DE102009056944A1 - RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor - Google Patents
RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102009056944A1 DE102009056944A1 DE200910056944 DE102009056944A DE102009056944A1 DE 102009056944 A1 DE102009056944 A1 DE 102009056944A1 DE 200910056944 DE200910056944 DE 200910056944 DE 102009056944 A DE102009056944 A DE 102009056944A DE 102009056944 A1 DE102009056944 A1 DE 102009056944A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- aptamer
- rna
- sil
- rna aptamer
- binding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
- C12N15/115—Aptamers, i.e. nucleic acids binding a target molecule specifically and with high affinity without hybridising therewith ; Nucleic acids binding to non-nucleic acids, e.g. aptamers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/10—Type of nucleic acid
- C12N2310/16—Aptamers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/30—Chemical structure
- C12N2310/32—Chemical structure of the sugar
- C12N2310/321—2'-O-R Modification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
- C12N2310/30—Chemical structure
- C12N2310/32—Chemical structure of the sugar
- C12N2310/322—2'-R Modification
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Zielmolekül spezifische bindende Aptamere. Aufgabe der Erfindung ist es, diagnostische und/oder therapeutische Mittel zur Anwendung bei der Erkennung und/oder Prävention bzw. Behandlung von Entzündungsprozessen, Krebserkrankungen und Infektionen bereitzustellen. Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die RNA-Aptamere bereit, die den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor (sIL-6R) spezifisch binden.The invention relates to a target molecule specific binding aptamers. The object of the invention is to provide diagnostic and / or therapeutic agents for use in the detection and / or prevention or treatment of inflammatory processes, cancers and infections. To accomplish this task provides the RNA aptamers that specifically bind the human soluble interleukin-6 receptor (sIL-6R).
Description
Die Erfindung betrifft Aptamere, die ein Zielmolekül spezifisch binden.The invention relates to aptamers which specifically bind a target molecule.
Es ist bekannt, dass Zytokine, beispielsweise Interleukine wie Interleukin-6 (IL-6), eine bedeutende Rolle bei der Informationsvermittlung zwischen verschiedenen Zellen eines Organismus spielen. Die biologische Wirkung von Zytokinen auf die Zielzellen wird dabei durch spezifische, meist membrangebundene Rezeptoren vermittelt. Das Zytokin Interleukin-6 (IL-6) beispielsweise wirkt auf eine Vielzahl unterschiedlicher Zellen und spielt insbesondere bei Entzündungsprozessen eine zentrale Rolle. Von Zytokin IL-6 ist bekannt, dass es an einer Reihe von Erkrankungen, z. B. entzündlichen Autoimmunkrankheiten wie rheumatoider Arthritis, beteiligt ist.It is known that cytokines, for example interleukins such as interleukin-6 (IL-6), play an important role in the information transfer between different cells of an organism. The biological effect of cytokines on the target cells is mediated by specific, usually membrane-bound receptors. The cytokine interleukin-6 (IL-6), for example, acts on a variety of different cells and plays a central role, especially in inflammatory processes. Cytokine IL-6 is known to be involved in a number of diseases, e.g. Inflammatory autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis.
Von vielen membrangebundenen Zytokin-Rezeptoren existieren auch lösliche Formen, die aus den extrazellulären Domänen der membranständigen Formen bestehen und ebenfalls die Fähigkeit zur Ligandenbindung, wenn auch bei verminderter Affinität gegenüber der membranständigen Form, besitzen. Lösliche Rezeptoren können Liganden beispielsweise durch ihre vergleichsweise hohe Konzentration neutralisieren und wirken auf diese Weise antagonistisch. Für die löslichen Rezeptoren einiger Zytokine wird aber auch eine agonistische Wirkung beschrieben. Im Falle des löslichen Interleukin-6-Rezeptors (sIL-6R) bewirkt beispielsweise der Komplex aus IL-6 und sIL-6R eine Dimerisation des membranständigen gp130 (
Aufgrund der oben skizzierten Bedeutung von Zytokinen sind im Stand der Technik bereits Ansätze verfolgt worden, durch gezielte Hemmung von Zytokinrezeptoren auf Krankheitsverläufe Einfluss zu nehmen. Ein Ansatz besteht beispielsweise in der Verwendung von Antikörpern gegen Zytokinrezeptoren. Tocilizumab (Actemra®) ist beispielsweise ein monoklonaler Antikörper, der derzeit zur Behandlung von rheumatoider Arthritis eingesetzt wird. Tocilizumab (Actemra®) entfaltet seine Wirkung über die Blockade des humanen IL-6-Rezeptors, wobei die Bindung von IL-6 an den Rezeptor und eine daraus resultierende Entzündungsreaktion verhindert wird.Because of the importance of cytokines outlined above, attempts have been made in the prior art to influence disease progression by targeted inhibition of cytokine receptors. One approach is, for example, the use of antibodies against cytokine receptors. Tocilizumab (Actemra ®) is for example a monoclonal antibody, which is currently used for the treatment of rheumatoid arthritis. Tocilizumab (Actemra ® ) exerts its action via the blockade of the human IL-6 receptor, thereby preventing the binding of IL-6 to the receptor and a resulting inflammatory response.
Die Verwendung von Antikörpern ist aber häufig mit unerwünschten Nebenwirkungen verbunden. Die häufigsten unerwünschten Nebenwirkungen bei Behandlung mit Antikörpern sind Infektionen, überwiegend Infektionen des oberen Respirationstraktes. Außerdem wurde bei deren Anwendung häufig ein leichter Anstieg der Leberfunktionswerte und des Lipidstoffwechsels beobachtet. Weitere Nebenwirkungen sind Magen-Darm-Perforationen, Überempfindlichkeitsreaktionen einschließlich Anaphylaxie, Kopfschmerzen und Bluthochdruck.However, the use of antibodies is often associated with undesirable side effects. The most common adverse events associated with antibody treatment are infections, predominantly upper respiratory tract infections. In addition, a slight increase in liver function and lipid metabolism has often been observed in their use. Other side effects include gastrointestinal perforation, hypersensitivity reactions including anaphylaxis, headache and high blood pressure.
Seit einiger Zeit wird auch versucht, so genannte Aptamere als therapeutische und diagnostische Mittel einzusetzen (s. z. B.
Trotz der bisherigen intensiven Bemühungen besteht allerdings nach wie vor ein hoher Bedarf an diagnostischen und/oder therapeutischen Mitteln zur Anwendung bei der Erkennung und/oder Prävention bzw. Behandlung von Entzündungsprozessen, Krebserkrankungen und Infektionen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solche Mittel bereitzustellen.However, despite the intensive efforts to date, there is still a great need for diagnostic and / or therapeutic agents for use in the detection and / or prevention or treatment of inflammatory processes, cancers and infections. The object of the present invention is to provide such means.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände des Anspruchs 1 und der weiteren nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The problem is solved by the subject matter of
In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein RNA-Aptamer bereit, das den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor spezifisch bindet. Der lösliche Human-Interleukin-6-Rezeptor (sIL-6R) weist bei 339 Aminosäuren (AS) ein Molekulargewicht von ca. 50 kDa auf. Die Aminosäuresequenz des sIL-6R ist in der SEQ ID NO: 11 wiedergegeben. Die Aminosäuresequenz des sIL-6R stimmt mit derjenigen der extrazellulären Domäne des membranständigen Interleukin-6-Rezeptors (IL-6R) überein, so dass das erfindungsgemäße selbstverständlich auch den IL-6R spezifisch bindet. Jede Bezugnahme auf den sIL-6R soll daher auch den IL-6R mit erfassen, sofern dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist.In a first aspect, the invention provides an RNA aptamer that specifically binds the human soluble interleukin-6 receptor. The soluble human interleukin-6 receptor (sIL-6R) shows 339 Amino acids (AS) has a molecular weight of about 50 kDa. The amino acid sequence of sIL-6R is shown in SEQ ID NO: 11. The amino acid sequence of the sIL-6R is identical to that of the extracellular domain of the membrane-bound interleukin-6 receptor (IL-6R), so that the invention of course also specifically binds the IL-6R. Any reference to the sIL-6R should therefore also include the IL-6R, unless expressly stated otherwise.
Das erfindungsgemäße RNA-Aptamer ist affin und spezifisch für den humanen sIL-6-Rezeptor und dabei voraussichtlich nicht oder wenig immunogen. Es stellt ein viel versprechendes Mittel bereit, um Erkrankungen, an denen der lösliche IL-6-Rezeptor beteiligt ist, zu behandeln oder zu verhindern. Es ist darüber hinaus einfach und kostengünstig herzustellen, gut haltbar und lagerungsfähig.The RNA aptamer according to the invention is affine and specific for the human sIL-6 receptor and is unlikely or not immunogenic. It provides a promising means to treat or prevent diseases involving the soluble IL-6 receptor. It is also simple and inexpensive to produce, durable and storable.
Das erfindungsgemäße RNA-Aptamer kann auf vielfältige Weise eingesetzt werden, um Zustande oder Erkrankungen des Menschen, an denen IL-6 und/oder der lösliche und/oder der membranständige Interleukin-6-Rezeptor direkt oder indirekt beteiligt sind, zu diagnostizieren oder zu beeinflussen. Es kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein Arzneimittel oder ein Diagnosemittel herzustellen, mit dessen Hilfe inflammatorische Zustände oder Erkrankungen, Krebserkrankungen oder Infektionen diagnostiziert, verhindert und/oder behandelt werden können. Beispiele für Erkrankungen, bei denen das erfindungsgemäße RNA-Aptamer Anwendung finden kann, umfassen rheumatoide Arthritis, Sepsis, Asthma, Morbus Crohn, Multiple Sklerose, Depression, Brustkrebs, Multiples Myelom und HIV-Infektion.The RNA aptamer according to the invention can be used in a variety of ways to diagnose or influence states or diseases of humans in which IL-6 and / or the soluble and / or the membrane-bound interleukin-6 receptor are directly or indirectly involved , It can be used, for example, to prepare a drug or diagnostic agent that can be used to diagnose, prevent and / or treat inflammatory conditions or diseases, cancers or infections. Examples of diseases in which the RNA aptamer according to the invention can be used include rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma and HIV infection.
Das erfindungsgemäße RNA-Aptamer kann auch verwendet werden, um andere Moleküle, beispielsweise Peptide, Proteine, Oligonukleotide, Farbstoffe, Diagnosemittel etc., in eine Zelle einzuführen. Hierzu werden diese Moleküle mit Hilfe von Techniken, die dem Fachmann geläufig sind, an das RNA-Aptamer gekoppelt. Das an das erfindungsgemäße RNA-Aptamer gekoppelte Molekül kann dann mittels des sIL-6R oder des IL-6R in die Zelle geschleust und intrazellulär wieder freigesetzt werden. Bei den Molekülen kann es sich auch um biologisch bzw. medizinisch wirksame Substanzen handeln, so dass das RNA-Aptamer auch eine Funktion als Bestandteil eines Propharmakon haben kann.The RNA aptamer according to the invention can also be used to introduce other molecules, for example peptides, proteins, oligonucleotides, dyes, diagnostic agents, etc. into a cell. For this purpose, these molecules are coupled to the RNA aptamer with the aid of techniques which are familiar to the person skilled in the art. The molecule coupled to the RNA aptamer according to the invention can then be introduced into the cell by means of the sIL-6R or the IL-6R and be released intracellularly. The molecules can also be biologically or medically active substances, so that the RNA aptamer can also have a function as part of a prodrug.
Unter einem ”RNA-Aptamer” wird hier eine isolierte Einzelstrang-RNA (ssRNA) verstanden, die ein Zielmolekül, z. B. ein Protein, spezifisch bindet. Insbesondere werden unter dem Begriff ”RNA-Aptamer” ssRNA-Oligonukleotide mit höchstens 150, vorzugsweise höchstens 130, höchstens 110, höchstens 100, höchstens 90, höchstens 80, höchstens 70, höchstens 60, höchstens 50, höchstens 40, höchstens 30, höchstens 20, höchstens 15 oder höchstens 10 Nukleotiden verstanden.By an "RNA aptamer" is meant here an isolated single-stranded RNA (ssRNA) which is a target molecule, e.g. A protein, specifically binds. In particular, by the term "RNA aptamer", ssRNA oligonucleotides having at most 150, preferably at most 130, at most 110, at most 100, at most 90, at most 80, at most 70, at most 60, at most 50, at most 40, at most 30, at most 20 , at most 15 or at most 10 nucleotides understood.
Unter einem ”Nukleotid” werden hier insbesondere die Grundbausteine von Nukleinsäuren, d. h. organische Moleküle verstanden, die aus einem Zuckerrest, in der Regel einer Pentose, z. B. Desoxyribose oder Ribose, einer organischen Base (Nukleobase) und Phosphorsäure bestehen. Die Phosphorsäure ist mit dem Zucker regelmäßig über eine Esterbindung, der Zucker mit der Nukleobase über eine N-glykosidische Bindung verbunden. In Desoxyriboukleinsäure (DNA) kommen regelmäßig die Nukleobasen Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T) vor, während in Ribonukleinsäure (RNA) anstelle des Thymins die Base Uracil (U) vertreten ist. Die Phosphorsäure liegt in RNA und DNA in der Regel als Monophosphat vor. Die Verknüpfung von Nukleotiden untereinander erfolgt meistens über eine Phosphordiesterbindung zwischen dem 5'-C-Atom einer Pentose und dem 3'-C-Atom einer benachbarten Pentose.By a "nucleotide" are here in particular the basic building blocks of nucleic acids, d. H. understood organic molecules consisting of a sugar residue, usually a pentose, z. As deoxyribose or ribose, an organic base (nucleobase) and phosphoric acid. The phosphoric acid is regularly linked to the sugar via an ester bond, the sugar to the nucleobase via an N-glycosidic bond. In deoxyribonucleic acid (DNA), the nucleobases adenine (A), cytosine (C), guanine (G) and thymine (T) regularly occur, while in ribonucleic acid (RNA) the base uracil (U) is substituted for thymine. The phosphoric acid is usually present in RNA and DNA as monophosphate. The linkage of nucleotides with one another usually takes place via a phosphodiester bond between the 5'-C atom of a pentose and the 3'-C atom of an adjacent pentose.
Unter einem ”Zielmolekül” werden hier vorzugsweise Nicht-RNA- und Nicht-DNA-Moleküle, beispielsweise Proteine, Peptide und Glykoproteine, verstanden. Unter ”Bindung” wird hier eine Bindung verstanden, die nicht auf der Watson-Crick-Paarung zwischen Nukleotiden beruht. Es handelt sich bevorzugt um eine nicht-kovalente Bindung. Unter einem den humanen sIL-6-Rezeptor spezifisch bindenden RNA-Aptamer oder einem Fragment davon wird hier ein RNA-Aptamer oder RNA-Aptamer-Fragment verstanden, das eine diesbezügliche Dissoziationskonstante (IQ) von maximal 7·10–6 M (mol/l), bevorzugt maximal 5·10–6 M, bevorzugt maximal 3·10–6 M, bevorzugt maximal 2·10–6 M, bevorzugt maximal 10–6 M, maximal 8·10–7 M, maximal 5·10–7 M, maximal 3·10–7 M, maximal 10–7 M, maximal 8·10–8 M, maximal 5·10–8 M oder maximal 3·10–8 M aufweist. Insbesondere wird unter einem den humanen sIL-6-Rezeptor spezifisch bindenden RNA-Aptamer oder RNA-Aptamer-Fragment ein RNA-Aptamer oder RNA-Aptamer-Fragment verstanden, das eine Dissoziationskonstante von maximal 1000 nM (nmol/l), vorzugsweise maximal 500 nM, weiter bevorzugt maximal 250 nM und besonders bevorzugt maximal 150 nM aufweist. Wenn hier auf Dissoziationskonstanten Bezug genommen wird, bezieht sich dies vorzugsweise auf Mittelwerte einer mit Hilfe des unten näher beschriebenen ”One-Site-Binding”-Modells unter Verwendung von Filterbindungsstudien ermittelten Größe. Wie oben bereits angegeben, umfasst der Begriff einer hsIL-6-Rezeptor-spezifischen Bindung auch die spezifische Bindung an den hIL-6-Rezeptor, d. h. den membranständigen menschlichen IL-6-Rezeptor.A "target molecule" is understood here preferably to be non-RNA and non-DNA molecules, for example proteins, peptides and glycoproteins. By "binding" is meant a bond that does not rely on the Watson-Crick pairing between nucleotides. It is preferably a non-covalent bond. An RNA aptamer which specifically binds the human sIL-6 receptor or a fragment thereof is understood to mean an RNA aptamer or RNA aptamer fragment which has a dissociation constant (IQ) of not more than 7 × 10 -6 M (mol / mol). l), preferably not more than 5 x 10 -6 M, preferably not more than 3 x 10 -6 M, preferably at most 2 x 10 -6 M, preferably not more than 10 -6 M, a maximum of 8 x 10 -7 M, more than 5 x 10 - 7 M, a maximum of 3 × 10 -7 M, a maximum of 10 -7 M, a maximum of 8 × 10 -8 M, a maximum of 5 × 10 -8 M or a maximum of 3 × 10 -8 M has. In particular, an RNA aptamer or RNA aptamer fragment which specifically binds the human sIL-6 receptor is understood as meaning an RNA aptamer or RNA aptamer fragment which has a dissociation constant of at most 1000 nM (nmol / l), preferably at most 500 nM, more preferably at most 250 nM and particularly preferably at most 150 nM. When referring to dissociation constants herein, this preferably refers to averages of a magnitude determined using the one-site binding model described below using filter binding studies. As noted above, the notion of hsIL-6 receptor-specific binding also encompasses specific binding to the hIL-6 receptor, ie, the human IL-6 receptor in the membrane.
Unter einem ”Diagnosemittel” wird hier ein Erzeugnis verstanden, das in einem diagnostischen Verfahren verwendet werden kann. Der Begriff umfasst auch Erzeugnisse, beispielsweise Reagenzien oder Reagenzienkits, mit deren Hilfe außerhalb des menschlichen oder tierischen Körpers ein bestimmter Zustand und/oder die Abweichung von einem Normalzustand, z. B. eine abweichende sIL-6R-Konzentration, detektiert werden kann. By a "diagnostic agent" is meant herein a product that can be used in a diagnostic procedure. The term also includes products, such as reagents or kits of reagents, with the aid of which outside of the human or animal body a certain state and / or the deviation from a normal state, eg. B. a different concentration sIL-6R, can be detected.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße RNA-Aptamer die Nukleotidsequenz ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 1). Die Buchstaben geben die Basen der Nukleotide in der üblichen Kodierung an: a = Adenin, c = Cytosin, g = Guanin, u = Uracil, n = beliebiges Nukleotid, vorzugsweise a, c, g oder u, k = g oder u, w = a oder u.In a preferred embodiment, the RNA aptamer according to the invention comprises the nucleotide sequence ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 1). The letters indicate the bases of the nucleotides in the usual coding: a = adenine, c = cytosine, g = guanine, u = uracil, n = any nucleotide, preferably a, c, g or u, k = g or u, w = a or u.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst das erfindungsgemäße RNA-Aptamer die Nukleotidsequenz ggkghggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 2), ggggnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 3) oder gggghggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 4). Die Buchstaben k, n und w haben die oben angegebene Bedeutung, h bedeutet a, c oder u. Die Sequenz der SEQ ID NO: 2 unterscheidet sich von der Sequenz gemäß SEQ ID NO: 1 dadurch, dass an Position 5 kein g steht, die Sequenz der SEQ ID NO: 3 unterscheidet sich von der Sequenz gemäß SEQ ID NO: 1 dadurch, dass an Position 3 ein g steht, und die Sequenz der SEQ ID NO: 4 unterscheidet sich von der Sequenz gemäß SEQ ID NO: 1 dadurch, dass an Position 3 ein g und an Position 5 kein g steht.In further preferred embodiments, the RNA aptamer according to the invention comprises the nucleotide sequence ggkghggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 2), ggggnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 3) or gggghggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 4). The letters k, n and w are as defined above, h is a, c or u. The sequence of SEQ ID NO: 2 differs from the sequence according to SEQ ID NO: 1 in that there is no g at
In einer weiteren bevorzugten Ausfühhrungsform umfasst das erfindungsgemäße RNA-Aptamer eine der in den SEQ ID NO: 5–10 oder SEQ ID NO: 13–18 angegebenen Sequenzen oder ein Fragment davon, welches den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor spezifisch bindet. Eine oder mehrere, gegebenenfalls auch alle Basen der Nukleotide des RNA-Aptamers oder des RNA-Aptamer-Fragments können modifiziert sein. Dies kann vorteilhaft sein, um beispielsweise die Empfindlichkeit gegenüber Nukleasen in vivo zu verringern, die Aufnahme in die Zelle zu verbessern oder eine schnelle renale Resorption zu verhindern. Die Modifikation kann beispielsweise darin bestehen, dass die 2'-OH-Gruppe einer Nukleotid-Base durch eine Fluoro-, Amino- oder Methoxygruppe ersetzt ist. Vorteilhaft ist bei einer Purinbase die 2'-OH-Gruppe durch eine Methoxygruppe, bei einer Pyrimidinbase durch eine Fluoro- oder Aminogruppe ersetzt. Auch andere Modifikationen sind möglich und liegen im Bereich des Fachkönnens des Durchschnittsfachmanns.In a further preferred embodiment, the RNA aptamer according to the invention comprises one of the sequences given in SEQ ID NO: 5-10 or SEQ ID NO: 13-18 or a fragment thereof which specifically binds the human soluble interleukin-6 receptor. One or more, possibly also all bases of the nucleotides of the RNA aptamer or of the RNA aptamer fragment can be modified. This may be advantageous, for example, to reduce the sensitivity to nucleases in vivo, to improve uptake into the cell or to prevent rapid renal absorption. The modification may be, for example, that the 2'-OH group of a nucleotide base is replaced by a fluoro, amino or methoxy group. Advantageously, in a purine base, the 2'-OH group is replaced by a methoxy group, in a pyrimidine base by a fluoro or amino group. Other modifications are possible and within the skill of the artisan.
Das erfindungsgemäße RNA-Aptamer kann auch mit anderen Verbindungen, z. B. Cholesterol oder Polyethylenglykol (PEG), gekoppelt oder auch multimerisiert werden, um beispielsweise die Bioverfügbarkeit zu erhöhen, den Abbau oder die Ausscheidung zu vermindern. Zum Schutz vor dem Angriff von Exonukleasen kann beispielsweise am 3'-Ende eine 3'-3'-dT-Kappe (dT = Desoxythymidin) vorgesehen sein.The RNA aptamer according to the invention can also be combined with other compounds, eg. As cholesterol or polyethylene glycol (PEG), coupled or multimerized, for example, to increase bioavailability, reduce degradation or excretion. For protection against attack by exonucleases, for example, a 3'-3'-dT cap (dT = deoxythymidine) may be provided at the 3 'end.
Ein Fragment eines erfindungsgemäßen RNA-Aptamers umfasst bevorzugt mindestens 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder mindestens 20, weiter bevorzugt mindestens 25, mindestens 30, mindestens 35, mindestens 40, mindestens 45, mindestens 50, mindestens 55 und besonders bevorzugt 60 aufeinander folgende Nukleotide von einer der in den SEQ ID NO: 5–10 oder SEQ ID NO: 13–18 angegebenen Sequenzen. Im Falle der SEQ ID NO: 13–18 kann das Fragment auch mindestens 70, 80, 90, 100 oder 106 aufeinander folgende Nukleotide umfassen. Besonders bevorzugt umfasst ein Fragment mindestens eine der Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 1–4. Beispiele für Fragmente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind in den Sequenzen mit den SEQ ID NO: 19–21 angegeben.A fragment of an RNA aptamer according to the invention preferably comprises at least 14, 15, 16, 17, 18, 19 or at least 20, more preferably at least 25, at least 30, at least 35, at least 40, at least 45, at least 50, at least 55 and particularly preferably 60 consecutive nucleotides of any of the sequences given in SEQ ID NO: 5-10 or SEQ ID NO: 13-18. In the case of SEQ ID NO: 13-18, the fragment may also comprise at least 70, 80, 90, 100 or 106 contiguous nucleotides. Particularly preferably, a fragment comprises at least one of the sequences according to SEQ ID NO: 1-4. Examples of fragments within the meaning of the present invention are given in the sequences with SEQ ID NO: 19-21.
In einer bevorzugten Ausführungsform bindet das erfindungsgemäße Aptamer nicht-kompetitiv an den menschlichen sIL-6R. Dadurch wird die Bindung von Interleukin 6 (IL-6) an den sIL-6R grundsätzlich nicht beeinträchtigt. Gegebenenfalls kann jedoch die Signaltransduktion modifiziert oder verhindert werden kann. Dies kann beispielsweise bewirkt werden, indem die Anlagerung des gp130 oder auch des IL6 sterisch oder anderweitig mittels eines gegen das RNA-Aptamer gerichteten Antikörpers oder beispielsweise durch ein an das RNA-Aptamer gekoppeltes Molekül, z. B. ein Peptid, eine Nukleinsäure oder eine andere Verbindung, behindert wird. Eine andere Möglichkeit besteht beispielsweise darin, dass das an den Rezeptor gebundene Aptamer seinerseits von einem Bindungsmolekül, z. B. einem gegen das Aptamer gerichteten Antikörper, gebunden wird. Dabei kann auch ein indirekter Mechanismus eingesetzt werden, so dass beispielsweise ein an das RNA-Aptamer gekoppeltes Molekül (z. B. Biotin oder ein Antigen) wiederum von einem anderen Molekül (z. B. Avidin oder ein Antikörper) gebunden wird. Auch bei diagnostischen Verfahren kann es vorteilhaft sein, wenn das RNA-Aptamer nicht-kompetitiv an den sIL-6R bindet.In a preferred embodiment, the aptamer of the present invention non-competitively binds to human sIL-6R. This does not affect the binding of interleukin 6 (IL-6) to the sIL-6R. Optionally, however, the signal transduction can be modified or prevented. This can be effected, for example, by attaching the gp130 or else the IL6 sterically or otherwise by means of an antibody directed against the RNA aptamer or, for example, by a molecule coupled to the RNA aptamer, e.g. As a peptide, a nucleic acid or another compound is hindered. Another possibility is, for example, that the bound to the receptor aptamer in turn by a binding molecule, eg. As a directed against the aptamer antibody is bound. In this case, an indirect mechanism can also be used so that, for example, a molecule coupled to the RNA aptamer (eg biotin or an antigen) is bound by another molecule (eg avidin or an antibody). It may also be advantageous in diagnostic methods if the RNA aptamer binds non-competitively to the sIL-6R.
In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Arzneimittel bereit, das ein erfindungsgemäßes Aptamer umfasst. Das Arzneimittel umfasst darüber hinaus bevorzugt geeignetes Trägermaterial, Exzipientien und dergleichen. Gegebenenfalls kann das Arzneimittel auch einen oder mehrere weitere Wirkstoffe enthalten. Die Wirkstoffe können dabei auch an das RNA-Aptamer gekoppelt, d. h. kovalent oder nicht-kovalent gebunden sein. Geeignete Formulierungen und Darreichungsformen sind dem Fachmann bekannt oder können auf routinemäßige Weise gemäß dem Stand der Technik hergestellt werden. Die erfindungsgemäßen Aptamere können beispielsweise auch an Nanopartikel gebunden werden, die mit anderen Wirkstoffen beladen sind, wodurch eine gezielte Zufuhr der Wirkstoffe ermöglicht wird.In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising an aptamer according to the invention. The pharmaceutical composition moreover preferably comprises suitable carrier material, excipients and the like. Optionally, the drug may also have one or more others Contain active ingredients. The active compounds can also be coupled to the RNA aptamer, ie, covalently or noncovalently bound. Suitable formulations and dosage forms are known to those skilled in the art or may be routinely prepared according to the prior art. The aptamers according to the invention can, for example, also be bound to nanoparticles which are loaded with other active substances, thereby allowing a targeted delivery of the active substances.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Aptamers zur Herstellung eines Arzneimittels, wie oben angegeben, vorzugsweise eines Arzneimittels zur Behandlung eines Zustandes oder einer Erkrankung, die mit vom Normalzustand abweichenden Konzentrationen des sIL-6R in Körperflüssigkeit, z. B. Blut, oder mit einem vom Normalzustand abweichenden Vorkommen des IL-6R einhergeht, oder eines Diagnosemittels, z. B. zur Diagnose einer Erkrankung, die mit vom Normalzustand abweichenden Konzentrationen des sIL-6R in Körperflüssigkeit, z. B. Blut, oder mit einem vom Normalzustand abweichenden Vorkommen des IL-6R verbunden sind. Das Arzneimittel ist dabei bevorzugt zur Behandlung von Entzündungszuständen, Krebs oder Infektionen, z. B. Rheumatoider Arthritis, Sepsis, Asthma, Morbus Crohn, Multipler Sklerose, Depression, Brustkrebs, Multiplem Myelom oder einer HIV-Infektion, vorgesehen.In a further aspect, the invention also relates to the use of an aptamer according to the invention for the manufacture of a medicament, as indicated above, preferably a medicament for the treatment of a condition or disease which is associated with non-normal levels of sIL-6R in body fluid, e.g. As blood, or is associated with a deviating from the normal state occurrence of IL-6R, or a diagnostic agent, eg. For example, to diagnose a disease associated with non-normal levels of sIL-6R in body fluid, e.g. As blood, or are associated with a non-normal occurrence of IL-6R. The drug is preferably for the treatment of inflammatory conditions, cancer or infections, eg. Rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma, or HIV infection.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren zu Veranschaulichungszwecken näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to embodiments and the accompanying figures for illustrative purposes.
BeispieleExamples
1. In-vitro-Selektion von RNA-Aptameren mittels magnetischer Beads1. In vitro selection of RNA aptamers using magnetic beads
Zur Selektion von RNA-Aptameren wurde ein als SELEX (Systematische Evolution von Liganden durch exponentielle Anreicherung) bezeichneter In-vitro-Selektionsprozess (
Zu Beginn der ersten Selektionsrunde erfolgte die Inkubation einer RNA-Bibliothek hoher Diversität (etwa 1013 verschiedene Moleküle) mit dem an magnetischen Partikeln (Dynabeads®) immobilisierten sIL-6R (zur Aminosäuresequenz des sIL-6R siehe SEQ ID NO: 11), der löslichen Variante des membranständigen Interleukin-6-Rezeptors (IL-6R). Zur Immobilisierung wurde der sIL-6R biotinyliert und anschließend über eine Biotin-Streptavidin-Interaktion auf der Oberfläche Streptavidin-gekoppelter Dynabeads® immobilisiert. Die proteingekoppelten Partikel wurden für die Aptamerselektion eingesetzt. Nach Abtrennung nicht-bindender Nukleinsäuren mittels magnetischer Separation und Waschschritten wurden bindende RNA-Spezies durch Erhitzen eluiert und mit Hilfe einer RT-PCR-Reaktion amplifiziert. Eine sich anschließende T7-Transkription bildete den Übergang zur folgenden Selektionsrunde. Nach etwa 6–20 dieser iterativen Zyklen wurde die angereicherte Bibliothek kloniert und sequenziert.At the beginning of the first round of selection was carried out incubating a RNA library high diversity (about 10 13 different molecules) with the on magnetic particles (Dynabeads ®) immobilized sIL-6R (the amino acid sequence of sIL-6R see SEQ ID NO: 11) soluble variant of the membrane-bound interleukin-6 receptor (IL-6R). To immobilize the sIL-6R was biotinylated and subsequently immobilized via a biotin-streptavidin interaction on the surface of streptavidin-coupled Dynabeads ®. The protein-coupled particles were used for aptamer selection. After separation of non-binding nucleic acids by means of magnetic separation and washing steps, binding RNA species were eluted by heating and amplified by means of an RT-PCR reaction. Subsequent T7 transcription formed the transition to the following round of selection. After about 6-20 of these iterative cycles, the enriched library was cloned and sequenced.
Es wurde eine RNA-Startbibliothek genügend hoher Sequenzvielfalt hergestellt. Eine synthetisch hergestellte ssDNA-Bibliothek R1 (Metabion, München) diente hierfür als Grundlage. Die ssDNA der Bibliothek R1 wies folgende Grundstruktur auf: An RNA start library of sufficiently high sequence diversity was produced. A synthetically prepared ssDNA library R1 (Metabion, Munich) served as the basis for this. The ssDNA library R1 had the following basic structure:
Die Sequenz der ssDNA-Bibliothek R1 war charakterisiert durch einen randomisierten Bereich von 60 Nukleotiden, welcher sowohl am 3'- als auch am 5'-Ende von konstanten Regionen mit 47 bzw. 21 Nukleotiden Länge flankiert war. Diese dienten der Anlagerung zweier komplementärer Oligonukleotide, des T7-Primer-R1 und des RT-Primer-R1, zur Erzeugung einer Bibliothek aus dsDNA-Molekülen mit einer Länge von 128 Basenpaaren (bp). Die T7-Primer-Region beinhaltete die Sequenz des T7-Promotors (TAATACGACTCACTATAGG), welcher als Erkennungssequenz der T7-RNA-Polymerase fungierte und eine Transkription der dsDNA in die ssRNA-Startbibliothek (106 nt, (~3,6 × 1013 Moleküle) mit der Grundstruktur ermöglichte, die im SELEX-Verfahren eingesetzt wurde.The sequence of the ssDNA library R1 was characterized by a randomized region of 60 nucleotides flanked by 47 and 21 nucleotide constant regions at both the 3 'and 5' ends. These were used to attach two complementary oligonucleotides, the T7 primer R1 and the RT primer R1, to create a library of dsDNA molecules with a length of 128 base pairs (bp). The T7 primer region included the sequence of the T7 promoter (TAATACGACTCACTATAGG), which served as the recognition sequence of the T7 RNA polymerase, and transcribed the dsDNA into the ssRNA start library (106 nt, (~ 3.6 x 10 13 molecules ) with the basic structure which was used in the SELEX process.
Nach jedem Selektionszyklus wurden die eluierten RNA-Moleküle nach Anlagerung des RT-Primers-R1 mittels reverser Transkription in cDNA umgeschrieben und in einer sich anschließenden PCR zu dsDNA aufgefüllt und amplifiziert.After each selection cycle, the eluted RNA molecules were transcribed into cDNA after addition of the RT primer R1 by means of reverse transcription and filled in a subsequent PCR to dsDNA and amplified.
In der ersten Selektionsrunde wurde eine definierte Menge der RNA-Ausgangsbibliothek R1 (500 pmol) direkt mit dem an Dynabeads® immobilisierten sIL-6R (100 pmol) in 1 × Selektionspuffer B (1 × PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM Na2HPO4, 15 mM KH2PO4); 3 mM MgCl2; pH 7,4) für 30 min bei Raumtemperatur (RT) inkubiert. Die an das Target bindenden RNA-Moleküle wurden mittels magnetischer Separation von nicht bindenden Molekülen abgetrennt, der Überstand verworfen und die RNA-Target-Komplexe einmal mit 100 μl 1 × Selektionspuffer B gewaschen. Die Flution bindender Nukleinsäuren erfolgte nach vorsichtigem Resuspendieren in 55 μl aqua dest. unter Hitzeeinwirkung bei 80°C für 3 min.In the first round of selection, a defined amount of starting RNA library R1 (500 pmol) directly with the immobilized on Dynabeads ® sIL-6R (100 pmol) in 1 × selection buffer B (1 X PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl , 6.5 mM Na 2 HPO 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ), 3 mM MgCl 2 , pH 7.4) for 30 min at room temperature (RT). The RNA molecules binding to the target were separated from non-binding molecules by magnetic separation, the supernatant was discarded, and the RNA-target complexes were washed once with 100 μl of 1 × selection buffer B. The elution of binding nucleic acids was carried out after careful resuspension in 55 μl of distilled water. under heat at 80 ° C for 3 min.
Dieses Eluat wurde direkt ohne weitere Reinigungsschritte einer RT-PCR unterzogen. Der Erfolg der RT-PCR wurde mittels PAGE (10%iges, natives Polyacrylamid(PAA)-Gel) kontrolliert. Ab der zweiten Selektionsrunde wurde das RT-PCR-Produkt direkt einer In-vitro-T7-Transkription unter Einsatz der T7-RNA-Polymerase unterzogen. Ohne weitere Reinigung wurden 20 μl des Transkriptionsansatzes mit dem an Dynabeads® immobilisierten sIL-6R inkubiert. Nach Abtrennung nicht bindender RNA-Moleküle wurden die Beads zweimal mit 100 μl 1 × Selektionspuffer B gewaschen, wobei sich mit steigender Selektionsrunde die Anzahl der Waschschritte auf vier erhöhte. Nach sechzehn Runden wurde die Selektion beendet.This eluate was subjected directly to RT-PCR without further purification steps. The success of RT-PCR was monitored by PAGE (10% native polyacrylamide (PAA) gel). From the second round of selection, the RT-PCR product was directly subjected to in vitro T7 transcription using T7 RNA polymerase. Without further purification, 20 ul of the transcription reaction were incubated with the immobilized on Dynabeads ® sIL-6R. After separation of non-binding RNA molecules, the beads were washed twice with 100 .mu.l of 1 × selection buffer B, with increasing the number of washing steps increased to four with increasing round of selection. After sixteen rounds, the selection was ended.
Die dsDNA-Bibliothek der Selektionsrunde 9 sowie der finalen Runde 16 wurden nach Herstellerangaben in den Vektor pCR®2.1-TOPO® des TA Cloning® Kits (Invitrogen) kloniert. Anschließend wurden acht Klone der 9. Selektionsrunde und zwölf Klone der 16. Selektionsrunde sequenziert. Die Sequenzierung ergab die folgenden sechs Aptamersequenzen:
Die angegebenen Sequenzen umfassen sowohl den 60 Nukleotide langen randomisierten Bereich als auch die flankierenden 5'- und 3'-Primerbereiche, abgesehen von der T7-Promotorsequenz (TAATACGACTCACTATAGG), von der lediglich die zwei endständigen G-Nukleotide enthalten sind. Die Ziffer vor dem Bindestrich weist auf die Selektionsrunde (9 oder 16) hin.The sequences given include both the 60 nucleotide randomized region and the
2. Charakterisierung und Analyse der Aptamer-sIL-6R-Wechselwirkung 2. Characterization and analysis of the aptamer-sIL-6R interaction
Zur Untersuchung der Wechselwirkung der angereicherten RNA-Bibliothek mit dem Zielmolekül sIL-6R und zur Ermittlung von Dissoziationskonstanten (Kd-Werten) wurden Filterbindungsstudien unter radioaktiven Bedingungen durchgeführt. Darüber hinaus wurden Gel-Shift-Untersuchungen mittels Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE) sowie Kompetitionsstudien unter Einsatz der Filterbindungstechnik durchgeführt.To study the interaction of the enriched RNA library with the target molecule sIL-6R and to determine dissociation constants (K d values), filter binding studies were performed under radioactive conditions. In addition, gel-shift studies were performed by polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and competition studies using the filter binding technique.
2.1 Analytische Filterbindungsstudien2.1 Analytical Filter Binding Studies
Die Untersuchung von Aptamer-Protein-Interaktionen und die Bestimmung von Dissoziationskonstanten (Kd-Werte) erfolgten mittels Filterbindungsstudien. Dazu wurde eine konstante Menge (< 1 nM) an radioaktiv markierter RNA (die Markierung erfolgte durch Einbau von α-[32P]-ATP (0,1 μCi/μl; 100 nM) während der T7-Transkription) mit steigenden Konzentrationen (1 nM bis 300 nM) an Protein für 20 min bei RT inkubiert. Als Puffer diente dabei, soweit nicht anders erwähnt, der 1 × Selektionspuffer B (1 × PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM Na2HPO4, 15 mM KH2PO4); 3 mM MgCl2; pH 7,4). Eine Nitrozellulosemembran wurde 10 min mit Aminohexansäure-Puffer (20% Methanol; 40 mM Aminohexansäure (C6H13NO2)) vorbehandelt, in eine 96-Napf-Dot-Blot-Apparatur (Schleicher & Schüll) eingespannt und unter Vakuum zweimal mit 200 μl 1 × Selektionspuffer B gewaschen.The study of aptamer-protein interactions and the determination of dissociation constants (Kd values) were performed using filter binding studies. A constant amount (<1 nM) of radioactively labeled RNA (labeled by incorporation of α- [ 32 P] -ATP (0.1 μCi / μl, 100 nM) during T7 transcription) was used with increasing concentrations ( 1 nM to 300 nM) to protein for 20 min at RT. Unless otherwise stated, the buffer used was the 1 × selection buffer B (1 × PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl, 6.5 mM Na 2 HPO 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ), 3
Die Reaktionsansätze wurden über die Nitrozellulosemembran filtriert. An das Protein bindende RNA-Moleküle wurden auf der Membran zurück gehalten. Nicht-bindende RNA-Moleküle wurden durch viermaliges Waschen mit 1 × Selektionspuffer B entfernt. Die Nitrozellulosemembran wurde getrocknet und die auf der Membran verbliebenen Mengen an radioaktiv markierten Substanzen mit Hilfe eines Phosphorimagers (BioRad) quantifiziert. Die Auswertung der erhaltenen Daten erfolgte unter Verwendung der Software Quantity One® (BioRad). Zur graphischen Darstellung von Bindungskurven wurde das Programm GraphPad Prism® (GraphPad Software, Inc., USA) genutzt. Die Bestimmung der Dissoziationskonstanten (Kd) erfolgte nach einem ”One-Site-Binding”-Modell auf Grundlage der folgenden Gleichung: wobei Bmax den maximal möglichen Anteil gebundener RNA darstellt.The reactions were filtered through the nitrocellulose membrane. Protein binding RNA molecules were retained on the membrane. Non-binding RNA molecules were removed by washing four times with 1X Selection Buffer B. The nitrocellulose membrane was dried and the amounts of radioactively labeled substances remaining on the membrane were quantified using a phosphorimager (BioRad). The evaluation of the data obtained was carried out using the software Quantity One ® (BioRad). To graph the binding curves GraphPad Prism ® program (GraphPad Software, Inc., USA) was used. The dissociation constant (K d ) was determined according to a one-site binding model based on the following equation: where B max represents the maximum possible proportion of bound RNA.
Für die vier Aptamere 16-1, 16-2, 16-3 und 16-8 (SEQ ID NO: 15–18) wurde die Bindung an den sIL-6R analysiert. Für das Aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) ist exemplarisch das Ergebnis der Studie in
Anhand der Filterbindungsstudien konnte gezeigt werden, dass alle untersuchten RNA-Aptamere ihr Zielmolekül in Lösung binden konnten und ähnliche Bindungseigenschaften aufwiesen. Die ermittelten zugehörigen Dissoziationskonstanten lagen in etwa im Bereich einer Größenordnung (s. Tabelle 1).Using the filter binding studies it could be shown that all investigated RNA aptamers could bind their target molecule in solution and show similar binding properties. The determined associated dissociation constants were approximately on the order of magnitude (see Table 1).
Tabelle 1: Charakteristika der Aptamere 16-1, 16-2, 16-3 und 16-8. Wiedergegeben sind die Dissoziationskonstanten (Kd) und der Anteil an maximal gebundener RNA, ermittelt in jeweils zwei (16-1, 16-2, 16-8) bzw. zehn (16-3) unabhängigen Filterbindungsstudien.
Das Aptamer 16-3 wies mit einer im Vergleich deutlich niedrigeren Dissoziationskonstante (IQ) eine sehr affine Bindung an den sIL-6R auf. Der maximal an den sIL-6R bindende Anteil an RNA ist für jedes Aptamer in Tabelle 1 angegeben. Da zur Untersuchung der Interaktion zwischen RNA und Protein die RNA in deutlichem Unterschuss vorlag, wird angenommen, dass maximal ein RNA-Molekül pro sIL-6R band.The aptamer 16-3 exhibited a very affinity binding to the sIL-6R with a significantly lower dissociation constant (IQ). The maximum amount of RNA binding to the sIL-6R is given for each aptamer in Table 1. Since the RNA was present in clear deficit to study the interaction between RNA and protein, it is assumed that a maximum of one RNA molecule bound per sIL-6R.
2.2 Analyse von Aptamer-Protein-Interaktionen mittels Gel-Shift 2.2 Analysis of aptamer-protein interactions by gel-shift
Zur weiteren Analyse der spezifischen Aptamer-sIL-6R-Interaktion wurden Gel-Shift-Experimente exemplarisch mit dem Aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) durchgeführt. Dazu wurde das radioaktiv markierte Aptamer 16-3 mit steigenden Mengen an rekombinantem sIL-6R (0 nM–300 nM) in 1 × Selektionspuffer B (1 × PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM Na2HPO4, 15 mM KH2PO4); 3 mM MgCl2; pH 7,4) inkubiert. Die Trennung der Aptamer-Protein-Gemische erfolgte über ein 5%iges natives Polyacrylamid(PAA)-Gel mittels Polyacrylamid-Gelelektrophorese (PAGE). Unter nativen Bedingungen gebildete Aptamer-Protein-Komplexe weisen aufgrund ihrer Größe ein verzögertes Migrationsverhalten im Gel auf. Die Komplexe wandern daher langsamer als die entsprechenden freien RNA-Moleküle und werden dadurch als so genannter „Shift” im Gel detektierbar.For further analysis of the specific aptamer-sIL-6R interaction, gel-shift experiments were carried out by way of example with the aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17). To this end, the radiolabeled aptamer 16-3 was treated with increasing amounts of recombinant sIL-6R (0 nM-300 nM) in 1 × selection buffer B (1 × PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl, 6.5 mM Na 2 HPO 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ); 3 mM MgCl 2 ; pH 7.4). The separation of the aptamer-protein mixtures was carried out via a 5% native polyacrylamide (PAA) gel by means of polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE). Due to their size, aptamer-protein complexes formed under native conditions have a delayed migration behavior in the gel. The complexes therefore migrate more slowly than the corresponding free RNA molecules and are therefore detectable as so-called "shift" in the gel.
Gleiche Mengen (~1 nM) α-[32P]-radiomarkierter RNA wurden mit steigenden Proteinmengen (1 nM–300 nM) in 1 × Selektionspuffer B (s. o.) für 30 min bei RT inkubiert. Die Proben wurden mit 6 × DNA-Probenpuffer (50% (w/v) Saccharose; 1% (w/v) SDS; 0,1% (w/v) Orange G) versetzt und mittels nativer PAGE unter Verwendung eines 5%igen PAA-Gels (1 × TBE (89 mM Tris-HCl, 89 mM Borsäure, 2 mM EDTA); Acrylamid:Bisacrylamid 37,5:1 5% (w/v); TEMED (N,N,N',N'-Tetramethyl-ethylendiamin) 0,1% (v/v); APS (Ammoniumpersulfat) 0,1% (w/v)) analysiert. Die elektrophoretische Trennung erfolgte bei 80 V und 4°C in 1 × TBE. Nach beendeter Elektrophorese wurde das Gel unter Anlegen von Vakuum getrocknet. Die radioaktiven Banden wurden mittels Autoradiographie detektiert.Equal amounts (~ 1 nM) of α- [ 32 P] radiolabelled RNA were incubated with increasing amounts of protein (1 nM-300 nM) in 1 × selection buffer B (see above) for 30 min at RT. Samples were spiked with 6X DNA sample buffer (50% w / v sucrose, 1% w / v SDS, 0.1% w / v Orange G) and purified by native PAGE using a 5% PAA gel (1 × TBE (89 mM Tris-HCl, 89 mM boric acid, 2 mM EDTA); acrylamide: bisacrylamide 37.5: 1 5% (w / v); TEMED (N, N, N ', N 'Tetramethylethylenediamine) 0.1% (v / v); APS (ammonium persulfate) 0.1% (w / v)). The electrophoretic separation was carried out at 80 V and 4 ° C in 1 × TBE. After completion of the electrophoresis, the gel was dried by applying a vacuum. The radioactive bands were detected by autoradiography.
Die spezifische Bindung der RNA an das Targetmolekül verlangsamte das Laufverhalten im Vergleich zum Aptamer allein durch Formation der Aptamer-Protein-Komplexe. Diese Komplexe wurden im Gel als so genannter „Shift” deutlich. Mittels Autoradiographie konnten die resultierenden Banden visualisiert werden (s.
Das Aptamer 16-3 zeigte deutlich eine Interaktion mit dem sIL-6R, da im Gel ein durch die Komplexbildung hervorgerufener ”Shift” zu erkennen war (s.
Um zu zeigen, dass die Wechselwirkung der selektierten RNA-Aptamere spezifisch für das Zielmolekül sIL-6R war, wurde ein Gel-Shift-Experiment unter nativen Bedingungen mit zwei rekombinant-produzierten Kontrollproteinen durchgeführt. Bei diesen Proteinen handelte es sich zum einen um CEACAM1, ein Zelladhäsionsmolekül, welches analog zum sIL-6R einen C-terminalen His-Tag trug. Das andere Protein war Lysozym, ein Enzym, das Polysaccharide prokaryotischer Zellwände spalten kann. Beide Proteine sollten keine Interaktion mit den sIL-6R-spezifischen Ribonukleinsäuren eingehen.To demonstrate that the interaction of the selected RNA aptamers was specific for the target molecule sIL-6R, a gel-shift experiment was performed under native conditions with two recombinantly-produced control proteins. These proteins were, on the one hand, CEACAM1, a cell adhesion molecule which carried a C-terminal His tag analogously to sIL-6R. The other protein was lysozyme, an enzyme that can cleave polysaccharides of prokaryotic cell walls. Both proteins should not interact with the sIL-6R specific ribonucleic acids.
Zur Analyse der Spezifität wurden steigende Mengen (10 nM–300 nM) an CEACAM1 (
Der Nachweis, dass die in ihrem Laufverhalten verzögerte RNA-Bande wirklich auf einer spezifischen Interaktion zwischen Aptamer und sIL-6R zurückzuführen war, erfolgte durch zwei weitere Gel-Shift-Experimente (s.
Zur Identifizierung des vom Aptamer gebundenen Proteins wurden des Weiteren Versuche mit einem spezifischen Anti-His-Antikörper durchgeführt. Da das Targetprotein sIL-6R einen His-Tag trug, konnte der Antikörper das Protein am His-Tag binden. Die Aptamer-Protein-Antikörper-Komplexe wurden im Gel durch einen Supershift deutlich, d. h. eine noch stärker verzögerte Bande im Vergleich zum Aptamer-Protein-Komplex (Spur 4). Der Anti His-Antikörper zeigte keine Interaktion mit dem Aptamer 16-3 allein (
2.3 Kompetitionsstudien2.3 Competition studies
In In-vitro-Kompetitionsstudien wurde die Wechselwirkung zwischen den selektierten RNA-Aptameren und dem sIL-6R in Anwesenheit seiner natürlichen Liganden IL-6 und gp 130 sowie von Hyper-IL-6 untersucht.In in vitro competition studies, the interaction between the selected RNA aptamers and the sIL-6R was investigated in the presence of its natural ligands IL-6 and gp 130 as well as of hyper-IL-6.
2.3.1 Kompetitionsanalyse zwischen Aptamer 16-3 und Interleukin-6 (IL-6)2.3.1 Competition analysis between aptamer 16-3 and interleukin-6 (IL-6)
Die Fähigkeit des Aptamers 16-3 (SEQ ID NO: 17), mit dem natürlichen Liganden des sIL-6R, dem Interleukin 6, um eine Bindungsstelle kompetieren zu können, wurde in Filterbindungsstudien, die wie oben beschrieben durchgeführt wurden, analysiert (
In den Filterbindungsstudien wurde die Wechselwirkung des sIL-6R mit dem Aptamer 16-3 in An- bzw. Abwesenheit des Liganden IL-6 untersucht. Zur Bestimmung der prozentualen RNA-Bindung wurde eine definierte Menge an Aptamer 16-3 (125%) auf die Nitrozellulosemembran aufgetragen (
Der Befund, dass zwischen dem Aptamer 16-3 und IL-6 keine Kompetition stattfand, wurde mit Gel-Shift-Assays überprüft. Dazu wurde das Aptamer (< 1 nM) mit dem sIL-6R (75 nM) inkubiert. Den Bindungsansätzen wurden steigende Mengen des Liganden IL-6 (0–150 nM) als Kompetitor zugesetzt. Die Trennung der Aptamer-Protein-Komplexe erfolgte im nativen PAA-Gel (s. o.).
In einem zweiten Gel-Shift-Experiment wurde die Konzentration an IL-6 auf 1,5 μM erhöht. Auch diese hohe Liganden-Konzentration hatte keinen Einfluss auf die Aptamerbindung.In a second gel shift experiment, the concentration of IL-6 was increased to 1.5 μM. Also, this high ligand concentration had no influence on the aptamer bond.
2.3.2 Interaktion des Aptamers 16-3 mit Hyper-IL-6 (H-IL-6) und sgp130Fc2.3.2 Interaction of aptamer 16-3 with hyper-IL-6 (H-IL-6) and sgp130Fc
Eine mögliche Kompetition zwischen IL-6 und Aptamer wurde darüber hinaus anhand der Analyse der Interaktion zwischen Aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) und Hyper-IL-6 (s.
Des Weiteren wurde der Einfluss der Aptamerbindung auf die Interaktion zwischen Hyper-IL 6 und sgp130Fc untersucht. Hyper-IL-6 als aktive Form des IL-6/sIL-6R-Komplexes bindet neben gp130 auch dessen alternativ gespleißte, lösliche Form sgp130. Durch genetische Fusion dieses Proteins mit dem konstanten Teil eines IgG1-Antikörpers wurde eine stark aktive Form dieser Rezeptoruntereinheit geschaffen: sgp130Fc (
Ein Gel-Shift-Experiment wurde zur Untersuchung der Interaktion zwischen Hyper IL 6 und dem Aptamer 16-3 eingesetzt. Nach Inkubation von Hyper-IL-6 mit radioaktiv markiertem Aptamer und elektrophoretischer Trennung mittels nativer PAGE konnten die Banden mittels Autoradiographie detektiert werden (
In einem weiteren Reaktionsansatz wurde die Bindung des Aptamers an einen Komplex aus Hyper-IL-6 und sgp130Fc nachgewiesen (
In Filterbindungsstudien konnte eine zum sIL-6R vergleichbar affine Interaktion zwischen dem Aptamer 16-3 und Hyper-IL-6 bestätigt werden.In filter binding studies, a similar affinity for sIL-6R between aptamer 16-3 and hyper-IL-6 was confirmed.
3. Untersuchung der Bindungsaktivität von RNA-Aptamer-Fragmenten3. Investigation of the binding activity of RNA aptamer fragments
Basierend auf Sekundärstrukturvorhersagen unter Anwendung des Programms mfold web server (
Zunächst wurde das Aptamer 16-3 zu einem 19mer (16-3_A; SEQ ID NO: 19) verkürzt, welches nur die konservierte, G-reiche Region des Aptamers behielt. Die verkürzte RNA 16-3_B (47 nt; SEQ ID NO: 20) beinhaltete zusätzlich zur G-reichen Region den stabilisierenden, doppelsträngigen Bereich bestehend aus neun Basenpaaren. Die dritte verkürzte RNA, das 63mer 16-3_C (SEQ ID NO: 20) war durch das Fehlen der konstanten Primerbereiche der ursprünglichen Sequenz charakterisiert (die Sequenz enthielt am 5'-Ende des randomisierten Bereiches von 60 Nukleotiden Länge drei zusätzliche G-Nukleotide).First, aptamer 16-3 was truncated to a 19mer (16-3_A; SEQ ID NO: 19) which retained only the conserved, G-rich region of the aptamer. The truncated RNA 16-3_B (47 nt; SEQ ID NO: 20) contained, in addition to the G-rich region, the stabilizing, double-stranded region consisting of nine base pairs. The third truncated RNA, the 63mer 16-3_C (SEQ ID NO: 20), was characterized by the absence of the constant primer regions of the original sequence (the sequence contained three additional G nucleotides at the 5 'end of the randomized region of 60 nucleotides in length). ,
Zur Analyse der Bindungseigenschaften dieser verkürzten RNA-Moleküle wurden Filterbindungsstudien, wie oben beschrieben, durchgeführt (s. Fig.
Für die Variante 16-3_B konnte ein Kd Wert von etwa 26,4 nM (Tabelle 2) ermittelt werden. Trotz einer Verkürzung um 59 Nukleotide lag die Affinität des 47mers 16-3_B im Bereich des ”Wildtyp”-Aptamers. Dies deutliche Verkürzung hatte somit keinen Einfluss auf die Affinität zum Rezeptor. Sogar die auf die G-reiche Region reduzierte Variante 16-3_A, welche lediglich aus 19 Nukleotiden bestand, konnte das Protein binden, jedoch mit reduzierter Bindungsaffinität (Kd ~446 nM) im Vergleich zu 16-3. Auch das Fehlen der Primerregionen in 16 3_C schwächte die Affinität zum Zielprotein (Kd ~117 nM) ab. Die angegebenen Werte für die Aptamervarianten 16 3_A und 16-3_C sind hier jedoch lediglich als Richtwerte zu sehen, da der zur genauen Kd-Bestimmung notwendige Sättigungsbereich der RNA-Protein-Interaktion bei einer maximalen sIL-6R-Konzentration von 300 nM nicht vollständig erreicht werden konnte.For variant 16-3_B a K d value of about 26.4 nM (Table 2) could be determined. Despite a shortening of 59 nucleotides, the affinity of the 47mer 16-3_B was in the range of the "wild-type" aptamer. This significant shortening thus had no influence on the affinity for the receptor. Even the variant 16-3_A reduced to the G-rich region, which only consisted of 19 nucleotides, could bind the protein, but with reduced binding affinity (Kd ~ 446 nM) compared to 16-3. The absence of the primer regions in 16 3_C also weakened the affinity for the target protein (Kd ~ 117 nM). The values given for the aptamer variants 16 3_A and 16-3_C are only indicative, however, since the saturation range of the RNA-protein interaction required for the exact K d determination is not complete at a maximum sIL-6R concentration of 300 nM could be achieved.
Tabelle 2 Kd-Werte und Anteile maximaler Bindung (Bmax) des Aptamers 16-3 und verkürzter Varianten an sIL-6R ermittelt in Filterbindungsstudien. Mittelwerte und Standardabweichungen wurden aus mindestens drei voneinander unabhängigen Messungen berechnet.
Mit dem Aptamers 16-3_B wurden in weiteren Versuchen Mutationsanalysen durchgeführt, um festzustellen, ob die im Konsensusmotiv der Aptamere auffällig häufigen Guaninbasen möglicherweise die RNA-Moleküle stabilisierende G-Quadruplex-Strukturen ausbilden konnten. Bei den Studien wurden wichtige, eventuell am G-Quartett beteiligte Guaninbasen durch Uracil ersetzt. Innerhalb des Konsensusmotivs der selektierten RNA-Aptamere existierten fünf potentielle GG-Paare. Sofern die G-reiche Region tatsächlich zur Ausbildung von G-Quartetten befähigt wäre, dürften vier der fünf G-Dupletten für die Bindung unentbehrlich sein.In further experiments, mutation analyzes were carried out with the Aptamers 16-3_B to determine whether the guanine bases, which are conspicuously common in the consensus motif of aptamers, could possibly form the G-quadruplex structures stabilizing RNA molecules. The studies replaced important guanine bases possibly involved in the G-quartet with uracil. Within the consensus motif of the selected RNA aptamers, there were five potential GG pairs. If the G-rich region were indeed capable of forming G-quartets, four of the five G-doublets would be indispensable for binding.
Ausgehend vom 47mer 16-3_B (SEQ ID NO: 20), das neben der konservierten G-reichen Region durch einen möglicherweise stabilisierenden, doppelsträngigen Stamm charakterisiert war (s.
Eine Mutation innerhalb der an der Quadruplex-Formation beteiligten GG-Paare sollte zum Verlust der Bindung an das Protein Hyper-IL-6 führen. Die Mutationsanalysen erfolgten in Form von Filterbindungsstudien, wie oben beschrieben. Die Bindung der verkürzten Varianten wurde jeweils mit dem bindenden Anteil des Aptamers 16-3 verglichen. Das Ergebnis der Analyse ist
Die Aptamere 16-3 und 16-3_B ähnelten einander in ihrem starken Bindungsverhalten gegenüber Hyper-IL-6. Im Verglich dazu führte der Austausch definierter Guaninreste innerhalb der drei Mutanten 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 und 16-3_B_M5 zu einem Funktionsverlust. Die Fähigkeit, mit Hyper-IL-6 zu interagieren, war deutlich reduziert. Die Mutante 16-3_B_M1 war durch eine stark verringerte Bindung charakterisiert. 16-3_B_M2 dagegen schien unbeeinflusst von dem Basenaustausch zu sein und zeigte eine vergleichbare bzw. sogar bessere Bindung an Hyper-IL-6.The aptamers 16-3 and 16-3_B resembled each other in their strong binding behavior towards hyper-IL-6. In comparison, the exchange of defined guanine residues within the three mutants 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 and 16-3_B_M5 led to a loss of function. The ability to interact with Hyper-IL-6 was significantly reduced. The mutant 16-3_B_M1 was characterized by a greatly reduced binding. 16-3_B_M2, on the other hand, appeared to be unaffected by base exchange and showed comparable or even better binding to hyper-IL-6.
Die Ergebnisse der Mutationsanalysen stehen im Einklang mit der Annahme einer möglichen Ausbildung einer G-Quadruplex-Struktur. Der Funktionsverlust der vier Mutanten 16-3_B_M1, 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 und 16-3_B_M5 weist daraufhin, dass die Guaninreste 15, 21, 27 und 32 des Aptamers 16-3_B für die Aptamerbindung essentiell und vielleicht in die Ausbildung von G-Quartetten involviert sind.The results of the mutation analyzes are consistent with the assumption of possible formation of a G-quadruplex structure. The loss of function of the four mutants 16-3_B_M1, 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 and 16-3_B_M5 indicates that the guanine residues 15, 21, 27 and 32 of the aptamer 16-3_B are essential for the aptamer bond and perhaps in the formation of G Quartets are involved.
Zur Überprüfung dieses Ergebnisses erfolgte die Analyse der Interaktionen zwischen Hyper-IL-6 und den Aptamer-Varianten in einem Gel-Shift-Assay (
4. Bindung fluoreszenzmarkierter Aptamere an IL-6R-tragende Zellen4. Binding of fluorescently labeled aptamers to IL-6R bearing cells
Mit Hilfe der Durchflusszytometrie wurde die Bindung der sIL-6R-spezifischen Aptamere 16-3 und 16-3_B an den nativen IL-6R untersucht. Als Kontrolle dienten der unselektierte RNA-Pool R1 und die nicht-bindende Variante 16-3_B_M5 (s. o.). Hierzu wurde die Wechselwirkung der fluoreszenzmarkierten RNAs mit den beiden Zelllinien BAF/gp130 und BAF/gp130/IL6R/TNF untersucht. Die Zelllinien BAF/gp130 und BAF/gp130/IL6R/TNF waren abgeleitet von der murinen Prä-B-Zelllinie BAF/3, einer immortalisierten, dem Knochenmark entstammenden Pro-B-Zelllinie, deren Wachstum und Proliferation von der Anwesenheit des Zytokins IL-3 abhängig ist. Das Wachstum der hier verwendeten BAF/3-Zellen war von IL-6 abhängig. Zellen dieser Zelllinie wurden mit cDNA für gp130 (BAF/gp130) bzw. den cDNAs für gp130, TNF und IL-6R (BAF/gp130/IL6R/TNF) stabil transfiziert. Die BAF/gp130/IL-6R/TNF-Zellen waren neben der Produktion von gp130 und dem IL-6R auch zur Produktion des TNF befähigt, was in Zusammenhang mit den folgenden Aptameruntersuchungen jedoch nicht essentiell war.Using flow cytometry, the binding of the sIL-6R-specific aptamers 16-3 and 16-3_B to the native IL-6R was investigated. The unselected RNA pool R1 and the non-binding variant 16-3_B_M5 (see above) were used as controls. For this purpose, the interaction of fluorescence-labeled RNAs with the two cell lines BAF / gp130 and BAF / gp130 / IL6R / TNF was investigated. The cell lines BAF / gp130 and BAF / gp130 / IL6R / TNF were derived from the murine pre-B cell line BAF / 3, an immortalized, bone marrow-derived pro-B cell line whose growth and proliferation were dependent on the presence of the cytokine IL- 3 is dependent. The growth of the BAF / 3 cells used here was dependent on IL-6. Cells of this cell line were stably transfected with cDNA for gp130 (BAF / gp130) or the cDNAs for gp130, TNF and IL-6R (BAF / gp130 / IL6R / TNF). The BAF / gp130 / IL-6R / TNF cells were also able to produce TNF in addition to the production of gp130 and the IL-6R, but this was not essential in the context of subsequent aptamer studies.
Die BAF/gp130- und BAF/gp130/IL-6R/TNF-Zelllinien wurden in 25 cm2-Flaschen kultiviert und im Brutschrank bei 37°C gehalten. Als Kulturmedium diente DMEM (Dulbecco's Modified Eagle Medium 1 ×, Invitrogen), versetzt mit fetalem Kälberserum FKS (10%) und 1 × Pen/Strep (62,5 μg Penicillin G Natriumsalz/ml; 100 μg Streptomycin/ml; 90 μg NaCl/ml in aqua dest.). Den BAF/gp130-Zellen wurde zusätzlich Hyper IL 6 (10 ng/ml) zugesetzt, den BAF/gp130/IL-6R/TNF-Zellen zusätzlich das Zytokin IL 6 (10 ng/ml) und das Antibiotikum Puromycin (12 μg/ml). Als Kontrolle wurde das Wachstum der Zellen auch in Abwesenheit der Zytokine beobachtet, da ohne diese Stimuli ein Zellwachstum nicht möglich war. The BAF / gp130 and BAF / gp130 / IL-6R / TNF cell lines were cultured in 25 cm 2 bottles and kept in the incubator at 37 ° C. The culture medium used was DMEM (Dulbecco's Modified
Das Vorhandensein des Interleukin 6-Rezeptors auf der Oberfläche der BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen wurde unter Einsatz eines murinen monoklonalen IL-6R-spezifischen IgG1-Antikörpers kontrolliert (nicht dargestellt).The presence of the
500.000 BAF/gp130-Zellen bzw. IL-6R-tragende BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen wurden zweimal mit 500 μl 1 × Selektionspuffer B (s. o.) gewaschen, in 350 μl des gleichen Puffers resuspendiert und mit 8–10 pmol der zu untersuchenden, fluoreszenzmarkierten RNA (Fluorophor: Alexa Fluor® 488 C5-Maleimid, Invitrogen) für 5 min bei RT inkubiert. Zur Abtrennung ungebundener RNA-Moleküle folgte eine Zentrifugation der Zellen bei 500 g für 5 min. Das Pellet wurde zweimal mit 500 μl 1 × Selektionspuffer B gewaschen. Nach Resuspension in 350 μl 1 × Selektionspuffer B wurde die Aptamerbindung am Durchflusszytometer durch Messung von jeweils 10.000 Zellen analysiert.500,000 BAF / gp130 cells or IL-6R-bearing BAF / gp130 / IL6R / TNF cells were washed twice with 500 μl of 1 × selection buffer B (see above), resuspended in 350 μl of the same buffer and incubated with 8-10 pmol of to be examined, fluorescently labeled RNA (fluorophore: Alexa Fluor ® 488 C5 maleimide, Invitrogen) incubated for 5 min at RT. Separation of unbound RNA molecules was followed by centrifugation of the cells at 500 g for 5 min. The pellet was washed twice with 500 μl of 1X Selection Buffer B. After resuspension in 350 μl of 1 × selection buffer B, the aptamer binding was analyzed on the flow cytometer by measuring 10,000 cells each.
Für die AlexaFluor® 488-markierten Aptamere 16-3 und 16-3_B konnte eine Wechselwirkung mit den IL-6R-tragenden BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen nachgewiesen werden, da es zu einer Verschiebung der Fluoreszenzintensität kam. Die Kontroll-RNAs Pool R1 und 16 3_B_M5 zeigten keine Bindung an die BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen. Die Tatsache, dass keine der markierten Nukleinsäuren eine unspezifische Bindung an die IL-6R-defizienten BAF/gp 130 Zellen zeigte, bestätigte, dass die Aptamere ausschließlich an die Oberfläche der BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen banden.For the AlexaFluor 488-labeled aptamers ® 16-3 and 16-3_B interaction with the IL6R-bearing BAF / gp130 / IL-6R / TNF cells could be detected, since there was a shift in fluorescence intensity. The control RNAs Pool R1 and 16 3_B_M5 showed no binding to the BAF / gp130 / IL6R / TNF cells. The fact that none of the labeled nucleic acids showed non-specific binding to the IL-6R-deficient BAF / gp 130 cells confirmed that the aptamers bound exclusively to the surface of the BAF / gp130 / IL6R / TNF cells.
5. Kompetition zwischen Aptamer 16-3 und einem Anti-hIL-6R-Antikörper5. Competition between aptamer 16-3 and an anti-hIL-6R antibody
Zur Spezifität der erfindungsgemäßen Aptamere wurden Kompetitionsversuche durchgeführt, wobei eine mögliche Kompetition zwischen den erfindungsgemäßen Aptameren und einem Anti-hIL-6R-Antikörper um die Bindung an den IL-6R mittels Durchflusszytometrie untersucht wurde. Hierzu wurde die Bindung an BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen, die zuvor mit einem spezifischen murinen Anti-hIL-6R-Antikörper und einem sekundären FITC-konjugierten Ziege-anti-Maus-AK inkubiert worden waren, analysiert.For the specificity of the aptamers according to the invention, competition experiments were carried out, whereby a possible competition between the aptamers according to the invention and an anti-hIL-6R antibody for the binding to the IL-6R was investigated by means of flow cytometry. To this end, binding to BAF / gp130 / IL6R / TNF cells previously incubated with a specific murine anti-hIL-6R antibody and a secondary FITC-conjugated goat anti-mouse AK was analyzed.
BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen wurden in 25 cm2-Kulturflaschen kultiviert (s. o). Zur Ernte wurden die Zellen für 5 min bei 500 g und RT zentrifugiert. Der Überstand wurde verworfen, das Pellet in 5 ml DMEM (ohne FKS) aufgenommen und die Zellzahl mit Hilfe einer Neubauer Zählkammer bestimmt. Anschließend wurden je 500.000 BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen einmal mit 500 μl 1 × Selektionspuffer B (s. o) gewaschen, in 250 μl des gleichen Puffers resuspendiert und mit einem hIL-6R-spezifischen murinen Antikörper (2 μg/ml) für 30 min bei 4°C inkubiert. Überschüssiger Antikörper wurde durch Zentrifugation bei 500 g für 5 min abgetrennt. Das Pellet wurde einmal mit 500 μl 1 × Selektionspuffer B gewaschen. Nach Resuspension in 250 μl Puffer folgte die Zugabe eines sekundären FITC-konjugierten Ziege-anti-Maus-Antikörpers (Sigma) und eine Inkubation für 30 min bei 4°C. Nach Entfernen des überschüssigen Antikörpers (AK) wurden die Zellen in geeignete Messröhrchen pipettiert. Die Analyse der Aptamer-Bindung an die BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen erfolgte wie oben beschrieben, wobei das fluoreszenzmarkierte Aptamer 16-3 eingesetzt wurde. Die Fluoreszenzmarkierung der RNA erfolgte hier mit AlexaFluor® 647 (Invitrogen).BAF / gp130 / IL6R / TNF cells were cultured in 25 cm 2 culture flasks (see above). For harvest, the cells were centrifuged for 5 min at 500 g and RT. The supernatant was discarded, the pellet was taken up in 5 ml of DMEM (without FCS) and the cell count determined using a Neubauer counting chamber. Subsequently, 500,000 BAF / gp130 / IL6R / TNF cells were washed once with 500 μl of 1 × selection buffer B (see above), resuspended in 250 μl of the same buffer and with a hIL-6R-specific murine antibody (2 μg / ml ) for 30 min at 4 ° C. Excess antibody was separated by centrifugation at 500 g for 5 min. The pellet was washed once with 500 μl of 1 × Selection Buffer B. Resuspension in 250 μl of buffer was followed by the addition of a secondary FITC-conjugated goat anti-mouse antibody (Sigma) and incubation for 30 minutes at 4 ° C. After removal of the excess antibody (AK), the cells were pipetted into suitable measuring tubes. Analysis of aptamer binding to the BAF / gp130 / IL6R / TNF cells was done as described above using the fluorescently labeled aptamer 16-3. Fluorescent labeling of RNA was here with Alexa Fluor ® 647 (Invitrogen).
Der Anti-hIL-6R-Antikörper in Kombination mit dem sekundären Ziege-anti-Maus-AK blockierte die spezifische Wechselwirkung des Aptamers mit den BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen. Dieses Ergebnis belegt gleichzeitig die spezifische Bindung des Aptamers an den nativen IL-6R auf der Oberfläche von BAF/gp130/IL6R/TNF-Zellen, da der Anti-hIL-6R-Antikörper gegen den IL-6R gerichtet war. Eine unspezifische Bindung an IL-6R-defiziente BAF/gp130-Kontrollzellen wurde nicht beobachtet.The anti-hIL-6R antibody in combination with the goat anti-mouse secondary AK blocked the specific interaction of the aptamer with the BAF / gp130 / IL6R / TNF cells. This result demonstrates simultaneously the specific binding of the aptamer to the native IL-6R on the surface of BAF / gp130 / IL6R / TNF cells, since the anti-hIL-6R antibody was directed against the IL-6R. Non-specific binding to IL-6R-deficient BAF / gp130 control cells was not observed.
Sequenzprotokoll – freier Text und Übersetzung englischer AusdrückeSequence Listing - free text and translation of English terms
- Artificial Sequence = Künstliche SequenzArtificial Sequence = artificial sequence
- consensus sequence = Konsensussequenzconsensus sequence = consensus sequence
- misc_feature = sonstiges Merkmalmisc_feature = other feature
- k is g or u = k ist g oder uk is g or u = k is g or u
- n is any nucleotide, preferably a, c, g or u = n ist ein beliebiges Nukleotid, vorzugsweise a, c, g, oder u n is any nucleotide, preferably a, c, g or u = n is any nucleotide, preferably a, c, g, or u
- h is a, c or u = h ist a, c oder uh is a, c or u = h is a, c or u
- w is a or u = w ist a oder uw is a or u = w is a or u
- RNA aptamer = RNA-AptamerRNA aptamer = RNA aptamer
- randomised region = randomisierter Bereichrandomized region = randomized area
- 3' primer region = 3'-Primer-Bereich3 'primer region = 3' primer region
- 5' primer region = 5'-Primer-Bereich5 'primer region = 5' primer region
- randomised region plus 5' and 3' primer region = randomisierter Bereich plus 5'- und 3'-Primerbereicherandomized region plus 5 'and 3' primer region = randomized area plus 5 'and 3' primer areas
Es folgt ein Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.This is followed by a sequence protocol according to WIPO St. 25. Dieses kann von der amtlichen Veröffentlichungsplattform des DPMA heruntergeladen werden.This can be downloaded from the official publication platform of the DPMA.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 91/19813 [0006] WO 91/19813 [0006]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Tags, T. et al. (1989), Cell, 58, 573–581 [0003] Tags, T. et al. (1989), Cell, 58, 573-581 [0003]
- Mackiewicz, A. et al. (1992) J. Immunol., 149, 2021–2027 [0003] Mackiewicz, A. et al. (1992) J. Immunol., 149, 2021-2027 [0003]
- Scheller und Rose-John, Med. Microbiol. Immunol. (2006), 195, 173–183 [0003] Scheller and Rose-John, Med. Microbiol. Immunol. (2006), 195, 173-183 [0003]
- Rose-John et al., (2006), J. J. Leukocyte Biol. 80, 227–235 [0003] Rose-John et al., (2006), JJ Leukocyte Biol. 80, 227-235 [0003]
- Jones et al. (2001), The FASER Journal 15, 43–57 [0003] Jones et al. (2001), The FASER Journal 15, 43-57 [0003]
- Saito, M. et al. (1992 J. Immunol., 148, 4066–4071 [0003] Saito, M. et al. (1992 J. Immunol., 148, 4066-4071 [0003]
- Hirota, H. et al., (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 92, 4862–4866 [0003] Hirota, H. et al., (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 4862-4866 [0003]
- Osborne et al. (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1, 5–9 [0006] Osborne et al. (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1, 5-9 [0006]
- Ellington und Szostak (1990), Nature 346, 818–822 [0006] Ellington and Szostak (1990), Nature 346, 818-822 [0006]
- Gopinath (2007), Anal. Bioanal. Chem. 387, 171–182 [0006] Gopinath (2007), Anal. Bioanal. Chem. 387, 171-182 [0006]
- Tuerk, C. und L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science, 1990. 249(4968): S. 505–10 [0039] Tuerk, C. and L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science, 1990. 249 (4968): p. 505-10 [0039]
- Fischer, M., et al., I. A bioactive designer cytokine for human hematopoietic progenitor cell expansion. Nat Biotechnol, 1997. 15(2): p. 142–5 [0068] Fischer, M., et al., I. A bioactive cytokine designer for human hematopoietic progenitor cell expansion. Nat Biotechnol, 1997. 15 (2): p. 142-5 [0068]
- Scheller, J., Grötzinger, J., and Rose-John, Stefan, Zytokinsignale über lösliche und membranständige Rezeptoren. Biospektrum, 2007, 13. Jahrgang: S. 250–253 [0069] Scheller, J., Grötzinger, J., and Rose-John, Stefan, cytokine signals via soluble and membranous receptors. Biospektrum, 2007, Volume 13: pp. 250-253 [0069]
- Jostock, T., et al., Soluble gp130 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor transsignaling responses. Eur J Biochem, 2001. 268(1): S. 160–7 [0069] Jostock, T., et al., Soluble gp130 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor trans-signaling responses. Eur J Biochem, 2001. 268 (1): p. 160-7 [0069]
- Version 3.2, Zuker, M., Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Research, 2003. 31(13): p. 3406–3415 [0073] Version 3.2, Zuker, M., Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Research, 2003. 31 (13): p. 3406-3415 [0073]
Claims (12)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910056944 DE102009056944A1 (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor |
PCT/DE2010/001412 WO2011069486A1 (en) | 2009-12-07 | 2010-12-06 | Rna aptamers that specifically bind to the soluble interleukin-6 receptor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910056944 DE102009056944A1 (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009056944A1 true DE102009056944A1 (en) | 2011-06-09 |
Family
ID=43708793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200910056944 Withdrawn DE102009056944A1 (en) | 2009-12-07 | 2009-12-07 | RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009056944A1 (en) |
WO (1) | WO2011069486A1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019813A1 (en) | 1990-06-11 | 1991-12-26 | The University Of Colorado Foundation, Inc. | Nucleic acid ligands |
-
2009
- 2009-12-07 DE DE200910056944 patent/DE102009056944A1/en not_active Withdrawn
-
2010
- 2010-12-06 WO PCT/DE2010/001412 patent/WO2011069486A1/en active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019813A1 (en) | 1990-06-11 | 1991-12-26 | The University Of Colorado Foundation, Inc. | Nucleic acid ligands |
Non-Patent Citations (17)
Title |
---|
Ellington und Szostak (1990), Nature 346, 818-822 |
Fischer, M., et al., I. A bioactive designer cytokine for human hematopoietic progenitor cell expansion. Nat Biotechnol, 1997. 15(2): p. 142-5 |
Gopinath (2007), Anal. Bioanal. Chem. 387, 171-182 |
Hirota, H. et al., (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A, 92, 4862-4866 |
Jones et al. (2001), The FASER Journal 15, 43-57 |
JONES, S.A., HORIUCHI. S., TOPLEY, N., [u.a.]: The soluble interleukin 6 receptor: mechanisms of production and implications in disease, 2001, In: FASEB, Vol. 15, S. 43-58 * |
Jostock, T., et al., Soluble gp130 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor transsignaling responses. Eur J Biochem, 2001. 268(1): S. 160-7 |
Mackiewicz, A. et al. (1992) J. Immunol., 149, 2021-2027 |
Osborne et al. (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1, 5-9 |
Rose-John et al., (2006), J. J. Leukocyte Biol. 80, 227-235 |
Saito, M. et al. (1992 J. Immunol., 148, 4066-4071 |
Scheller und Rose-John, Med. Microbiol. Immunol. (2006), 195, 173-183 |
Scheller, J., Grötzinger, J., and Rose-John, Stefan, Zytokinsignale über lösliche und membranständige Rezeptoren. Biospektrum, 2007, 13. Jahrgang: S. 250-253 |
Tags, T. et al. (1989), Cell, 58, 573-581 |
Tuerk, C. und L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science, 1990. 249(4968): S. 505-10 |
ULRICH, H.: DNA and RNA aptamers as modulators of protein function, 2005 Vol. 1, S. 199-208, Abstract * |
Version 3.2, Zuker, M., Mfold web server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Research, 2003. 31(13): p. 3406-3415 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011069486A1 (en) | 2011-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0934331B1 (en) | Mirror-symmetrical selection and evolution of nucleic acids | |
EP4008784A1 (en) | Guide rna for targeted-editing with functional base sequence added thereto | |
US9044495B2 (en) | Nucleic acid ligands to LL37 | |
WO1999027133A1 (en) | Improved selex procedure and an anti-cd4 aptamer | |
WO2003093504A1 (en) | Method for amplifying nucleic acids | |
US20220251562A1 (en) | Anti-CD3 Aptamers for Use in Cell Targeting and Labeling | |
DE60129809T2 (en) | IN VITRO EVOLUTION OF NUCLEIC ACIDS AND CODED POLYPEPTIDES | |
DE102007041476A1 (en) | Aptamers that bind to a target molecule involved in hemostasis | |
DE69929699T2 (en) | NUCLEIC ACID, WHICH CAN SPECIFICALLY BIND TO A RAS TARGET PROTEIN | |
DE102009056944A1 (en) | RNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor | |
DE69333350T2 (en) | METHOD FOR SELECTION OF NUCLEIC ACIDS BASED ON THEIR STRUCTURE | |
EP2876163B1 (en) | DNA aptamers specifically binding E- and P-Selectins | |
KR20190024894A (en) | Oligonucleotides containing modified nucleosides | |
DE102009056945A1 (en) | DNA aptamers that specifically bind the soluble interleukin-6 receptor | |
WO2020181130A2 (en) | Polynucleotide conjugates and uses thereof | |
US20160289679A1 (en) | Nucleic acid ligands to ll37 | |
US20110092575A1 (en) | Sirna of human osteopontin | |
CA2907636C (en) | Aptamer to il-17 and use thereof | |
WO2017118458A1 (en) | Dna aptamer which binds α6 integrin | |
EP1692284B1 (en) | Anti-apoptotically active apatamers | |
Kim et al. | In vitro selection of DNA aptamers binding to the recombinant human interleukin-6 | |
DE10122847A1 (en) | New nucleic acid that binds to staphylococcal enterotoxin B, useful for treating and diagnosing e.g. septic shock, identified by the SELEX method | |
WO2006027099A2 (en) | Enzyme conjugates with a programmable specificity, which react in a highly specific manner with dna | |
KR20240021235A (en) | Single-stranded RNA purification method | |
CN116981773A (en) | Guide RNA for editing polyadenylation signal sequences of target RNA |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R118 | Application deemed withdrawn due to claim for domestic priority |
Effective date: 20120608 |