cystein Domäne von humanen OP-1 aufweisen und welche im Stande sind, (a) die Chontrogenese des Reddi-Sampath ektopischen Knochenassays (Sampath and Reddi (1981), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78: 7599–7603) oder eines im wesentlichen äquivalenten Assays hierzu zu induzieren; (b) signifikant den fortschreitenden Verlust an Nierenfunktion in einem Standardtiermodell eines chronischen Nierenversagens zu verhindern, zu inhibieren, zu verzögern oder zu mildern; oder (c) eine klinisch bedeutsame Verbesserung in einem Standardmarker der Nierenfunktion hervorzurufen, wenn er einem Säuger verabreicht wird, der ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen besitzt. Allgemeiner gesprochen stellt die Erfindung die Verwendung von "Morphogenen" bereit, welche dimere Proteine darstellen, welche die Morphogenese von einer oder mehreren eukaryoti schen Zellen (beispielsweise von Säugern), Geweben oder Organen induzieren. Hierbei sind von besonderem Interesse Morphogene, welche die Morphogenese zumindest von Nierengewebe bei Säugern induzieren, enthaltend die Formierung von funktionellem Nierenepithel und insbesondere von funktionellem Glomerula- und Tubularepithel. Die Morphogene umfassen ein Paar an Polypeptiden, welche – wenn sie gefaltet sind – eine Konfiguration annehmen, die ausreichend ist für das sich ergebende dimere Protein, eine morphogenetische Antwort in Zellen und Geweben auszulösen, welche spezifische Rezeptoren für diese Morphogene ausweisen. Dies sind Morphogene, welche im allgemeinen alle der nachfolgenden biologischen Funktionen in einer morphogenetisch toleranten Umebung induzieren: Stimulierung der Proliferation von Vorläuferzellen; Stimulierung der Differenzierung von Vorläuferzellen; Stimulierung der Proliferation von differenzierten Zellen; und Unterstützung des Wachstums sowie der Versorgung von differenzierten Zellen. "Vorläufer"-Zellen sind neutrale Zellen, welche im Stande sind, in einen oder mehreren spezifischen Typen an differenzierten Zellen zu differenzieren, abhängig von ihren Genomrepertoire und der Gewebespezifität der toleranten Umgebung, in welcher die Morphogenese induziert wird. Die Morphogene können ferner den Beginn eines Seneszenz- oder eines Stilllegungsvermittelten ("senescence- or quiescence-associated") Verlustes des Phänotypus und/oder der Gewebefunktion verzögern oder mildern. Die Morphogene können ferner die phänotypische Expression von differenzierten Zellen stimulieren, umfassend die Expression von metabolischen und/oder funktionellen, beispielsweise sekretorischen, Bestandteilen hiervon. Zusätzlich können die Morphogene die erneute Differenzierung von festgelegten Zellen unter angemessenen Umgebungsbedingungen induzieren. Wie bereits oben erwähnt, sind Morphogene, welche die Proliferation und/oder die Differenzierung zumindest von Nierengewebe des Säugers induzieren und/oder das Wachstum, die Versorgung und/oder die funktionellen Eigenschaften von Säugernephronen unterstützen, hierbei von besonderem Interesse.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen hat besitzt das Paar Morphogenpolypeptiden eine Aminosäuresequenz, welche jeweils eine Sequenz aufweist, die eine definierte Beziehung mit einer Aminosäuresequenz eines Referenzmorphogens teilt. Bevorzugte Morphogenpolypeptide teilen sich hierin eine definierte Beziehung mit einer Sequenz, welche in dem morphogenetisch aktiven humanen OP-1, SEQ ID Nr. 4, dargeboten ist. Jedoch könnte jede oder mehrere der natürlich vorkommenden oder biosynthetischen Sequenzen, welche vorliegend offenbart werden, in ähnlicher Weise als eine Referenzsequenz verwendet werden. Bevorzugte Morphogenpolypeptide teilen sich eine definierte Beziehung mit zumindest der C-terminalen sechs-Cystein Domäne von humanen OP-1, Reste 43 bis 139 der SEQ ID Nr. 4. Bevorzugt teilen sich Morphogenpolypeptide eine definierte Beziehung mit zumindest der C-terminalen sieben-Cystein Domäne von humanen OP-1, Reste 38 bis 139 der SEQ ID Nr. 4. Dies bedeutet, dass jedes bevorzugte Morphogenpolypeptid in einem dimeren Protein mit einer morphogenetischen Aktivität eine Sequenz aufweist, welche mit einer Referenzsequenz korrespondiert oder hierzu funktionell äquivalent ist.
Funktionell äquivalente Sequenzen enthalten funktionell äquivalente Anordnungen von Cysteinresten, welche innerhalb der Referenzsequenz bereitgestellt sind, enthaltend Aminosäureinsertionen oder Deletionen, welche die lineare Anordnung dieser Cysteine abändern, jedoch nicht ihre Beziehung in der gefalteten Struktur des dimeren Morphogenproteins wesentlich beeinträchtigen, einschließlich ihrer Fähigkeit, solche intra- oder inter-Disulfidkettenbindun gen zu formen, die für eine morphogenetische Aktivität erforderlich sein können. Funktionell äquivalente Sequenzen enthalten ferner jene Sequenzen, worin eine oder mehrere Aminosäurereste sich von dem korrespondierenden Rest der Referenzmorphogensequenz unterscheiden, beispielsweise der C-terminalen sieben-Cystein Domäne (oder des "Skelettes") von humanen OP-1, vorausgesetzt, dass dieser Unterschied nicht die morphogenetische Aktivität zerstört. Dementsprechend sind konservative Substitutionen der korrespondierenden Aminosäuren in der Referenzsequenz bevorzugt. Aminosäurereste, die "konservative Substitutionen" für entsprechende Reste in einer Referenzsequenz darstellen, sind jene, die physikalisch oder funktionell gleichartig zu den entsprechenden Referenzresten sind, beispielsweise jene, die eine ähnliche Größe, Gestalt, elektrische Ladung, chemische Eigenschaften einschließlich der Fähigkeit, kovalente oder Wasserstoffbindungen zu bilden, oder dergleichen besitzen. Besonders bevorzugte konservative Substitutionen sind jene, welche die Kriterien erfüllen, die für eine "akzeptierte Punktmutation" in Dayhoff et al. (1978) 5 Atlas auf Protein Sequence and Structure, Suppl 3, ch. 22 (Seiten 354–352), Natl. Biomed. Res. Found., Washington, D.C. 20007, definiert sind, deren Lehre hierin durch Bezugnahme eingebunden wird.
In bestimmten Ausführungsformen wird ein Polypeptid hierin angepasst, von welchem vermutet wird, dass es ein funktionelles Äquivalent zu einem Referenzmorphogenpolypeptid ist, verwendend das Verfahren von Needleman et al. (1970), J. Mol. Biol. 48: 443–453, konventionell implementiert in Computerprogrammen, wie dem Align Programm (DNAstar, Inc.). Wie oben bereits erwähnt, werden interne Lücken und Aminosäureinsertionen in der Kandidatensequenz zum Zwecke der Kalkulation der definierten Beziehung ignoriert, konventionell ausgedrückt als ein Wert der Homologie oder Identität der Aminosäuresequenz zwischen den Kandidaten- und den Referenzsequenzen. "Homologe Aminosäuresequenz" ist dabei dahingehend zu verstehen, dass die Ähnlichkeit der Aminosäuresequenz gemeint ist. Homologe Sequenzen teilen sich identische oder ähnliche Aminosäurereste, worin ähnliche Reste konservative Substitutionen sind für entsprechende Aminosäurereste oder "erlaubte Punktmutation" von entsprechenden Aminosäureresten in einer abgestimmten Referenzsequenz. Demnach ist eine Polypeptidsequenz eines Kandidaten, der sich 70% Homologie mit einer Referenzsequenz teilt, eine solche, in welcher jegliche 70% jedes der abgestimmten Reste entweder identisch ist mit den entsprechenden Resten in der Referenzsequenz oder konservative Substitutionen der korrespondierenden Reste in der Referenzsequenz darstellt.
Von besonderem Interesse hierin sind Morphogene, welche – wenn sie Säugern angeboten werden – den normalen Stand der Differenzierung und des Wachstums von Nephroneinheiten induzieren oder aufrechterhalten. Von noch größerem Interesse sind hierin Morphogene, welche – wenn Sie einem Säuger verabreicht werden – die Ausbildung einer kompensatorischen Hypertrophie einschließlich einer glomerulären Hypertrophie und/oder einer tubulären Hypertrophie verhindern, inhibieren oder verzögern. Solche Morphogene können verwendet werden, um einen Säuger zu behandeln, der ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen besitzt, indem der fortschreitende Verlust von funktionellen Nephroneinheiten und der folgende fortschreitende Verlust der Nierenfunktion verhindert, inhibiert oder verzögert wird.
Alternativ kann die vorliegende Erfindung genutzt werden mit Verfahren und Zusammensetzungen, welche ein Morphogen-stimulierendes Mittel oder einen Induktor eines Morphogens an Stelle eines Morphogens enthalten. Ein "Induktor eines Morphogens" ist eine Verbindung, welche in vivo die Produktion, beispielsweise die Expression, einer therapeutisch wirksamen Konzentration eines endogenen Morphogens im Körper eines Säugers stimuliert, die ausreichend ist, um das Nierengewebe zu regenerieren oder zu versorgen und/oder um den zusätzlichen Verlust davon zu inhibieren. Es wird verstanden, dass solche Verbindungen Substanzen umfassen. welche – wenn Sie einem Säuger verabreicht werden – auf Zellen von Gewebe(n) oder Organ(en) wirken, die üblicherweise befähigt sind, ein Morphogen zu produzieren und/oder zu sezernieren, welches innerhalb des Genoms des Säugers kodiert wird, und welches veranlasst, dass die endogenen Mengen des Morphogens im Körper des Säugers verändert werden. Endogene oder verabreichte Morphogene können als endokrine, parakrine oder autokrine Faktoren wirken. Dies bedeutet, dass endogene Morphogene von den Zellen synthetisiert werden können, in welchen morphogenetische Antworten durch benachbarte Zellen oder durch Zellen eines entfernten Gewebes induziert werden, in dessen Bedingungen das sezernierte endogene Morphogen an die Stelle der Morphogenese transportiert wird, beispielsweise durch den individuellen Blutstrom. In bevorzugten Ausführungsformen stimuliert das Mittel die Expression und/oder Sekretion eines endogenen Morphogens derart, dass die Menge davon in Nierengeweben erhöht wird.
In einer weiteren Ausführungsformen kann das Mittel, welches als Agonist eines Morphogenrezeptors wirkt, anstelle des Morphogens selbst verabreicht werden. Ein "Agonist" eines Rezeptors bedeutet eine Verbindung, die an einen Rezeptor bindet und für die solch eine Bindung ein ähnliches funktionelles Ergebnis hat, als wenn der natürliche endogene Ligand des Rezeptors gebunden worden wäre. Dies bedeu tet, die Verbindung muss – nach Interaktion mit den Rezeptor – die gleichen oder im Wesentlichen ähnliche transmembrane und/oder intrazelluläre Wirkungen erzeugen wie der endogene Ligand. Somit bindet ein Agonist eines Morphogenrezeptors an den Rezeptor und solch eine Bindung hat das gleiche oder ähnliche funktionelle Ergebnis wie eine Morphogenbindung (beispielsweise Induktion der Morphogenese). Die Aktivität oder das Potenzial eines Agonisten kann geringer sein als die des natürlichen Liganden, in solch einem Fall wird der Agonist als "partieller Agonist" bezeichnet; oder sie kann gleich oder größer sein als der natürliche Ligand, in solch einen Fall wird er als "vollständiger Agonist" bezeichnet. Auf diese Weise kann z. B. ein kleines Peptid oder ein anderes Molekül, welches die Aktivität eines Morphogens bezüglich seiner Bindung an einen Morphogenrezeptor und der Aktivierung des Morphogenrezeptors zu imitieren vermag, als ein Äquivalent des Morphogens verwendet werden. Bevorzugt ist der Agonist ein vollständiger Agonist, aber partielle Rezeptoragonisten können auch in vorteilhafter Weise verwendet werden. Verfahren zur Identifizierung solcher Agonisten sind auf dem vorliegenden Fachgebiet bekannt und beinhalteten Assays für Verbindungen, die Morphogen-vermittelte Antworten induzieren (beispielsweise Induktion der Differenzierung von metanephrischem Mesenchym, Induktion der endochondralen Knochenformierung und dergleichen). Solch ein Mittel kann ebenfalls als ein Morphogen-"Imitator", "Nachahmer", oder "Analogon" bezeichnet werden.
Die OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel der Erfindung bzw. das Morphogen, der Morphogen-Induktor und der Agonist des Morphogenrezeptors der Erfindung können auf beliebigem Verabreichungsweg appliziert werden, welcher mit dem ausgewählten Mittel kompatibel ist, und sie können mit jedem pharmazeutisch zulässigen Träger formuliert werden, welcher dem Verabreichungsweg angemessen ist. Bevorzugte Verabreichungswege sind parenteral und insbesondere intravenös, interperitoneal und renal intracapsular (in die Capsula adiposa perirenalis). Über einen längeren Zeitraum werden Behandlungen ebenfalls bevorzugt ambulant begleitet. Es wird erwartet, dass die täglichen Dosierung der renal therapeutisch wirksamen Mittel im Bereich von ungefähr 0,01 bis 1000 μg/kg Körpergewicht und vorzugsweise von ungefähr 10 bis 300 μg/kg Körpergewicht liegt, obwohl präzise Dosierungen in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten therapeutischen Mittel und dem jeweiligen medizinischen Zustand und der Krankengeschichte des Subjektes schwanken werden.
Abschließend können gemäß weiteren Ausführungsformen die Nierenzellen in die Niere des Subjektes implantiert werden, welches ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung zum Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie besitzt, um als Quelle für ein Morphogen und/oder zur Bereitstellung einer Quelle für zusätzliches funktionelles Nierengewebe zu dienen. Diese Zellen können renale mesenchymale Vorläuferzellen oder solche renale mesenchymale Vorläuferzellen sein, welche dahingehend induziert wurden, eine metanephrische Differenzierung zu durchlaufen. Die Zellen können von einem Spender (beispielsweise einem Spender mit passendem Gewebetyp, einem Geschwisterteil, einem eineiigen Zwilling) erhalten werden; sie können von einer Gewebekultur (beispielsweise undifferenzierte Nierenmesenchymkultur, fötale Nierengewebekultur) erhalten werden; oder sie können vom Subjekt explantiert und anschließend nach Proliferation und/oder Differenzierung erneut implantiert werden. Vorzugsweise werden die Zellen durch Behandlungen mit einem Morphogen (beispielsweise OP-1) entweder vor oder nach der Implantation dahingehend induziert, eine metanephrische Differenzierung zu durchlaufen.
Die Behandlungen der vorliegenden Erfindung sind nützlich in der Verhinderung, Inhibierung oder Verzögerung des fortschreitenden Verlustes von funktionellen Nephroneinheiten und des folgenden fortschreitenden Verlustes der Nierenfunktion, welche ein chronisches Nierenversagen typisiert. Als solches sind sie von großem Nutzen in der Verhinderung oder Verzögerung des Bedarfs an einer chronischen Dialyse oder an einer Nierenaustauschtherapie in Subjekten mit einer chronischen Niereninsuffizienz, oder der Verringerung der notwendigen Häufigkeit einer chronischen Nierendialyse in Subjekten mit einer Nierenerkrankung im Endstadium. Als solches sind sie weiterhin nützlich in der Verlängerung des Lebens und in der Aufrechterhaltung der Lebensqualität von Subjekten mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder von Subjekten, die bereits unter einem chronischen Nierenversagen leiden.
Kurze Beschreibung der
In der Zeichnung zeigen:
1 ein Balkendiagramm, welches die durchschnittlichen Kreatininwerte im Serum von Gruppen von scheinoperierten ("SHAM") oder teilweise nephrektomierten ("NX Contr" und "OP-1") Ratten zeigt. Fünf bis sechs Monate nach der Operation erhielten die Ratten Injektionen des Vehikels allein ("Nx control" und "SHAM") oder 1, 3, 10 bzw. 50 μg/kg Körpergewicht von dem löslichem OP-1 ("OP-1") dreimal die Woche über vier bis acht Wochen.
2 ein Balkendiagramm, welches die durchschnittlichen Harnstoffwerte im Serum von Gruppen von scheinoperierten ("SHAM") oder teilweise nephrek tomierten ("Nx Control" und "OP-1") Ratten zeigt. Fünf bis sechs Monate nach der Operation erhielten die Ratten Injektionen des Vehikels allein ("Nx control" und "SHAM") oder 1, 3, 10 bzw. 50 μg/kg Körpergewicht von dem löslichen OP-1 ("OP-1") dreimal die Woche über vier bis acht Wochen.
3 Flächen A bis C, welche mikroskopische Aufnahmen von Nierengewebe aus Ratten bei einer 10× Vergrößerung darstellen. (A) Gewebe einer scheinoperierten Ratte; (B) Gewebe einer Ratte mit einem chronischen Nierenversagen nach einer 5/6 Nephrektomie (Nx control); (C) Gewebe einer Ratte, die mit OP-1 nach einer 5/6 Nephrektomie behandelt wurde.
4 Flächen A bis C, welche mikroskopische Aufnahmen von Nierengewebe aus Ratten bei einer 40× Vergrößerung darstellen. (A) Gewebe einer scheinoperierten Ratte; (B) Gewebe einer Ratte mit einem chronischen Nierenversagen nach einer 5/6 Nephrektomie (Nx control); (C) Gewebe einer Ratte, die mit OP-1 nach einer 5/6 Nephrektomie behandelt wurde.
5 ein Liniendiagramm, welches die durchschnittlichen Kreatininwerte im Serum über neun Wochen für Gruppen von teilweise nephrektomierten Ratten zeigt. Zwei bis drei Wochen nach der Operation erhielten die Ratten Injektionen des Vehikels allein ("Control") oder 10 μg/kg Körpergewicht von dem löslichen OP-1 ("OP-1") dreimal die Woche.
6 ein Liniendiagramm, welches die durchschnittlichen Kreatinin-Beseitigungsraten ("creatinine clearance rates") als eine Messung der GFR über acht Wochen für Gruppen von teilweise nephrektomierten Ratten zeigt. Zwei bis drei Wochen nach der Operation erhielten die Ratten Injektionen des Vehikels allein ("Control") oder 10 μg/kg Körpergewicht von dem löslichen OP-1 ("OP-1") dreimal die Woche.
7 Flächen 7-1 bis 7-12, welche einen röhrenförmigen Abgleich der Aminosäuresequenzen von verschiedenen natürlich vorkommenden Morphogenen mit einer bevorzugten Referenzsequenz des humanen OP-1, Reste 38–139 der SEQ ID Nr. 4 darstellen. Die Morphogenpolypeptide, die in dieser Fig. gezeigt sind, sind gleichfalls in der Sequenzliste gekennzeichnet.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
I. Definitionen
Um den Gegenstand der vorliegenden Erfindung deutlicher und prägnanter herauszustellen, sind die nachfolgenden Definitionen angegeben, welche für bestimmte Begriffe in der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden.
Renal therapeutisch wirksame Mittel. Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet der Begriff "renal therapeutisch wirksames Mittel" ein Polypeptid oder eine funktionelle Variante eines Polypeptides, welches zumindest die C-terminale sechs- oder sieben-Cystein Domäne eines Säugerproteins umfasst, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus OP-1, OP-2, OP-3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BMP6, BMP9 sowie Proteinen, welche mindestens 70% oder vorzugsweise 75% oder 80% Aminosäuresequenzhomologie mit der Aminosäuresequenz der sieben-Cystein Domäne des humanen OP-1 aufweisen; und welches (a) geeignet ist, eine Chondrogenese in dem Reddi- Sampath ektopischen Knochenessays (Sampath and Reddi (1981), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78: 7599–7603) oder eines im wesentlichen äquivalenten Assays zu induzieren; (b) im Stande ist, signifikant den fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion in einem Standardtiermodell eines chronischen Nierenversagens zu verhindern, zu inhibieren, zu verzögern oder zu mildern; oder (c) im Stande ist, eine klinisch signifikante Verbesserung in einem Standardmarker der Nierenfunktion hervorzurufen, wenn es einem Säuger appliziert wird, der ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen besitzt. Wie es hierin verwendet wird, weist prozentualer Anteil der "Homologie" zwischen zwei Aminosäuresequenzen auf den prozentualen Anteil von Aminosäureresten hin, die innerhalb der Sequenzen identisch oder ähnlich sind; und wie es hierin weiterhin verwendet wird, sind "ähnliche" Reste "konservative Substitutionen", welche die Kriterien erfüllen, die für eine "akzeptierte Punktmutation" in Dayhoff et al (1978), Atlas of Protein Sequence and Structure Vol. 5 (Suppl. 3), Seiten 354–352, Natl. Biomed. Res. Found., Washington, D.C., definiert sind.
Therapeutische Wirksamkeit. Wie es hierin verwendet wird, gilt als ein renal therapeutisch wirksames Mittel der Erfindung ein solches, welches eine "therapeutische Wirksamkeit" besitzt, und eine Menge des Mittels gilt als eine solche mit einer "therapeutischen Wirksamkeit", wenn die Verabreichung dieser Menge des Mittels ausreichend ist, um eine klinisch bedeutsame Verbesserung in einem Standardmarker der Nierenfunktionen hervorzurufen, wenn es einem Säugersubjekt (beispielsweise einem menschlichen Patienten) mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen appliziert wird. Solche Marker der Nierenfunktion sind in der medizinischen Literatur umfangreich bekannt und umfassen, wenn auch nicht aus schließlich, Erhöhungsraten der BUN Mengen, Erhöhungsraten des Kreatinins im Serum, statische Messungen des BUN, statische Messungen des Kreatinins im Serum, glomeruläre Filtrationsrate (GFR), Verhältnis von BUN/Kreatinin, Serumkonzentrationen von Natrium (Na⁺), Harn/Plasmaverhältnisse für Kreatinin, Harn/Plasmaverhältnisse für Harnstoff, Osmolarität des Harns, täglicher Harnausstoß und dergleichen (siehe z. B. Brenner und Lazarus (1994) in Harrison's Principles of Internal Medicine, 13. Ausgabe, Isselbacher et al., eds., McGraw Hill Text, New York; Luke und Strom (1994), in Internal Medicine, 4. Auflage, J. H. Stein, ed., Mosby-Year Book, Inc. St. Louis.).
Glomeruläre Filtrationsrate (GFR). Die "glomeruläre Filtrationsrate" oder "GFR" ist proportional zur Beseitigungsrate im Harn einer Plasma gebundenen Substanz, welche nicht von Serumproteinen gebunden wird, welche ungehindert entlang der Glomerula filtriert wird und welche weder sezerniert noch durch die Nierentubuli resorbiert wird. Somit ist die GFR, wie sie hierin verwendet wird, vorzugsweise definiert durch die nachfolgende mathematische Gleichung:
wobei U_conc die Harnkonzentrationen des Markers, P_conc die Plasmakonzentration des Markers und V die Harnflussrate in ml/min ist. Optional ist GFR für Körperoberflächenbereiche ("body surface areas") berichtigt. Somit können die GFR-Werte, wie sie hierin verwendet werden, als Einheiten von ml/min/1,73 m² betrachtet werden.
Die bevorzugte Messung der GFR stellt die Beseitigung von Inulin dar, aber aufgrund der Schwierigkeit, die Konzentration dieser Substanz zu messen, wird üblicherweise in klinischen Einstellungen die Beseitigung von Kreatinin verwendet. Für einen durchschnittlich großen, gesunden menschlichen Mann (70 Kilogramm, 20 bis 40 Jahre) wird z. B. erwartet, dass eine übliche GFR, die über die Beseitigung von Kreatinin gemessen wird, annäherungsweise 125 ml/min mit Plasmakonzentrationen des Kreatinins von 0,7 bis 1,5 mg/dL ergibt. Für eine vergleichbare durchschnittlich große Frau wird erwartet, dass eine übliche GFR, die über die Beseitigung von Kreatinin gemessen wird, annäherungsweise 115 ml/min mit Kreatininwerten von 0,5 bis 1,3 mg/dL ergibt. Bei guter Gesundheit sind menschliche GFR-Werte relativ stabil bis ungefähr dem 40. Lebensjahr, ab welchem üblicherweise die GFR mit dem Alter beginnt anzusteigen. Für untersuchte Personen, die bis zum 85. oder 90. Lebensjahr überleben, kann die GFR auf 50% der vergleichbaren Werte beim 40. Lebensjahr herabgesetzt sein.
Erwartete glomeruläre Filtrationsrate (GFR_exp). Ein Schätzwert der "erwarteten GFR" oder "GFR_exp" könnte bereitgestellt werden basierend auf Überlegungen über das Alter des Subjektes, das Gewicht, das Geschlecht, den Körperoberflächenbereich und den Grad der Muskulatur sowie die Plasmakonzentrationen mancher Markerverbindung (beispielsweise Kreatinin), wie er über einen Bluttest bestimmt wird. Auf diese Weise kann als Beispiel eine erwartete GFR oder GFR_exp bestimmt werden als:
Diese Schätzung berücksichtigt nicht solche Faktoren wie Oberflächenbereich, Grad der Muskulatur oder prozentualer Anteil an Körperfett. Unter Verwendung der Mengen an Krea tinin im Plasma wurde diese Formel nichtsdestoweniger als kostengünstiges Mittel zur Abschätzung der GFR bei menschlichen Männern verwendet. Weil Kreatinin von den gestreiften Muskeln produziert wird, wird die erwartete GFR oder GFR_exp von menschlichen weiblichen Subjekten geschätzt durch dieselbe Gleichung, aber multipliziert mit 0,85, um die erwartete Differenzen in der Muskelmasse zu berücksichtigen (siehe Lehmann et al. (1990) AM. J. Kidney Dis. 16(3): 236–243).
Deutliche Hautabstoßung. Die mikroskopische Untersuchung des Harnsedimentes auf die Anwesenheit von ausgebildeten Elementen stellt eine Standardprozedur in der Urinanalyse dar. Unter den ausgebildeten Elementen, die im Urin anwesend sein können, sind zylinderförmige Massen von agglutinierten Materialien, die üblicherweise eine Matrize oder eine "Hautabstoßung" des Lumens eines distal gebogenen Tubulus oder der sammelnden Tubuli darstellen. In gesunden menschlichen Subjekten haben solche Hautabstoßungen üblicherweise einen Durchmesser von 15 bis 25 μm. In Subjekten mit einem chronischen Nierenversagen kann indes die Hypertrophie der Tubuli die Präsenz von "deutlichen Hautabstoßungen" oder "Hautabstoßungen des Nierenversagens" mit einem zwei- bis sechsfachen Durchmesser der normalen Hautabstoßungen zur Folge haben, wobei diese häufig ein homogenes wachsartiges Aussehen aufweisen. Somit bezeichnet eine "deutliche Hautabstoßung", wie sie hierin verwendet wird, eine "Hautabstoßung im Harnsediment", welche einen Durchmesser des zwei- bis sechsfachen des normalen besitzt bzw. ungefähr 30 bis 150 μm bei humanen Hautabstoßungen beträgt.
Chronisch. Wie es hierin verwendet wird in Bezug auf klinische Indikationen, wie Hautabstoßungen im Urin, gemessener GFR oder anderer Marker der Nierenfunktion, bedeutet "chronisch" persistierend für einen Zeitraum von mindestens drei und vorzugsweise mindestens sechs Monaten. Somit ist z. B. ein Subjekt mit einer gemessenen GFR chronisch unter 50% des GFR_exp ein Subjekt, in dem die GFR gemessen und gefunden wurde, dass sie unter 50% der GFR_exp in mindestens zwei voneinander getrennten Messungen liegt, die voneinander mindestens drei und vorzugsweise mindestens sechs Monate getrennt liegen und für die kein medizinisch korrekter Grund vorliegt, anzunehmen, dass die GFR während der Zwischenzeit wesentlich (beispielsweise um 10%) höher lag.
Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen. Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Subjekt mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie ein Subjekt, von welchem vernünftigerweise erwartet werden kann, dass es an einem fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion verbunden mit einem fortschreitenden Verlust der funktionellen Nephroneinheiten leidet. Ob ein bestimmtes Subjekt ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen besitzt, stellt eine Feststellung dar, die routinemäßig von einem Fachmann auf dem betreffenden medizinischen oder veterinärmedizinischen Gebiet durchgeführt werden kann. Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder einer Gefährdung für den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie umfassen, wenn auch nicht ausschließlich, die folgenden Subjekte: Subjekte, die betrachtet werden können als unter einem chronischen Nierenversagen, einem Nierenversagen im Endstadium, einer chronischen diabetischen Nephropathie, einer hypertensiven Nephrosklerose, einer chronischen Glomerulonephritis, angeborener Nephritis und/oder renaler Dysplasie leidend; Subjek te, die eine Biopsie haben, welche auf eine glomeruläre Hypertrophie, eine tubuläre Hypertrophie, eine chronische Glomerulosklerose und/oder eine chronische tubulointerstitielle Sklerose hinweist; Subjekte, die einen Ultraschallbefund, einen Kernspinntomographie- (MRI, magnet resonanz imaging), einen Computertomografie- (CAT, Computer assistant tomografy) oder einen anderen nicht invasiven Untersuchungsbefund aufweisen, welcher auf eine Nierenfibrose hindeutet; Subjekte, die eine unübliche Anzahl an deutlichen Hautabstoßungen im Harnsediment aufweisen; Subjekte, die eine GFR aufweisen. welche chronisch unter ungefähr 50% und insbesondere unter ungefähr 40%, 30% oder 20% der zu erwartenden GFR des Subjektes liegt; menschliche männliche Subjekte, die mindestens ungefähr 50 kg wiegen und eine GFR besitzen, welche chronisch unter ungefähr 50 ml/min und insbesondere unter ungefähr 40 ml/min, 30 ml/min oder 20 ml/min liegt; menschliche weibliche Subjekte, die mindestens ungefähr 40 kg wiegen und eine GFR besitzen, welche chronisch unter ungefähr 40 ml/min und insbesondere unter ungefähr 30 ml/min, 20 ml/min oder 10 ml/min liegt; Subjekte, die eine Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten besitzen, welche unter ungefähr 50% und insbesondere unter ungefähr 40%, 30% oder 20% der Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten liegt, die ein gesundes, aber ansonsten gleiches Subjekt besitzt; Subjekte, die eine einzelne Niere aufweisen und Subjekte, die Empfänger einer Nierentransplantation sind.
II Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
A. Allgemeines
Die vorliegende Erfindung beruht zum Teil auf der überraschenden Entdeckung, dass die Verabreichung von bestimmten, auf Proteinen basierenden, renal therapeutisch wirksamen Mitteln an Subjekte mit einem chronischen Nieren versagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen die Sterbewahrscheinlichkeiten und/oder die Erkrankungsziffern erniedrigen kann und den fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion, welcher das chronische Nierenversagen charakterisiert, zu verhindern, zu inhibieren, zu verzögern oder zu mildern vermag. Alternativ oder zusätzlich kann die Verabreichung der renal therapeutisch wirksamen Mittels gemäß der vorliegenden Erfindung den fortschreitenden Verlust an funktionellen Nephroneinheiten und den fortschreitenden Abfall in der glomerulären Filtrationsrate (GFR), welcher langsam aber unweigerlich zum Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie (d. h. Nierentransplantation oder chronische Dialyse) oder dem Tod führt, verhindern, inhibieren oder verzögern. In bevorzugten Ausführungsformen sind die therapeutischen wirksamen Mittel der Erfindung Mitglieder der osteogenen Protein/knochenmorphogenetischen Protein (OP/BMP) Familie innerhalb der TGF-β Proteinsuperfamilie.
B. Renal therapeutisch wirksame Mittel
Die renal therapeutisch wirksamen Mittel der vorliegenden Erfindung sind natürlich vorkommende Proteine oder funktionelle Varianten der natürlich vorkommenden Proteine innerhalb der osteogenen Protein/knochenmorphogenetischen Protein (OP/BMP) Familie innerhalb der TGF-β Proteinsuperfamilie. Dies bedeutet, dass diese Proteine eine eindeutige Untergruppe bilden, welche hiernach als die "OP/BMP Familie" bezeichnet ist innerhalb der losen evolutionären Gruppierung der Sequenz-verwandten Proteine, welche als die TGF-β Superfamilie bekannt sind. Mitglieder dieser Proteinfamilie umfassen sezernierte Polypeptide, die sich gemeinsame strukturelle Merkmale teilen und die gleichartig prozessiert werden, ausgehend von einer pro-Protein Form, um ein Carboxy-terminales reifes Protein zu erhalten. Inner halb des reifen Proteins teilen sich alle Mitglieder ein konserviertes Motiv von sechs oder sieben Cysteinresten, welche eine 97–106 Aminosäuredomäne definieren, wobei die aktive Form dieser Proteine entweder ein Disulfid-gebundenes Homodimer eines einzelnen Familienmitgliedes oder ein Heterodimer aus zwei unterschiedlichen Mitgliedern ist (siehe beispielsweise Massague (1990), Annu. Rev. Cell Biol. 6: 597; Sampath et al. (1990), J. Biol. Chem. 265: 13198). In seiner reifen, natürlichen Form ist z. B. das aus einer natürlichen Quelle gewonnene humane OP-1 ein glykosiliertes Dimer, das üblicherweise ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 30 bis 36 kDa besitzt, wie es auf einem SDS-PAGE bestimmt wird. Wenn es reduziert wird, ergibt das 30 kDa Protein zwei glykosilierte Peptiduntereinheiten, welche mittlere Molekulargewichte von ungefähr 16 kDa und 18 kDa besitzen. Das unglykosilierte Protein besitzt ein mittleres Molekulargewicht von ungefähr 27 kDa. Wenn es reduziert wird ergibt das 27 kDa Protein zwei unglykosilierte Polypeptidketten, die Molekulargewichte von ungefähr 14 kDa bis 16 kDA besitzen.
Üblicherweise werden natürlich vorkommende OP/BMP Proteine als Vorläufer ("Prekursoren") translatiert, welche eine N-terminale Signalpeptidsequenz, eine "pro"-Domäne und eine "reife" Proteindomäne besitzen. Das Signalpeptid ist üblicherweise weniger als 30 Reste lang und es wird rasch nach der Translation an einer Schnittstelle geschnitten, die vorausberechnet werden kann durch Verwendung des Verfahrens nach Von Heijne (1986), Nucleic Acids Research 14: 4683–4691. Die "pro"-Domäne ist sowohl in der Sequenz als auch in der Länge variabel, wobei sie von ungefähr 200 bis über 400 Resten reichen kann. Die pro-Domäne wird abgespalten, um die "reife" C-terminale Domäne von ungefähr 115 bis 180 Resten zu erhalten, welche die konservierte sechs oder sieben Cystein C-terminale Domäne von 97 bis 106 Resten enthält. Wie es hierin verwendend wird, bezieht sich die "pro-Form" eines OP/BMP Familienmitgliedes auf ein Protein, welches ein gefaltetes Paar von Polypeptiden umfasst, jedes umfassend eine pro-Domäne in entweder kovalenter oder nicht kovalenter Bindung mit den reifen Domänen des OP/BMP Polypeptides. Üblicherweise ist die pro-Form des Proteins unter physiologischen Bedingungen löslicher als die reife Form. Es scheint so, als wäre die pro-Form die primäre Form, welche von kultivierten Säugerzellen ausgeschieden wird. Die "reife Form" des Proteins bezieht sich auf die reife C-terminale Domäne, welche nicht gebunden ist – d. h. weder kovalent noch nicht kovalent – mit der pro-Domäne. Von jedem Präparat von OP-1 ist zu berücksichtigen, dass es die reife Form enthält, wenn die Menge der pro-Domäne in dem Präparat nicht mehr als 5% der Menge der "reifen" C-terminalen Domäne beträgt.
Die OP/BMP Familienmitglieder, welche hierin nützlich sind, enthalten jede der bekannten, natürlich vorkommenden nativen Proteine einschließlich allelen, phylogenetischen Entsprechungen und anderen Varianten hiervon, ob natürlich bezogen oder biosynthetisch hergestellt (enthaltend beispielsweise "Muteine" oder "Proteinmutanten"), sowie auch neue, aktive Mitglieder der OP/BMP Proteinfamilie.
Besonders nützliche Sequenzen enthalten jene, welche die C-terminalen sieben-Cystein Domänen von Säugern umfassen, vorzugsweise humane, wie humanes OP-1, OP-2, OP-3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BMP6, BMP8 und BMP9. Andere Proteine, welche nützlich sind in der Anwendung der Erfindung, enthalten aktive Formen von GDF-5, GDF-6, GDF-7, DPP, Vgl, Vgr-1, 60A, GDF-1, GDF-3, GDF-5, GDF-6, GDF-7, BMP10, BMP11, BMP13, BMP15, UNIVIN, NODAL, SCREW, ADMP oder NURAL und Aminosäuresequenzvarianten hiervon. In einer gegenwär tig bevorzugten Ausführungsform werden die renal therapeutisch wirksamen Mittel der Erfindung ausgewählt aus einem beliebigen Vertreter aus der Gruppe: OP-1, OP-2, OP-3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BMP6 und BMP9.
Publikationen, die sowohl diese Sequenzen als auch deren chemische und physikalische Eigenschaften offenbaren, beinhalten: OP-1 und OP-2: US 5 011 691 A , US 5 266 683 A sowie Ozkaynak et al. (1990), EMBO J. 9: 2085–2093; OP-3: WO 94/10203 A1; BMP2, BMP3 und BMP4: US 5 013 649 A , WO 91/18098 A1, WO 88/00205 A1 sowie Wozney et al. (1988), Science 242: 1528–1534; BMP5 und BMP6: WO 90/11366 A1 sowie Celeste et al. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 87: 9843–9847; Vgr-1: Lyons et al. (1989), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 86: 4554–4558; DPP: Padgett et al. (1987), Nature 325: 81–84; Vgl: Weeks (1987), Cell 51: 861–867; BMP-9: WO 95/33830 A1; BMP10: WO 94/26893 A1, BMP-11: WO 94/26892 A1; BMP12: WO 95/16035 A1; GDF-1: WO 92/00382 sowie Lee et al. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 88: 4250–4254; GDF-8: WO 94/21681 A1; GDF-9: WO 94/15966 A1; GDF-10: WO 95/10539 A1; GDF-11: WO 96/01845 A1; BMP-15: WO 96/36710 A1; MP121: WO 96/0316 A1; GDF-5 (CDMP-1, MP52): WO 94/15949 A1, WO 96/14335 A1, WO 93/16099 A1 sowie Storm et al. (1994), Nature 368: 639–643; GDF-6 (CDMP-2, BMP13): WO 95/01801 A1, WO 96/14335 A1 sowie WO 95/10635 A1; GDF-7 (CDMP-3, BMP12): WO 95/10802 A1 und WO 95/10635 A1; BMP-3b: Takao et al. (1996), Biochem. Biophys Res. Comm. 219: 656–662; GDF-3: WO 94/15965 A1; 60A: Blaster et al. (1993), Cell 73: 687–702 sowie Gen Bank Recherchennummer L12032. Gemäß einer anderen Ausführungsform beinhalten nützliche Proteine biologisch aktive biosynthetische Konstrukte, enthaltend neue biosynthetische Proteine und Chimärproteine, welche unter Verwendung von Sequenzen von zwei oder mehreren bekannten Proteinen der OP/BMP Familie konstruiert wurden. In diesem Zusammenhang wird auch auf die biosyntheti schen Konstrukte verwiesen, welche in der US 5 011 691 A offenbart sind, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird (beispielsweise COP-1, COP-3, COP-4, COP-5, COP-7 und COP-16).
Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die hierin nützlichen renal therapeutisch wirksamen Mittel therapeutisch wirksame Proteine, in welchen die Aminosäuresequenzen eine Sequenz umfassen, die sich mindestens 70% Aminosäuresequenz "Homologie" und vorzugsweise 75% oder 80% Homologie mit der C-terminalen sieben-Cystein Domäne teilt, welche in den aktiven Formen des humanen OP-1 vorhanden ist (d. h. die Reste 330–431, wie sie in der SEQ ID Nr. 2 der US 5 266 683 A gezeigt sind). Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die hierin nützlichen renal therapeutisch wirksamen Mittel therapeutisch wirksame Proteine, in welchen die Aminosäuresequenzen eine Sequenz umfassen, die sich mindestens 60% Aminosäuresequenz Identität und vorzugsweise 65% oder 70% Identität mit der C-terminalen sieben-Cystein Domäne teilt, welche in den aktiven Formen des humanen OP-1 vorhanden ist. Somit kann eine Kandidaten Aminosäuresequenz, von welcher angenommen wird, dass sie eine therapeutische Wirksamkeit in der vorliegenden Erfindung besitzt, abgestimmt werden mit der Aminosäurensequenz der C-terminalen sieben-Cystein Domäne des humanen OP-1 unter Verwendung des Verfahrens nach Needleman et al. (1970), J. Mol. Biol. 48: 443–453, welches vorteilhafter Weise in Computerprogrammen, wie das Align Programm (DNAstar, Inc.), inkorporiert ist. Wie für den Fachmann ersichtlich, enthalten homologe oder funktionell äquivalente Sequenzen funktionell äquivalente Anordnungen der Cysteinreste innerhalb der konservierten Cysteindomäne einschließlich Aminosäureinsertionen oder Deletionen, welche die lineare Anordnung dieser Cysteine abwandeln, welche jedoch nicht wesentlich deren Beziehung in der gefalteten Struktur des dimeren Proteins einschließlich deren Fähigkeit, solche intra- oder inter-Disulfidkettenbindungen auszubilden, wie sie für die biologische Aktivität nötig sein können, beeinträchtigen. Darum werden interne Lücken und Aminosäureinsertionen zum Zwecke der Berechnung des Grades an Homologie oder Identität zwischen den Kandidaten und den Referenzensequenzen in der Sequenz des Kandidaten ignoriert.
Hierin wird unter "Homologie der Aminosäuresequenz" verstanden, dass sowohl die Identität als auch die Ähnlichkeit der Aminosäuresequenz darin enthalten ist. Wie es hierin verwendet wird, weist demnach ein prozentualer Anteil an "Homologie" zwischen zwei Aminosäuresequenzen auf den prozentualen Anteil von Aminosäureresten hin, die zwischen den Sequenzen identisch oder ähnlich sind. "Ähnliche" Reste stellen "konservative Substitutionen" dar, welche die Kriterien für eine "akzeptierte Punktmutation" erfüllen, wie sie in Dayhoff et al. (1978) Atlas of Protein Sequence and Structure Vol. 5 (Suppl. 3), Seiten 354–352, Natl. Biomed. Res. Fund., Washington, D.C. definiert sind. Somit sind "konservative Substitutionen" Reste, welche physikalisch oder funktionell ähnlich zu den entsprechenden Referenzenresten sind, welche eine ähnliche Größe, Gestalt, elektrische Ladung und/oder chemische Eigenschaften besitzen, wie die Fähigkeit, kovalente oder Wasserstoff(brücken) bindungen zu formen, oder dergleichen. Beispiele für konservative Substitutionen beinhalten die Substitution einer Aminosäure durch eine andere mit ähnlichen Charakteristika, beispielsweise Substitutionen innerhalb der folgenden Gruppen: (a) Valin, Glycin; (b) Glycin, Alanin; (c) Valin, Isoleutin, Leucin; (d) Asparaginsäure, Glutaminsäure; (e) Asparagin, Glutamin; (f) Serin, Threonin; (g) Lysin, Arginin, Methionin; und (h) Phenylalanin, Tyrosin. Die Bezeichnungen "konservative Substitution" oder "konservative Variation" beinhalten ebenfalls die Verwendung einer substituierten Aminosäure an Stelle einer unsubstituierten Ausgangsaminosäure in einer vorgegebenen Polypeptidkette, vorausgesetzt, dass die sich daraus ergebende substituierte Polypeptidkette ebenfalls eine therapeutische Wirksamkeit in der vorliegenden Erfindung besitzt.
Die renal therapeutisch wirksamen Mittel der Erfindung sind ebenfalls charakterisiert durch biologische Aktivitäten, welche vom Fachmann leicht bestimmt werden können. im Speziellen ist ein renal therapeutisch wirksames Mittel der vorliegenden Erfindung (a) im Stande, die Chodrogenese in dem Reddi-Sampath ektopischen Knochenassay (Sampath and Reddi (1981), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78: 7599–7603) oder einem im wesentlichen äquivalenten Assay zu induzieren; (b) im Stande, bedeutsam den fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion in einem Standardtiermodell des chronischen Nierenversagens zu verhindern, zu inhibieren, zu verzögern oder zu mildern; oder (c) im Stande, eine klinisch bedeutsame Verbesserung in einem Standardmarker der Nierenfunktion herbeizuführen, wenn es einem Säuger mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen appliziert wird.
Der Reddi-Sampath ektopische Knochenassay ist auf dem Fachgebiet bekannt als Assay für die Chondrogeneseaktivität. Der Assay, welcher leicht ausgeführt werden kann, ist beispielsweise beschrieben und diskutiert in Sampath and Reddi (1981), Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 78: 7599–7603; und Wozney (1989), "Bone Morphogenetic Proteins", Progress in Growth Factor Research 1: 267–280. Viele äquivalente Assays, welche andere Tier- und Gewebestellen verwenden, können vom Fachmann verwendet oder entwickelt werden, um die biologische Aktivität der renal therapeutisch wirksamen Mittel der vorliegenden Erfindung zu evaluieren.
In diesem Zusammenhang sei z. B. auf die Bioassays verwiesen, welche in der US 5 226 683 A beschrieben sind.
Die renal therapeutisch wirksamen Mittel der vorliegenden Erfindung können ebenfalls in Tiermodellen des chronischen Nierenversagens getestet werden. Säugermodelle des chronischen Nierenversagens sind z. B. Mäuse, Ratten, Meerschweinchen, Katzen, Hunde, Schafe, Ziegen, Schweine, Kühe, Pferde und nicht humane Primaten, sie können entworfen werden durch Zufügung einer adäquaten, direkten oder indirekten Verletzung oder Beschädigung des Nierengewebes des Tieres. Tiermodelle des chronischen Nierenversagens können z. B. entworfen werden mittels der Durchführung einer partiellen (beispielsweise 5/6) Nephrektomie, welche die Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten auf eine Menge reduziert, die eine kompensatorische Nierenhypertrophie, weiteren Nephronenverlust und den fortschreitenden Abfall der Nierenfunktion auslöst, was das chronische Nierenversagens charakterisiert.
Schließlich können die renal therapeutisch wirksamen Mittel der vorliegenden Erfindung evaluiert werden aufgrund ihrer therapeutischen Wirksamkeit in der Verursachung einer klinisch bedeutsamen Verbesserungen in einem Standardmarker der Nierenfunktion, wenn sie einem Säugersubjekt (beispielsweise einem menschlichen Patienten) mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen appliziert werden. Solche Marker der Nierenfunktion sind in der medizinischen Literatur bekannt und enthalten, wenn auch nicht ausschließlich, die Anstiegsraten der BUN Mengen, die Anstiegsraten des Kreatinins im Serum, die statischen Messungen des BUN, die statischen Messungen des Kreatinins im Serum, die glomeruläre Filtrationsrate (GFR), das Verhältnis von BUN/Kreatinin, die Konzentrationen von Natrium (Na⁺) im Serum, das Urin/Plasma-Verhältnis für Kreatinin, das Urin/Plasma-Verhältnis für Harnstoff, die Osmolärität des Urins, den täglichen Urinausstoß und dergleichen (siehe z. B. Brenner and Lazarus (1994), in Harrison's Principles of Internal Medicine, 13. Ausgabe, Isselbacher et al., eds., McGraw Hill Text, New York; Luke and Strom (1994), in Internal Medicine, 4. Ausgabe, J. H. Stein, ed., Mosby-Year Book, Inc. St. Louis.).
Die renal therapeutisch wirksamen Mittel, welche hierin genannt sind, können von intakter oder gestützter ("truncated") genomischer oder cDNA oder von synthetischen DNAs in prokaryotischen oder eukaryotischen Wirtszellen exprimiert werden. Die dimeren Proteine können aus dem Kulturmedium isoliert werden und/oder in vitro erneut gefaltet und dimerisiert werden, um biologisch aktive Zusammensetzungen auszubilden. Heterodimere können in vitro ausgebildet werden durch Kombination von verschiedenen gesonderten Polypeptideketten. Alternativ können Heterodimere in einer einzelnen Zelle ausgebildet werden durch Co-Expression der Nukleinsäuren, welche die verschiedenen gesonderten Polypeptidketten kodieren. Als Beispiel für verschiedene exemplarische Produktionsprotokolle für ein rekombinantes heterodimeres Protein sei auf die WO 93/09229 A1 oder die US 5 411 941 A verwiesen. Gegenwärtig bevorzugte Wirtszellen umfassen, wenn auch nicht ausschließlich, Prokaryonten einschließlich E. coli oder Eukaryonten einschließlich Hefe, Saccharomices, Insektenzellen oder Säugerzellen, wie CHO, COS oder BSC Zellen. Der Fachmann auf dem Fachgebiet vermag zu erkennen, dass auch andere Wirtszellen vorteilhafterweise verwendet werden können. Detaillierte Beschreibungen der Proteine, die nützlich sind in der Ausübung dieser Erfindung, einschließlich der Art und Weise, wie sie herzustellen sind, deren Verwendung und Tests für die chondrogenetische Aktivität, sind in zahlreichen Publikationen offen bart, was auch für die US 5 266 683 A und für die US 5 011 691 A gilt, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
C. Morphogene Induktoren und Agonisten:
In der nachfolgenden Tabelle 1 sind verschiedene natürlich vorkommende Mitglieder der OP/BMP Familie, die bisher identifiziert wurden, einschließlich deren Nomenklatur, wie sie hierin verwendet wird, deren Literaturnachweise der Sequenzliste und Publikationsquellen für die Aminosäuresequenzen der Proteine in ganzer Länge, die nicht in der Sequenzliste berücksichtigt sind, zusammengefasst. Jede der generischen Bezeichnungen, welche in Tabelle 1 wiedergegeben sind, ist beabsichtigt und sollte verstanden werden als die therapeutisch wirksamen Proteine umfassend diejenigen, welche von Nukleinsäuren exprimiert werden, welche die identifizierten Sequenzen kodieren, die nachstehend aufgeführt und in der Sequenzliste dargestellt sind, oder ein aktives Fragment oder ein aktiver Vorläufer hiervon oder ein funktionelles Äquivalent hiervon, wie eine natürlich vorkommende oder biosynthetische Variante. Natürlich vorkommende Varianten enthalten sowohl allele Variantenformen, die von anderen Individuen einer einzelnen biologischen Spezies isoliert wurden, als auch Speziesvarianten (Homologe), die von phylogenetisch verschiedenen biologischen Spezies isoliert wurden.
Tabelle 1
Wie in 7 gezeigt ist, besitzen die OP-2 und OP-3 Proteine einen zusätzlichen Cysteinrest in der konservierten C-terminalen Region (siehe beispielsweise Rest 41 der SEQ ID Nr. 6 und 7). Das GDF-1 Protein hat einen Einschub ("insert") von vier Aminosäuren innerhalb der konservierten C-terminalen Cystein-Domäne (Reste 44–47 der SEQ ID Nr. 13). Des weiteren fehlt den BMP-2 und BMP-4 Proteinen ein Aminosäurerest innerhalb der Cysteindomäne. Somit illustriert der Abgleich dieser Aminosäuresequenzen in 7 Grundsätze der Abgleiche, die hierin verwendet wurden, in Bezug auf die bevorzugte Referenzsequenz des humanen OP-1, Reste 38–139 der SEQ ID Nr. 4.
Zusätzlich zu den OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mitteln, die im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen sind, kann die vorliegende Erfindung durch Verwendung von "Morphogenen", wie sie hierin beschrieben werden, ausgeführt werden. Morphogene, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, beinhalten jene, in welchen die Aminosäuresequenzen der Morphogenpolypeptide eine Sequenz enthalten, die mindestens eine 70% Homologie oder "Ähnlichkeit" der Aminosäuresequenz und vorzugsweise 80% Homologie oder Ähnlichkeit mit einer Referenzsequenz, ausgewählt aus den vorhergehenden natürlichen OP/BMP Familienmitgliedern, aufweist. Vorzugsweise ist das Referenzprotein humanes OP-1 und ist die Referenzsequenz hiervon die C-terminale sieben-Cystein Domäne, die in aktiven Formen von humanem OP-1, Reste 38–139 der SEQ ID Nr. 4 vorliegt. Morphogene, welche hierin demnach nützlich, sind umfassen allele, phylogenetische Entsprechungen und andere Varianten der bevorzugten Referenzsequenz, ob natürlich vorkommend oder biosynthetisch hergestellt (beispielsweise enthaltend "Muteine" oder "Proteinmutanten"), ebenso wie neuartige Mitglieder der OP-BMP Proteinfamilie, wie sie oben dargestellt und identifi ziert sind, beispielsweise in Verbindung mit Tabelle 1. Bestimmte besonders bevorzugte Morphogenpolypeptide teilen sich mindestens 60% Aminosäureidentität mit der bevorzugten Referenzsequenz des humanen OP-1, vorzugsweise mindestens 65% Aminosäureidentität hiermit.
Gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die Morphogenpolypeptide, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, definiert durch eine generische Aminosäuresequenz. So beherbergen z. B. die generische Sequenz 7 (SEQ ID Nr. 1) und die generische Sequenz 8 (SEQ ID Nr. 2), die nachstehend offenbart werden, die Homologien, welche zwischen bevorzugten OP/BMP Proteinfamilienmitgliedern geteilt werden, die bis heute identifiziert wurden, enthaltend zumindest OP-1, OP-2, OP-3, BMP-2, BMP-3, BMP-4, 60A, DPP, Vgl, BMP-5, BMP-6, Vgr-1 und GDF-1 (SEQ ID Nr. 4–15, 24 und 26–29). Die generischen Sequenzen enthalten sowohl die Aminosäureidentität, die von diesen Sequenzen in der C-terminalen Domäne geteilt wird, definiert durch die sechs- und sieben-Cystein Domänen (generische Sequenzen 7 bzw. 8) als auch alternative Reste für die variablen Positionen innerhalb der Sequenz. Die generischen Sequenzen stellen eine passende Cystein-Domäne bereit, worin inter- oder intramolekulare Disulfidbindungen ausgebildet werden können, und sie enthalten bestimmte kritische Aminosäuren, die wahrscheinlich die Tertiärstruktur der gefalteten Proteine beeinflussen. Darüber hinaus ermöglichen die generischen Sequenzen ein zusätzliches Cystein an Position 41 (generische Sequenz 7) oder Position 46 (generische Sequenz 8), wodurch die aktiven Sequenzen von OP-2 und OP-3 umspannt werden. Generische Sequenz 7
wobei jedes Xaa unabhängig ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer oder mehreren spezifizierten Aminosäuren, welche wie folgt definiert sind: "res." bedeutet "Rest" und Xaa an res. 2 = (Tyr oder Lys); Xaa an res. 3 = Val oder Ile); Xaa an res. 4 = (Ser, Asp oder Glu); Xaa an res. 6 = (Arg, Gkn, Ser, Lys oder Ala); Xaa an res. 7 = (Asp oder Glu); Xaa an res. 8 = (Leu, Val oder Ile); Xaa an res. 11 = (Gln, Leu, Asp, His, Asn oder Ser); Xaa an res. 12 = (Asp, Arg, Asn oder Glu); Xaa an res. 13 = (Trp oder Ser); Xaa an res. 14 = (Ile oder Val); Xaa an res. 15 = (Ile oder Val); Xaa an res. 16 = (Ala oder Ser); Xaa an res. 18 = (Glu, Gln, Leu, Lys, Pro oder Arg); Xaa an res. 19 = (Gly oder Ser); Xaa an res. 20 = (Tyr oder Phe); Xaa an res. 21 = (Ala, Ser, Asp, Met, His, Gln, Leu oder Gly); Xaa an res. 23 = (Tyr, Asn oder Phe); Xaa an res. 26 = (Glu, His, Tyr, Asp, Gln, Ala oder Ser); Xaa an res. 28 = (Glu, Lys, Asp, Gln oder Ala); Xaa an res. 30 = (Ala, Ser, Pro, Gln, Ile oder Asn); Xaa an res. 31 = (Phe, Leu oder Tyr); Xaa an res. 33 = (Leu, Val und Met); Xaa an res. 34 = (Asn, Asp, Ala, Thr oder Pro); Xaa an res. 35 = (Ser, Asp, Glu, Leu, Ala oder Lys); Xaa an res. 36 = (Tyr, Cys, His, Ser oder Ile); Xaa an res. 37 = (Met, Phe, Gly oder Leu); Xaa an res. 38 = (Asn, Ser oder Lys), Xaa an res. 39 = (Ala, Ser, Gly oder Pro); Xaa an res. 40 = (Thr, Leu oder Ser), Xaa an res. 44 = (Ile, Val oder Thr); Xaa an res. 45 = (Val, Leu, Met oder Ile); Xaa an res. 46 = (Gln oder Arg); Xaa an res. 47 = (Thr, Ala oder Ser); Xaa an res. 48 = (Leu oder Ile); Xaa an res. 49 = (Val oder Met); Xaa an res. 50 = (His, Asn oder Arg); Xaa an res. 51 = (Phe, Leu, Asn, Ser, Ala oder Val); Xaa an res. 52 = (Ile, Met, Asn, Ala, Val, Gly oder Leu); Xaa an res. 53 = (Asn, Lys, Ala, Glu, Gly oder Phe); Xaa an res. 53 = (Asn, Lys, Ala, Glu, Gly oder Phe); Xaa an res. 54 = (Pro, Ser oder Val); Xaa an res. 55 = (Glu, Asp, Asn, Gly, Val, Pro oder Lys); Xaa an res. 56 = (Thr, Ala, Val, Lys, Asp, Tyr, Ser, Gly, Ile oder His); Xaa an res. 57 = (Val, Ala oder Ile); Xaa an res. 58 = (Pro oder Asp); Xaa an res. 59 = (Lys, Leu oder Glu); Xaa an res. 60 = (Pro, Val oder Ala); Xaa an res. 63 = (Ala oder Val); Xaa an res. 65 = (Thr, Ala oder Glu); Xaa an res. 66 = (Gln, Lys, Arg oder Glu); Xaa an res. 67 = (Leu, Met oder Val); Xaa an res. 68 = (Asn, Ser, Asp oder Gly); Xaa an res. 69 = (Ala, Pro oder Ser); Xaa an res. 70 = (Ile, Thr, Val oder Leu); Xaa an res. 71 = (Ser, Ala oder Pro); Xaa an res. 72 = (Val, Leu, Met oder Ile); Xaa an res. 74 = (Tyr oder Phe); Xaa an res. 75 = (Phe, Tyr, Leu oder His); Xaa an res. 76 = (Asp, Asn oder Leu); Xaa an res. 77 = (Asp, Glu, Asn, Arg oder Ser); Xaa an res. 78 = (Ser, Gln, Asn, Tyr oder Asp); Xaa an res. 79 = (Ser, Asn, Asp, Glu oder Lys), Xaa an res. 80 = (Asn, Thr oder Lys); Xaa an res. 82 = (Ile, Val oder Asn); Xaa an res. 84 = (Lys oder Arg), Xaa an res. 85 = (Lys, Asn, Gln, His, Arg oder Val); Xaa an res. 86 = (Tyr, Glu oder His); Xaa an res. 87 = (Arg, Gln, Glu oder Pro); Xaa an res. 88 = (Asn, Glu, Trp oder Asp); Xaa an res. 90 = (Val, Thr, Ala oder Ile); Xaa an res. 92 = (Arg, Lys, Val, Asp, Gln oder Glu); Xaa an res. 93 = (Ala, Gly, Glu oder Ser); Xaa an res. 95 = (Gly oder Ala); Xaa an res. 97 = (His oder Arg).
Die generische Sequenz 8 (SEQ ID Nr. 2) enthält die gesamte generische Sequenz 7 und zusätzlich enthält sie an ihrem N-Terminus die folgende Sequenz (SEQ ID Nr. 14):
Demnach, beginnend am Rest 7, ist jedes "Xaa" in der generischen Sequenz 8 eine vorgegebene Aminosäure, wie sie für die generische Sequenz 7 definiert ist, mit den Unterschied, dass jede Nummer für den Rest, wie er in der generischen Sequenz 7 beschrieben ist, sich um 5 in der generischen Sequenz 8 verschiebt. Folglich bezieht sich "Xaa an res. 2 = (Tyr oder Lys)" in der generischen Sequenz 7 auf "Xaa an res. 7" in der generischen Sequenz 8. In der generischen Sequenz 8 ist Xaa an res. 2 = (Lys, Arg, Ala oder Gln); Xaa an res. 3 = (Lys, Arg oder Met); Xaa an res. 4 = (His, Arg oder Gln); und Xaa an res. 5 = (Glu, Ser, His, Gly, Arg, Pro, Thr oder Tyr).
Wie oben angemerkt, besitzen bestimmte gegenwärtig bevorzugte Morphogenpolypeptidsequenzen, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, eine Identität größer als 60%, vorzugsweise eine Identität größer als 65%, mit der Aminosäuresequenz, welche die bevorzugte Referenzse quenz von hOP-1 definiert. Diese besonders bevorzugten Sequenzen beinhalten allele und phylogenetisch entsprechende Varianten der OP-1 und OP-2 Proteine einschließlich des Drosophila 60A Proteins. Dementsprechend enthalten in bestimmten besonders bevorzugten Ausführungsformen nützliche Morphogene aktive Proteine, die Paare von Polypeptidketten innerhalb der generischen Aminosäuresequenz einschließen, welche hierin als "OPX" (SEQ ID Nr. 3) bezeichnet werden, wobei die Sequenz die sieben-Cystein Domäne definiert und die Homologien zwischen verschiedenen identifizierten Varianten von OP-1 und OP-2 beherbergt. Wie hierin beschrieben, wird jedes Xaa an einer vorgegebenen Position unabhängig ausgewählt aus den Resten, die an der entsprechenden Position an der C-terminalen Sequenz von Maus oder humanen OP-1 oder OP-2 vorhanden sind (siehe SEQ ID Nr. 4–7 und/oder SEQ ID Nr. 15–22).
In noch anderen bevorzugten Ausführungsformen besitzen nützliche Morphogenpolypeptide Aminosäuresequenzen, die eine Sequenz enthalten, welche von einer Nukleinsäure kodiert wird, die unter stringenten Hybridisierungsbedingungen an DNA oder RNA hybridisiert, welche die Referenzmorphogensequenzen kodieren, beispielsweise die C-terminalen Sequenzen, welche die konservierte C-terminalen sieben-Domänen von OP-1 oder OP-2 definieren, beispielsweise die Nukleotide 1036–1341 und die Nukleotide 1390–1695 der SEQ ID Nr. 15 bzw. 19. Wie hierin verwendet, sind stringente Hybridisierungsbedingungen definiert als Hybridisierung entsprechend bekannter Techniken in 40% Formamid, 5 × SSPE, 5 × Denhardt's Lösung und 0,1% SDS bei 37°C über Nacht und Waschung in 0,1 × SSPE, 0,1% SDS bei 50°C.
Wie oben angemerkt, sind Morphogene, welche in der vorliegenden Erfindung nützlich sind, im allgemeinen dimere Proteine, die ein gefaltetes Paar der obigen Polypeptide enthalten. Morphogene sind inaktiv, wenn sie reduziert sind, wobei sie jedoch als oxidierte Homodimere aktiv sind wie auch dann, wenn sie in Kombination mit anderen Morphogenen dieser Erfindung oxidiert werden, um Heterodimere herzustellen. Darum können Mitglieder eines gefalteten Morphogenpolypeptides in einem morphogenetisch aktiven Protein unabhängig ausgebildet werden aus jedem der oben beschriebenen spezifischen Morphogenpolypeptide. Wie oben angemerkt, ist hierin ein Protein im allgemeinen morphogenetisch, wenn es die Entwicklungskaskade der zellulären und molekularen Ereignisse induziert, die in der Bildung von neuem organspezifischem Gewebe mündet. Die Morphogene sind im allgemeinen befähigt, alle der folgenden biologischen Funktionen in einer morphogenetisch toleranten Umwelt zu induzieren: Stimulierung der Proliferation von Vorläuferzellen; Stimulierung der Differenzierung von Vorläuferzellen; Stimulierung der Proliferation von differenzierten Zellen; und Unterstützung des Wachstums und der Erhaltung von differenzierten Zellen.
Die Morphogene, welche in den Verfahren, Zusammensetzungen und Vorrichtungen dieser Erfindung nützlich sind, umfassen Proteine, welche jede der oben beschriebenen Polypeptidketten umfassen, ob aus natürlich vorkommenden Quellen isoliert oder durch rekombinante DNA oder andere synthetische Techniken erzeugt, und beinhalten sowohl allele und phylogenetisch entsprechende Varianten dieser Proteine, als auch biosynthetische Varianten (Muteine) hiervon sowie verschiedene verstümmelte ("truncate") und fusionierte Konstrukte. Es wird ebenfalls vorgesehen, dass Deletionen und zusätzliche Mutationen aktiv sind, einschließlich derer, welche die konservierte C-terminale sechs- oder sieben-Cystein Domäne abwandeln, sofern die Abwandlung die Beziehungen dieser Cysteine in der gefalteten Struktur nicht funktionell stört. Demnach werden solche aktive Formen als gleichwertig zu den speziell beschriebenen Konstrukten betrachtet, die hierin offenbart sind. Die Proteine können Formen enthalten, die ein verändertes Glykosilierungsmuster aufweisen, einen veränderten N-Terminus, eine Familie von verwandten Proteine, die Regionen von homologer Aminosäuresequenz besitzen, sowie verstümmelte oder mutierte aktive Formen der natürlichen oder biosynthetischen Proteine, die durch Expression von rekombinanter DNA in Wirtszellen hergestellt wurden.
In diesem Zusammenhang stellt 7 einen Abgleich der Aminosäuresequenzen der aktiven Regionen der natürlich vorkommenden Proteine dar, welche hierin identifiziert oder gewürdigt wurden als OP/BMP renal therapeutisch wirksame Mittel, beinhaltend humanes OP-1 (hOP-1, SEQ ID Nr. 4 und 15–16), Maus OP-1 (mOP-1, SEQ ID Nr. 5 und 17–18), humanes und Maus OP-2 (SEQ ID Nr. 6, 7 und 19–22), Maus OP-3 (SEQ ID Nr. 25–26), BMP-2 (SEQ ID Nr. 8), BMP-4 (SEQ ID Nr. 9), BMP-3 (SEQ ID Nr. 27), DPP (aus Drosophila, SEQ ID Nr. 10), VgI (aus Xenopus, SEQ ID Nr. 11), Vgr-1 (aus Maus, SEQ ID Nr. 12), GDF-1 (aus Maus und/oder Mensch, SEQ ID Nr. 13, 30 und 31), 60A Protein (aus Drosophila, SEQ ID Nr. 23 und 24), BMP-5 (SEQ ID Nr. 28) und BMP-6 (SEQ ID Nr. 29). Die Sequenzen wurden im Wesentlichen abgeglichen und berechnet gemäß dem Verfahren von Needleman et al. (1970) J. Mol. Biol., 48: 443–453 unter Verwendung des Align Programms (DNAstar, Inc.). In 7 weisen drei Punkte darauf hin, dass die Aminosäure an dieser Position dieselbe ist wie die entsprechende Aminosäure in hOP-1. Drei Bindestriche weisen darauf hin, dass keine Aminosäure an dieser Position anwesend ist, wobei sie zum Zwecke der Illustrierung der Homologien eingefügt sind. So "fehlt" z. B. Aminosäurerest 60 von BMP-2 (CBMP-2A) und BMP-4 (CBMP-2B). Selbstverständlich enthalten beide Aminosäuresequenzen in dieser Region Asn- Ser (Rest 58, 59), wobei BMP-2 dann Lys und Ile enthält, während BMP-4 Ser und Ile enthält. 7 illustriert ebenso die Handhabung der Insertionen in der Aminosäuresequenz des Morphogens: Zwischen den Resten 56 und 57 von BMP-3 ist ein Val Rest eingefügt; zwischen den Resten 43 und 44 von GFD-1 ist die Aminosäuresequenz Gly-Gly-Pro-Pro eingefügt. Solche Abweichungen von der Referenzmorphogensequenz wurden zum Zwecke der Berechnung der definierten Beziehung zwischen ihnen, beispielsweise GDF-1 und hOP-1, ignoriert. Wie es aus den Vergleichen der Aminosäuresequenz ersichtlich ist, die in 7 dargestellt sind, können erhebliche Aminosäureänderungen im Vergleich zur Referenzsequenz durchgeführt werden, während die Aktivität beibehalten wird. Während sich z. B. die GDF-1 Proteinsequenz, die in 7 beschrieben ist, nur ungefähr 50% Aminosäureidentität mit der hOP-1 Sequenz teilt, teilt sich die GDF-1 Sequenz eine Aminosäuresequenz-Homologie (oder "Ähnlichkeit") größer als 70% der mit der hOP-1 Sequenz, wobei "Homologie" oder "Ähnlichkeit" erlaubte konservative Aminosäuresubstitutionen innerhalb der abgeglichenen Sequenz umfasst, wie es beispielsweise von Dayhoff et al. (1979) 5 Atlas of Protein Sequence and Structure Suppl. 3, Seiten 345–362 (M. O. Dayhoff, ed., Natl. BioMed. Res. Found., Washington D.C.) definiert wird.
Demnach umfasst die Erfindung gemäß einem weiteren bevorzugten Aspekt Morphogene, die Spezies von Polypeptidketten umfassen, welche eine generische Aminosäuresequenz besitzen, die hierin als "OPX" bezeichnet wird, welche die sieben-Cystein Domäne definiert und den Identitäten und Homologien zwischen den verschiedenen identifizierten OP-1 und OP-2 Proteinen Rechnung trägt. OPX ist in SEQ ID Nr. 3 dargestellt. Wie hierin beschrieben, ist jedes Xaa an einer vorgegebenen Position unabhängig ausgewählt aus den Resten, die an der entsprechenden Position in der C-terminalen Se quenz von Maus oder Mensch OP-1 oder OP-2 (siehe 7 und SEQ ID Nr. 4–7 und/oder SEQ ID Nr. 15–22) auftreten.
Gemäß einer anderen Gruppe an Ausführungsformen kann einem Säuger eine wirksame Menge eines Mittels appliziert werden, welches dazu befähigt ist, eine erhöhte endogene Expression eines OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittels oder eines Morphogens zu stimulieren oder zu induzieren. So kann z. B. ein Mittel, welches befähigt ist, die OP-1 Produktion und/oder Sekretion aus Nierengewebe zu stimulieren oder zu induzieren, einem Säuger bereitgestellt werden, beispielsweise durch systemische Verabreichung an den Säuger oder durch direkte Verabreichung des Morphogen stimulierenden Mittels an das Nierengewebe. Alternativ kann das Morphogen stimulierende Mittel oder der "Morphogen Induktor" die Expression und/oder Sekretion des Morphogens an einer entfernten Stelle (beispielsweise an einem anderen Gewebeort als Nierengewebe) induzieren, damit das exprimierte Morphogen zu dem Nierengewebe fließt. Ein Verfahren zur Identifizierung und Erprobung von Mitteln, welche befähigt sind, die Mengen an endogenen Morphogenen in einem vorgegebenen Gewebe anzupassen, ist im Detail in den veröffentlichten Anmeldungen WO 93/05172 A1 und WO 93/05751 A1 beschrieben, deren Lehren hierin durch Bezugnahme aufgenommen werden. Kurz zusammengefasst, können Kandidatenverbindungen identifiziert und getestet werden durch in vitro Inkubation mit einem Testgewebe oder Zellen hiervon oder einer Kulturzelllinie, die davon abgeleitet ist, über einen Zeitraum, welcher ausreichend ist, um es der Verbindung zu ermöglichen, die Produktion eines Morphogens, das von den Zellen dieses Gewebes produziert wird, zu beeinflussen, beispielsweise die Expression und/oder die Sekretion. Hierbei können passendes Gewebe oder kultivierte Zellen eines passenden Gewebes vorzugsweise ausgewählt werden aus Nierenepithel, Fibroblasten und Osteoblasten.
Gemäß einer anderen Gruppe von Ausführungsformen kann das Mittel, welches als Agonist eines OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittels oder eines Morphogenrezeptors wirkt, an Stelle des OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittels oder des Morphogens selbst appliziert werden. Solch ein Mittel kann ebenfalls als Morphogen-"Imitator", "Nachahmer" oder "Analogon" bezeichnet werden. Demnach kann z. B. ein kleines Peptid oder ein anderes Molekül, welches die Aktivität eines OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittels oder Morphogens bezüglich der Anbindung und Aktivierung des OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittels oder Morphogenrezeptors imitieren kann, als äquivalent zu dem OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel oder Morphogen verwendet werden. Vorzugsweise ist der Agonist ein vollständiger Agonist, wobei jedoch partielle Rezeptoragonisten ebenfalls in vorteilhafter Weise verwendet werden können. Verfahren zur Identifizierung solcher Agonisten sind auf dem Fachgebiet bekannt und umfassen Assays für Verbindungen, welche Morphogen-vermittelte Antworten induzieren (beispielsweise Induktion der Differenzierung von metanephrischen Mesenchym, Induktion der endochondralen Knochenformierung). So sind z. B. Verfahren zur Identifizierung von Morphogen-Induktoren oder Agonisten von Morphogenrezeptoren in der US Seriennummer 08/478097, angemeldet am 7. Juni 1995, und in der US Seriennummer 08/507598, angemeldet am 26. Juli 1995, angegeben, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Schließlich können gemäß anderen Ausführungsformen Zellen in die Niere eines Subjektes mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung hinsichtlich des Bedarfs an einer Nierenaustauschtherapie implantiert wer den, um als Quelle für ein OP/BMP renal therapeutisch wirksames Mittel oder Morphogen zu dienen und/oder um eine Quelle für zusätzliches funktionelles Nierengewebe bereitzustellen. Solche Zellen können Wirts- oder Spenderzellen sein, welche normalerweise OP/BMP renal therapeutisch wirksame Mittel oder Morphogene exprimieren, welche derart transformiert wurden, dass sie OP/BMP renal therapeutisch wirksame Mittel oder Morphogene exprimieren, oder welche mit OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mitteln oder Morphogenen behandelt wurden.
D. Subjekte für die Behandlung
Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können generell für Säugersubjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung zum Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie (d. h. chronische Dialyse oder Nierentransplantation) angewendet werden. Säugersubjekte, die entsprechend den Verfahren der Erfindungen behandelt werden, können – wenn auch nicht ausschließlich – menschliche Subjekte oder Patienten umfassen. Indes kann die Erfindung zusätzlich verwendet werden zur Behandlung von domestizierten Säugern, die als menschliche Begleiter gehalten werden (beispielsweise Hunde, Katzen, Pferde) und die einen bedeutsamen kommerziellen Wert haben (beispielsweise Milchkühe, Schlachtrinder, Sporttiere), die einen bedeutsamen wissenschaftlichen Wert haben (beispielsweise gefangen gehaltene oder freie Exemplare vom Aussterben bedrohter Arten), oder die einen anderweitigen Wert besitzen. Ferner müssen die Subjekte zur Behandlung mit den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung grundsätzlich nicht zusätzlich zu den Indikationen zur Behandlung mit einem OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel oder Morphogen Indikationen aufweisen, die mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen verbunden sind. Dies bedeutet, dass erwartet wird, dass die Subjekte zur Behandlung ansonsten frei sind von Indikationen zur Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindungen. In manchen Fällen können jedoch die Subjekte andere Symptome aufweisen (beispielsweise Osteodystrophie), für die eine Behandlung mit einem OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel oder Morphogen angezeigt wäre. In solchen Fällen sollte die Behandlung dementsprechend angepasst werden, so dass eine übermäßige Dosierung vermieden wird.
Ein Fachmann auf dem medizinischen oder dem veterinärmedizinischen Fachgebiet ist dazu ausgebildet, Subjekte zu erkennen, die eine beträchtliche Gefährdung für ein chronischen Nierenversagen oder eine beträchtliche Gefährdung zum Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie aufweisen. Insbesondere von klinischen und nicht klinischen Versuchen sowie der angesammelten Erfahrung in Bezug auf die derzeit offenbarten und andere Behandlungsverfahren wird erwartet, dass sie den ausgebildeten Praktiker darüber informieren zu entscheiden, ob ein vorgegebenes Subjekt ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie besitzt und ob eine bestimmte Behandlung am besten geeignet ist für die Erfordernisse der Subjekte einschließlich der Behandlung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Ein Säugersubjekt kann oder würde generell als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie leidend angesehen werden, wenn dieses Subjekt bereits als an einem Befinden leidend diagnostiziert wurde, welches üb licherweise zu einem fortschreitenden Verlust der Nierenfunktion in Verbindung mit einem fortschreitenden Verlust von funktionellen Nephroneinheiten führt. Solche Befinden umfassen, wenn auch nicht ausschließlich, chronisches Nierenversagen, Nierenerkrankung im Endstadium, chronische diabetische Nephropathie, hypertensive Nephrosklerose, chronische Glomerulonephritis, angeborene Nephritis, renale Dysplasie und dergleichen. Diese und andere auf dem Fachgebiet bekannte Erkrankungen und Befinden führen üblicherweise zu einem fortschreitenden Verlust von funktionellen Nephronen und zum Ausbruch eines chronischen Nierenversagens.
Häufig kann jemand, der auf den medizinischen oder veterinärmedizinischen Fachgebieten ausgebildet ist, eine Prognose, eine Diagnose oder eine Behandlungsentscheidung abgeben, welche auf einer Untersuchung einer Nierenbiopsieprobe basiert. Solche Biopsien bieten eine Fülle an Informationen, welche in der Diagnose von Beschwerden der Niere nützlich sind, müssen aber aufgrund der Invasivität der Maßnahme und der zusätzlichen Verletzung einer wahrscheinlich ungesunden Niere nicht notwendigerweise für alle Subjekte geeignet sein. Gleichwohl können Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung i Hinblick aur den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie durch histologische Anzeichen von Nierenbiopsien erkannt werden, welche – wenn auch nicht ausschließlich – glomeruläre Hypertrophie, tubuläre Hypertrophie, Glomerulosklerose, tubulointerstitielle Sklerose und dergleichen umfassen.
Weniger invasive Techniken zur Bewertung der Morphologie der Niere umfassen MRI, CAT und Ultraschallabtastung. Abtastungstechniken, welche Kontrast- oder bildgebende Mittel (beispielsweise radioaktive Färbemittel) verwenden, stehen ebenfalls zur Verfügung, aber es sollte angemerkt werden, dass einige Vertreter derselben besonders toxisch auf Nierengewebe und Strukturen wirken und deren Verwendung aus diesem Grund für Subjekte mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen weniger angezeigt sein können. Solche nicht-invasive Abtasttechniken können dazu verwendet werden, um Zustände, wie eine Nierenfibrose oder Sklerose, fötale Nierenfibrose, Nierenzysten und eine grobe renale Hypertrophie nachzuweisen, die ein Subjekt mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einem Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie befallen könnten.
Sehr häufig basieren Prognosen, Diagnosen und/oder Behandlungsentscheidungen auf klinischen Indikationen der Nierenfunktion. Eine solche Indikation ist die Anwesenheit einer unüblichen Anzahl von "deutlichen" oder "Niereninsuffizienz-" Hautabstoßungen im Sediment des Urins, welche eine tubuläre Hypertrophie anzeigen und die kompensatorische Nierenhypertrophie nahe legen, die ein chronisches Nierenversagen typisiert. Eine bessere Indikation der Nierenfunktion ist die glomeruläre Fließrate (GFR), welche direkt durch Bewertung der Beseitigungsrate von bestimmten Markern gemessen oder die aus indirekten Messungen abgeleitet werden kann.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Messung der GFR oder auf die Diagnose eines chronischen Nierenversagens gerichtet ist. Die Verfahren zur Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung müssen daher nicht auf Subjekte beschränkt sein, die mit irgend einer bestimmten Messung der GFR oder irgend eines anderen bestimmten Markers der Nierenfunktion angezeigt werden.
Zwar ist es nicht erforderlich, dass die GFR eines Subjektes oder irgend eines anderen besonderen Marker der Nierenfunktion bestimmt wird, bevor die Behandlungen gemäß der vorliegenden Erfindungen durchgeführt werden. Nichtsdestoweniger wird die Messung der GFR als ein bevorzugtes Mittel zur Beurteilung der Nierenfunktion angesehen.
Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, spiegelt die GFR die Beseitigungsrate von Plasma zu Harn einer Referenz- oder Markerverbindung wider. Die in Betracht zu ziehende Markerverbindung ist üblicherweise eine solche, die ungehindert durch die Glomerula filtriert wird, die aber nicht aktiv ausgeschieden oder durch die Nierentubuli resorbiert wird und die nicht wesentlich durch die im Umlauf befindlichen Proteine gebunden wird. Die Beseitigungsrate ist üblicherweise definiert durch die oben angegebene Formel, welche sich auf das Volumen des Urins, das innerhalb von 24 Stunden erzeugt wird, und auf die relativen Konzentrationen des Markers im Urin und im Plasma bezieht. Um präziser zu sein, sollte die GFR ebenfalls in Bezug auf den Körperoberflächenbereich korrigiert werden. Die "Goldstandard" Referenzverbindung stellt Inulin dar aufgrund seiner Filtrationseigenschaften und seiner Eigenschaft, nicht an Serum zu binden. Die Konzentration dieser Verbindung ist jedoch im Blut oder im Urin schwierig zu bestimmen. Die Beseitigungsraten anderer Verbindungen einschließlich p-Aminohippurat (PAH) und Kreatinin werden deshalb häufig an Stelle von Inulin verwendet. Zusätzlich werden häufig verschiedene Gleichungen verwendet, die eine Vereinfachung der Abschätzung der aktuellen GFR durch Nichtberücksichtigung der tatsächlichen Konzentrationen des Markers im Urin, der tatsächlichen täglich produzierten Volumina an Urin oder der tatsächlichen Körperoberflächenbereiche anstreben. Diese Werte können durch Schätzwerte, die auf anderen Faktoren basieren, durch Grundwerte, die für das gleiche Subjekt er mittelt wurden, oder durch Standardwerte für gleiche Subjekte ersetzt werden. Diese Schätzwerte sollten jedoch mit Vorsicht verwendet werden, weil sie zu ungeeigneten Annahmen basierend auf der Nierenfunktion von normalen oder gesunden Subjekten führen können.
Verschiedene Verfahren und Formeln wurden in der Wissenschaft entwickelt, die einen erwarteten GFR-Wert für ein gesundes Subjekt mit bestimmten Charakteristika beschreiben. Insbesondere sind solche Formeln verfügbar, welche einen erwarteten GFR-Wert bereitstellen basierend auf den Mengen an Kreatinin im Plasma, dem Alter, dem Gewicht und dem Geschlecht. Eine solche Formel für einen erwarteten GFR-Wert wird oben dargeboten. Selbstverständlich können auch andere Formeln verwendet und können Tabellen von Standardwerten für Subjekte eines vorgegebenen Alters, Gewichts, Geschlechts und/oder einer Kreatininkonzentration im Plasma entwickelt werden. Neuere Verfahren zur Messung oder Abschätzung der GFR (beispielsweise unter Verwendung von NMR- oder MRI-Techniken) sind nun ebenfalls in der Wissenschaft verfügbar und können in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden (siehe beispielsweise US 5 100 646 A und 5 335 660 A ).
Ungeachtet der Art und Weise, in welcher die GFR gemessen oder abgeschätzt wird, kann ein Subjekt im allgemeinen als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie leidend betrachtet werden, wenn das Subjekt eine GFR besitzt, welche chronisch unter ungefähr 50% der erwarteten GFR für dieses Subjekt liegt. Die Gefährdung wird als um so größer angesehen, desto tiefer die GFR abfällt. Demnach wird ein Subjekt zunehmend als gefährdet an gesehen, wenn das Subjekt eine GFR besitzt, welche chronisch unter ungefähr 40%, 30% oder 20% der erwarteten GFR liegt.
Ungeachtet der Art und Weise, in welcher die GFR gemessen oder abgeschätzt wird, kann ein menschliches männliches Subjekt, das mindestens ungefähr 50 kg wiegt, im allgemeinen als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie leidend betrachtet werden, wenn das Subjekt eine GFR bestzt, welche chronisch unter ungefähr 50 ml/min liegt. Die Gefährdung wird als um so größer angesehen, desto tiefer die GFR abfällt. Demnach wird ein Subjekt zunehmend als gefährdet betrachtet, wenn das Subjekt eine GFR besitzt, die chronisch unter ungefähr 40, 30 oder 20 ml/min liegt.
Ungeachtet der Art und Weise, in welcher die GFR gemessen oder abgeschätzt wird, kann ein menschliches weibliche Subjekt, das mindestens ungefähr 40 kg wiegt, im allgemeinen als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie leidend betrachtet werden, wenn das Subjekt eine GFR besitzt, welche chronisch unter ungefähr 40 ml/min liegt. Fällt die GFR auf einen tieferen Wert ab, wird die Gefährdung als größer angesehen. Demnach wird ein Subjekt zunehmend als gefährdet betrachtet, wenn das Subjekt eine GFR besitzt, die chronisch unter ungefähr 30, 20 oder 10 ml/min liegt.
Durch Verwendung einer Vielzahl an Verfahren, welche die histologischen Untersuchungen, nicht-invasive Abtast techniken, Evaluierung von klinischen Indikatoren und andere oben beschriebene und auf dem Fachgebiet bekannte Techniken umfassen, können auf medizinischem und veterinärmedizinischem Fachgebiet Schätzwerte entweder der Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten, über welche ein Subjekt verfügt, oder des prozentualen Anteils an funktionellen Nephroneinheiten, über welche ein Subjekt in Bezug auf ein gesundes, aber ansonsten gleiches Subjekt (beispielsweise eines Artgenossen des Subjektes von annäherungsweise dem gleichen Alter, Gewicht und Geschlecht) verfügt, bereitgestellt werden. Somit kann z. B. eine Biopsie eine Abnahme in der Dichte der funktionellen Nephronen aufdecken, oder eine Bildgebung mit gefilterten Mitteln kann einen Verlust an funktionellem Nierengewebe und/oder Filterungskapazität anzeigen. Solche Maßnahmen oder Schätzwerte stellen ein weiteres Mittel bereit, um anzugeben, wann ein Subjekt ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder eine Gefährdung zum Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie aufweist. Folglich kann im allgemeinen ein Subjekt als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie leidend betrachtet werden, wenn dieses Subjekt über eine Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten verfügt, die weniger als ungefähr 50% der Anzahl an funktionellen Nephroneinheiten eines gesunden, aber ansonsten gleichen Subjektes beträgt. Die Gefährdung wird – wie oben – als um so größer angesehen, wenn die Anzahl an funktionellen Nephronen weiter abfällt. Somit wird ein Subjekt als zunehmend gefährdet angesehen, wenn das Subjekt über eine Anzahl an funktionellen Nephronen verfügt, welche unter ungefähr 40, 30 oder 20% der Anzahl für ein gleiches, aber gesundes Subjekt liegt.
Abschließend sie angemerkt, dass Testpersonen, die eine einzelne Niere besitzen, ungeachtet der Art und Weise des Verlustes der anderen Niere (beispielsweise aufgrund eines physischen Traumas, einer operativen Entfernung, eines angeborenen Defektes) prima facie als gefährdet im Hinblick auf ein chronisches Nierenversagen oder auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie angesehen werden können. Dies gilt insbesondere für solche Subjekte, die eine Niere aufgrund einer Erkrankung oder eines Zustandes verloren haben, welcher der verbliebenen Niere zusetzen könnte. In gleicher Weise können Subjekte, die bereits Empfänger eines Nierentransplantates sind oder die bereits eine chronische Dialyse empfangen (beispielsweise chronische Hämodialyse oder kontinuierliche ambulante Peritonealdialyse), prima facie als an einem chronischen Nierenversagen oder an einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer weiteren Nierenaustauschtherapie leidend betrachtet werden.
E. Formulierungen und Behandlungsverfahren
Die OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel, Morphogene, Morphogeninduktoren oder Agonisten von Morphogenrezeptoren gemäß der vorliegenden Erfindung können auf einem beliebigen Weg verabreicht werden, welcher mit dem jeweils verwendeten Morphogen, Induktor oder Agonisten vereinbar ist. Somit kann die Verabreichung, soweit erforderlich, oral oder parenteral sein, umfassend intravenöse, intraperitoneale und in die Capsula adiposa perirenalis aufgebende Applikationswege. Die Verabreichung kann zusätzlich durch periodische Injektionen eines großen Bolus des Mittels erfolgen, oder sie kann konstanter durch intravenöse oder intraperitoneale Verabreichung aus einem externen (beispielsweise einem i. V.-Beutel) oder internen (beispielsweise eines bioerodablen Implantates) Reservoir durchgeführt werden.
Das therapeutisch wirksame Mittel gemäß der Erfindung kann einem Individuum durch jedes geeignete Mittel bereitgestellt werden, vorzugsweise direkt (beispielsweise lokal, wie durch eine Injektion oder durch topische Verabreichung an einen Gewebeort) oder systematisch (beispielsweise parenteral oder oral). Sofern das Mittel parenteral bereitgestellt werden soll, wie z. B. intravenös, subkutan, intramuskulär, intraorbital, über die Augen, intraventricular, intercranial, intracapsular, intraspinal, intracysternal, intraperitoneal, bukkal, rektal, vaginal, intranasal oder durch Aerosolverabreichung, umfasst das Mittel vorzugsweise einen Teil einer wässrigen Lösung. Die Lösung ist physiologisch annehmbar, so dass über die Abgabe des gewünschten Mittels an den Patienten hinaus die Lösung nicht anderweitig das Elektrolyten- und/oder Volumengleichgewicht des Patienten nachteilig beeinflusst. Das wässrige Medium für das Mittel kann somit normale physiologische Saline (beispielsweise 9,85% NaCl, 0,15 M, pH 7–7,4) enthalten. Solch eine das Mittel enthaltende wässrige Lösung kann z. B. durch Auflösung des Mittels in 50% Ethanol, enthaltend Acetonitril in 0,1% Trifluoressigsäure (TFA) oder 0,1% HCl oder äquivalente Lösungsmittel, hergestellt werden. Ein Volumen der sich hieraus ergebenden Lösung wird dann z. B. auf 10 Volumen Phosphat gepufferte Saline (PBS), die ferner 0,1–0,2%humanes Serumalbumin (HSA) enthalten kann, hinzugefügt. Die sich daraus ergebende Lösung wird vorzugsweise ausgiebig gevortext.
Sofern erwünscht, kann die Löslichkeit des Mittels erhöht werden durch Verbindung mit einem geeigneten Molekül. So führt z. B. die Verbindung des reifen OP/BMP oder des dimeren Morphogens mit der pro-Domäne zu der pro-Form des Proteins, welche üblicherweise löslicher oder disper gierbarer in physiologischen Lösungen ist als die entsprechende reife Form. Es wird tatsächlich angenommen, dass endogene OP/BMP Proteine in dieser Form in den Säugerkörper transportiert werden (beispielsweise sezerniert und zirkulierend). Die lösliche Form des Proteins kann aus Kulturmedium der Säugerzellen erhalten werden, beispielsweise mit Nukleinsäure transfizierten Zellen, die für das OP/BMP Protein oder Morphogen kodieren und befähigt sind, diese zu exprimieren. Alternativ kann eine lösliche Spezies formuliert werden durch Komplexbildung des reifen Dimeres (oder eines aktiven Fragments hiervon) mit einer pro-Domäne oder eines Fragmentes hiervon, welches die Löslichkeit erhöht (wie es weiter unten näher erläutertist). Ein anderes Molekül, welches im Stande ist, die Löslichkeit zu erhöhen, und besonders geeignet ist für die orale Verabreichungen, stellt Kasein dar. So erhöht z. B. das Hinzufügen von 0,2% Kasein die Löslichkeit der reifen aktiven Form von OP-1 um 80%. Andere Verbindungen, welche in Milch und/oder verschiedenen Serumproteinen gefunden wurden, können ebenfalls nützlich sein.
Schließlich können, wie oben bereits angemerkt, gemäß einer anderen Gruppe von Ausführungsformen Nierenzellen in die Niere eines Subjektes mit einem chronischen Nierenversagen oder mit einer Gefährdung für ein chronisches Nierenversagen oder mit einer Gefährdung im Hinblick auf den Bedarf an einer Nierenaustauschtherapie implantiert werden, um als Quelle für ein OP/BMP renal therapeutisch wirksames Mittel oder Morphogen zu dienen und/oder um eine Quelle für zusätzliches funktionelles Nierengewebe bereitzustellen. Diese Zellen können beliebige passende Säugerzellen sein, umfassend renale mesenchymale Vorläuferzellen oder renale mesenchymale Vorläuferzellen, die induziert wurden, eine metanephrische Differenzierung zu durchlaufen. Zellen können von einem Spender (beispielsweise einem Spender mit passendem Gewebetyp, einem Geschwisterteil, eineiigen Zwillingen) stammen, sie können aus einer Gewebekultur (beispielsweise undifferenzierte renale Mesenhymkultur, fötale Nierengewebekultur) stammen, oder sie können von einem Subjekt explantiert und sodann nach Proliferation und/oder Differenzierung reimplantiert worden sein. Vorzugsweise werden die Zellen durch Behandlungen mit einem OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mittel oder Morphogen (beispielsweise OP-1) induziert, eine metanephrische Differenzierung zu durchlaufen, entweder vor oder nach einer Implantation. Somit können z. B. renale mesenchymale Vorläuferzellen von einem Subjekt transplantiert und kann in vitro die Proliferation ermöglicht oder herbeigeführt und die metanephrische Differenzierung durch ein Morphogen induziert oder ermöglicht werden und können die Zellen erneut an einen Ort implantiert werden, wo sie eine Quelle eines Morphogens darstellen und/oder weiter in funktionelles Nieregewebe differenzieren.
Vorzugsweise stellt die Erfindung die Verwendung zur Herstellung eines Medikamentes bereit, worin das Medikament für die orale oder parenterale Verabreichung geeignet ist, z. B.: (i) intravenös; oder (ii) intraperitoneal; oder (iii) in die Capsula adiposa perirenalis; oder (iv) wobei ein Stent in diesen Säuger für eine solche Verabreichung implantiert worden ist (wobei dieser Stent gegebenenfalls ein intravenöser Stent, ein intraperitonealer Stent oder ein Stent in die Capsula adiposa perirenalis ist); oder (v) mittels einer implantierten Vorrichtung.
Der Gebrauch der Erfindung einschließlich zusätzlicher bevorzugter Aspekte und Ausführungsformen hiervon ist zum Zwecke eines besseren Verständnisses in den folgenden Beispielen, welche hierin nur zur Illustration dargeboten werden und welche die Erfindung in keiner Weise einschränken, näher erläutert.
Beispiele
Das Remnant Rattennierenmodell
Es wurde eine teilweise (5/6) Nephrektomie an einer Ratte oder das Remnant Rattennierenmodell (RRKM) verwendet, wie es im Wesentlichen in Vukicevic et al. (1987) J. Bone Mineral Res. 2: 533 beschrieben ist. Männliche Ratten (2 bis 3 Monate alt, ungefähr 150 bis 200 Gramm wiegend) wurden einer einseitigen Nephrektomie (entweder linke oder rechte Niere) unterzogen. Nach ungefähr einer Woche wurden 2/3 der verbliebenen Niere operativ entfernt. Unmittelbar nach der Operation stieg das Kreatinin im Plasma und die BUN-Menge aufgrund des Verlustes von Nierenmasse und -funktion dramatisch an. im Laufe der nächsten mehreren Wochen dieser "akuten" Versagensphase nahmen die Kreatinin- und BUN-Werte im Plasma der überlebenden Tiere etwas in Richtung der normalen Werte ab, blieben aber erhöht. Die Nierenfunktion erschien dann über einen unterschiedlichen Zeitraum relativ konstant oder stabil zu bleiben. Nach diesem Punkt traten die Tiere in eine Periode des chronischen Nierenversagens ein, in welcher ein im Wesentlichen linearer Abfall der Nierenfunktion beobachtet wurde, der mit dem Tod endete.
Als Operationskontrollen wurden zusätzliche Ratten einer "Schein-"Operation unterzogen, in der die Nieren entkapselt (decapsulated) wurden, ohne das Nierengewebe zu entfernen.
Interventionsmodell für das chronischen Nierenversagen
In diesem Modell wurden sowohl nephrektomierte als auch scheinoperierte Ratten für ungefähr fünf bis sechs Monaten nach der Operation gehalten. An diesem Punkt passierten die überlebenden nephrektomierten Tiere die stabile Phase und traten in die Phase des chronischen Nierenversagens ein.
Die Ratten wurden in acht Gruppen mit zwölf Ratten in jeder Gruppe unterteilt. Zwei Gruppen der nephrektomierten Ratten wurden als Kontrollen verwendet (Nx Kontrollen), wobei eine dieser Gruppen überhaupt keine Behandlung mehr erhielt, während die andere Injektionen nur des Vehikelpuffers erhielt. Zusätzlich hierzu wurden zwei der scheinoperierten Gruppen als Kontrollen verwendet (sham Kontrollen), wobei eine Gruppe nur den Vehikelpuffer erhielt, während die andere Gruppe lösliches OP-1 (sOP-1) mit 10 μg/kg Körpergewicht erhielt. Vier Versuchsgruppen der nephrektomierten Ratten wurden verwendet, wobei sie sOP-1 mit 1, 3, 10 oder 50 μg/kg Körpergewicht durch intraperitoneale Injektion (OP-1 Nx Tiere) erhielten. Die OP-1 behandelten Ratten und diejenigen Ratten, welche nur das Vehikel erhielten, erhielten wöchentlich drei Injektionen über vier bis acht Wochen hinweg. Das totale Injektionsvolumen betrug 300 μl. Zwischen den beiden Nx Kontrollgruppen bzw. zwischen den beiden sham Kontrollgruppen wurden keine statistisch signifikanten Unterschiede beobachtet.
Im Vergleich mit der sham Gruppe, welche nur das Vehikel erhielt, wies die Nx Kontrolle, welche nur das Vehikel erhielt, ein erheblich (p < 0,01) erhöhtes Serumkreatinin (1) am Ende der Studie auf, was auf einen bedeutsamen Verlust der Nierenfunktionen hinweist. Obwohl die nephrektomierten Ratten, welche mit entweder 1 oder 3 μg/kg Körpergewicht sOP-1 behandelt wurden, kein deutlich herabgesetztes Kreatinin im Serum im Vergleich mit der Nx Kontrolle aufwiesen, zeigten nephrektomierte Ratten, welche mit sOP-1 bei einer Dosierung von 10 oder 50 μg/kg Körpergewicht behandelt wurden, eine bedeutsame (p < 0,05) Abnahme der Kreatininwerte (1). Ähnliche Ergebnisse wurden für die Harnmengen im Serum beobachtet: Obwohl nephrektomierte Ratten, welche mit entweder 1 oder 3 μg/kg Körpergewicht sOP-1 behandelt wurden, keine bedeutsame Abnahme des Harnstoffs im Serum im Vergleich mit der Nx Kontrolle aufwiesen, zeigten nephrektomierte Ratten, welche mit sOP-1 bei einer Dosierung von 10 oder 50 μg/kg Körpergewicht behandelt wurden, bedeutsame (p < 0,01) Abnahmen der Harnstoffmengen im Serum (2). Alle nephrektomierten Ratten wiesen erheblich (p < 0,01) höheren Harnstoff im Serum auf im Vergleich mit den scheinoperierten Ratten (2).
Die histologischen Beobachtungen weisen darauf hin, dass die OP-1 behandelten nephrektomierten Ratten im Gegensatz zu der mit dem Vehikel behandelten Nx Kontrollgruppe eine relativ normale Histologie der Glomerula aufweisen. 3 zeigt z. B. typische Nierenproben von (A) normalen Rattennieren, (B) unbehandelten Nx Kontrolltieren, und (C) OP-1 behandelten nephrektomierten Ratten bei niedriger Auflösung (10×). 4 zeigt ähnliche Proben bei höherer Auflösung (40×). Die histomorphometrische Analyse weist darauf hin, dass OP-1 Nx Ratten im Vergleich mit den Nx Kontrollratten ein reduziertes Eintreten einer Glomerulosklerose und eines Schleifenkollapses ("loop collapse"), eine relativ verstreute Sklerose und Mikroaneurysmen sowie eine lebensfähige Glomerula zeigen (Tabelle 2).
Keine der Ratten in irgend einer Gruppe starb während dieser Studie.
Vorbeugendes Modell für ein chronisches Nierenversagen
Ratten wurden einer partiellen Nephrektomie oder Scheinoperation wie oben beschrieben unterzogen. Um die Eignung von OP/BMP renal therapeutisch wirksamen Mitteln zur Verhinderung, Inhibierung oder Verzögerung eines chronischen Nierenversagens zu untersuchen, wurde es den Ratten in diesem Modell ermöglicht, sich über ungefähr zwei Wochen nach der Operation zu erholen, bevor die OP-1 Therapie eingeleitet wurde. An diesem Punkt passierten die überlebenden Tiere die Phase des akuten Nierenversagens und waren noch nicht in die Phase eines chronischen Nierenversagens eingetreten.
Die Ratten wurden in zwei Gruppen von 15- bis 20 Ratten aufgeteilt. Eine Gruppe erhielt nur den Vehikelpuffer (Nx Kontrolle), wohingegen die andere Gruppe eine OP-1 Behandlung mit 10 μg/kg Körpergewicht erhielt, welche intraperitoneal dreimal die Woche verabreicht wurde. Die Verabreichung von OP-1 oder dem Vehikel wurde über einen Zeitraum von ungefähr acht bis neun Wochen fortgesetzt.
Während den Wochen 1 bis 5 der Behandlung zeigten beide Gruppen erhöhtes Kreatinin im Serum (> 100 μmol/L) in Bezug auf scheinoperierte Kontrollen (35 ± 7 μmol/L). Nach ungefähr fünf Wochen begannen beide Gruppen, einen Anstieg des Kreatinins im Serum zu zeigen, was den Beginn eines fortschreitenden oder chronischen Nierenversagens nahelegt. Der Anstieg im Kreatinin des Serums war jedoch merklich weniger rasch und er war in der OP-1 behandelten Gruppe erheblich geringer als in den Nx Kontrollen (5: p < 0,02 in Woche 6 und 8; p < 0,01 in Woche 7 und 9). Gleichfalls wurden ähnliche Ergebnisse in den BUN-Werten im Serum beobachtet.
Nennenswerter zeigten die Messungen der GFR, basierend auf Kreatininwerten im Serum und Harn, einen höchst signifikanten Abfall in beiden Gruppen der nephrektomierten Ratten (< 1,8 ml/min) in Bezug auf die scheinoperierten Kontrollen (4,7 ± 1,1 ml/min.). Die GFR beider Gruppen fiel kontinuierlich zwischen den Wochen 1 bis 3 der Behandlung ab. Nach ungefähr drei Wochen stabilisierte sich jedoch die GFR in der OP-1 behandelten Gruppe, wohingegen sich der Abfall der Nierenfunktion in den Nx Kontrollen fortsetzte. In der fünften Woche wurde der Unterschied in den GFR Werten zwischen OP-1 behandelten und Nx Kontrollratten statistisch signifikant (p < 0,02). Dieser Unterschied in der GFR stieg während der Zeit kontinuierlich an (p < 0,01 in der sechsten Woche; p < 0,001 in der siebten und achten Woche), während die Nx Kontrollen kontinuierlich abfielen, die OP-1 behandelten Ratten jedoch stabil blieben (6). Am Ende der neunten Woche waren 40% der Nx Kontrollratten tot, wohingegen keine der OP-1 behandelten Ratten starb.
Die histologische Evaluierung der Gewebeschnitte bestätigte, dass OP-1 behandelte Ratten eine größere Erhaltung oder Versorgung der Glomerula wie auch der proximalen und distalen Tubulistrukturen zeigten. Es gab bei den OP-1 behandelten Ratten ebenfalls Anzeichen von nephrogenetischen Mesenchymverdichtungen und dem Auftreten von nephrogenetischen Entwicklungsstrukturen. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse von verschiedenen Standard-quantitativen (beispielsweise Anfärben der extrazellulären Matrix mit PAS) und semi-quantitativen (beispielsweise visuelle Reihenfolge) histomorphometrischen Messungen, welche für Gewebescheiben der Nx Kontrolle und der OP-1 behandelten Nx Ratten eingeholt wurden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die OP-1 Behandlung von nephrektomierten Ratten in ei ner allgemeinen Verbesserung (oder reduzierten Degeneration) der Morphologie des Nierengewebes, einer erhöhten mesenchialen oder perivaskulären Verdickung, einer verminderten Glomerulosklerose und Schleifenkollaps, einer verminderten Anwesenheit von "verstreuter" Sklerose und Mikroaneurysmen sowie einer Steigerung der Lebensfähigkeit der Glomerula resultiert.
Tabelle 2
Äquivalente
Die Erfindung kann in anderen besonderen Formen ausgeführt werden, ohne von deren Geist oder den essenziellen Eigenschaften abzuweichen. Die vorangehenden Ausführungsformen sind daher unter allen Gesichtspunkten als der Veranschaulichung dienend zu betrachten und schränken die hierin beschriebene Erfindung in keiner Weise ein. Der Schutzbereich der Erfindung ist folglich ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt und nicht durch die vorhergehende Beschreibung, wobei beliebige Abänderungen, die von der Bedeutung und dem Umfang der Ansprüche im Äquivalenzbereich abgedeckt sind, mit umfasst sind.
Auflistung der Sequenzen

Claims

Verwendung (a) eines osteogenen Proteins (OP)/knochenmorphogenetischen Proteins (BMP) als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogens; oder (b) eines Induktors eines endogenen OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder zur Morphogenexpression; oder (c) eines Agonisten eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogen-Rezeptors; oder (d) von mesenchymalen Progenitorzellen der Nieren zur Herstellung eines Medikamentes zur Verwendung bei der Behandlung oder der Prophylaxe von chronischem Nierenversagen bei Säugern.
Verwendung nach Anspruch 1 (d), umfassend die folgenden zusätzlichen Schritte: (a) Induzieren einer metanephrischen Differenzierung der Zellen durch Inkontaktbringen der Zellen mit einem OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder einem Morphogen; oder (b) Induzieren einer metanephrischen Differenzierung der Zellen durch Inkontaktbringen der Zellen mit einem Induktor eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogens; oder (c) Induzieren einer metanephrischen Differenzierung der Zellen durch Inkontaktbringen der Zellen mit einem Agonisten eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogen-Rezeptors.
Verwendung (a) eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogens; oder (b) eines Induktors eines endogenen OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder zur Morphogenexpression; oder (c) eines Agonisten eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogen-Rezeptors zur Herstellung eines Medikamentes zur Verzögerung des Bedarfs bzw. zur Verringerung der Häufigkeit einer chronischen Dialysebehandlung.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei (a) der Säuger unter einem Krankheitszustand aus der Gruppe chronisches Nierenversagen, Nierenerkrankung im Endstadium, chronische diabetische Nephropathie, diabetische Glomerulopathie, diabetische Nieren-Hypertrophie, hypertensive Nephrosklerose, hypertensive Glomerulosklerose, chronische Glomerulone phritis, angeborene Nephritis und Nieren-Dysplasia leidet; und/oder (b) die Untersuchung einer Nierenbiopsie des Säugers zeigt, dass der Säuger unter einem Krankheitszustand aus der Gruppe glomeruläre Hypertrophie, tubuläre Hypertrophie, Glomerulosklerose und tubulointerstitielle Sklerose leidet; und/oder (c) die Untersuchung des Säugers auf Nieren-Fibrose hinweist.
Verwendung nach Anspruch 4, wobei (a) die Untersuchung eine Ultraschall-Untersuchung, Kernspintomographie (MRI, magnet resonance imaging) oder Computertomographie (CAT, computer assisted tomography) des Säugers ist; oder (b) der Säuger eine Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten aufweist, welche kleiner ist als etwa 50% der Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten eines Säugers mit intakten, gesunden Nieren; oder (c) der Säuger eine Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten aufweist, welche kleiner ist als etwa 40% der Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten eines Säugers mit intakten, gesunden Nieren; oder (d) der Säuger eine Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten aufweist, welche kleiner ist als etwa 30% der Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten eines Säugers mit intakten, gesunden Nieren; oder (e) der Säuger eine Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten aufweist, welche kleiner ist als etwa 20% der Anzahl von funktionellen Nephron-Einheiten eines Säugers mit intakten, gesunden Nieren.
Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, wobei (a) der Säuger ein Nierentransplantat-Empfänger ist; oder (b) der Säuger nur eine Niere besitzt; oder (c) die Untersuchung von Harnsediment des Säugers das Vorhandensein von deutlichen Hautabstoßungen zeigt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei (a) der Säuger eine glomeruläre Filtrationsrate (GFR) aufweist, welche chronisch weniger als etwa 50% der erwarteten glomerulären Filtrationsrate (GFR_erw.) dieses Säugers beträgt; oder (b) der Säuger eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 40% der GFR_erw. dieses Säugers beträgt; oder (c) der Säuger eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 30% der GFR_erw. dieses Säugers beträgt; oder (d) der Säuger eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 20% der GFR_erw. dieses Säugers beträgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei (a) der Säuger ein männlicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine glomeruläre Filtrationsrate (GFR) aufweist, welche chronisch weniger als etwa 50 ml/min beträgt; oder (b) der Säuger ein männlicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 40 ml/min beträgt; oder (c) der Säuger ein männlicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 30 ml/min beträgt; oder (d) der Säuger ein männlicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 20 ml/min beträgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei (a) der Säuger ein weiblicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 40 kg ist und eine glomeruläre Filtrationsrate (GFR) aufweist, welche chronisch weniger als etwa 40 ml/min beträgt; oder (b) der Säuger ein weiblicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 40 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 30 ml/min beträgt; oder (c) der Säuger ein weiblicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 20 ml/min beträgt; oder (d) der Säuger ein weiblicher Mensch mit einem Körpergewicht von wenigstens etwa 50 kg ist und eine GFR aufweist, welche chronisch weniger als etwa 10 ml/min beträgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei (a) die Behandlung die Gehalte an Serumkreatinin des Säugers über einen Zeitraum von 3 Monaten um wenigstens 5% verringert; oder (b) der Säuger vor der Behandlung einen chronischen Rückgang eines klinischen Indikators der Nierenfunktion aufgewiesen hat und sich dieser Indikator nach wenigstens etwa dreimonatiger Behandlung stabilisiert.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Medikament zur oralen oder parenteralen Verabreichung geeignet ist, z. B.: (a) intravenös; (b) intraperitoneal; (c) in die Capsula adiposa perirenalis; (d) wobei dem Säuger zur Verabreichung ein Stent implantiert worden ist (wobei der Stent gegebenenfalls ein intravenöser Stent, ein intraperitonealer Stent oder ein Stent in die Capsula adiposa perirenalis ist); oder (e) mittels einer implantierten Vorrichtung.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Verabreichung (a) wenigstens einmal wöchentlich über einen Zeitraum von wenigstens etwa einem Monat; oder (b) wenigstens einmal monatlich über einen Zeitraum von wenigstens etwa einem Jahr; oder (c) mit einer Dosierung von etwa 0,01 bis 1000 μg/kg Körpergewicht des Säugers; oder (d) mit einer Dosierung von etwa 10 bis 300 μg/kg Körpergewicht des Säugers geschieht.
Verwendung eines OP/BMP als renal therapeutisch wirksames Mittel oder eines Morphogens zur Herstellung eines Medikamentes zur Förderung der metanephrischen Differenzierung von renalen mesenchymalen Progenitorzellen.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das renal therapeutisch wirksame Mittel: (a) ein Polypeptid enthält, welches aus zumindest einer C-terminalen Cystein-Domäne eines von einem Polypeptid gewählten Proteins besteht, welches aus der Gruppe OP-1, OP-2, OP-3, BMP2, BMP3, BMP4, BMP5, BMP6 und BMP9 gewählt ist; oder (b) ein Polypeptid enthält, welches aus zumindest einer C-terminalen Cystein-Domäne eines von der löslichen Form menschlichen OP-1 gewählten Proteins besteht; oder (c) ein Polypeptid enthält, welches eine Homologie mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 von wenigstens 70% aufweist, wobei das Polypeptid z. B. wenigstens: (I) 75% Homologie mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 aufweist; oder (II) 80% Homologie mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 aufweist; oder (III) 60% Identität mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 aufweist; oder (IV) 65% Identität mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 aufweist; oder (V) 70% Identität mit einer Aminosäuresequenz einer C-terminalen Sieben-Cystein-Domäne von menschlichem OP-1 aufweist.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das renal therapeutisch wirksame Mittel (a) in einem Actopic Bone Assay Chondrogenese induziert; (b) einen Rückgang der Nierenfunktion in einem aminalen Modell chronischen Nierenversagens verhindert, hemmt, verzögert oder lindert; oder (c) eine klinisch signifikante Verbesserung in einem Standard-Marker für die Nierenfunktion bewirkt, wenn sie einem Säuger verabreicht wird, welcher unter chronischem Nierenversagen leidet oder von chronischem Nierenversagen gefährdet ist.
Verwendung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das renal therapeutisch wirksame Mittel aus der Gruppe der menschlichen osteogenen Proteine und menschlichen morphogenetischen Proteine gewählt ist.