DE19727830C2 - Selective adsorbent for binding retroviruses - Google Patents

Selective adsorbent for binding retroviruses

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Description

Die Erfindung betrifft ein selektives Adsorbens zur Bindung von Retroviren, insbesondere von HI-Viren. Anwendungsgebiete der Erfindung sind die Medizin und die pharmazeutische Industrie.The invention relates to a selective adsorbent for binding Retroviruses, especially of HI viruses. Fields of application of Invention are the medicine and the pharmaceutical industry.

Für den Verlauf und die Prognose der HIV-Erkrankung spielt die Viruslast (virus load) eine entscheidende Rolle. Eine deutliche Verringerung der Anzahl der Viruspartikel insbesondere in der ersten Phase der Erkrankung bzw. im Endstadium wäre sinnvoll und wünschenswert.For the course and prognosis of HIV disease plays the Viral load (virus load) plays a crucial role. A significant reduction in the number of virus particles especially in the first phase of the disease or in the End stage would be useful and desirable.

Durch die heute bekannten medikamentösen Kombinationstherapien können effektive Virusabsenkungen bis z. T. unterhalb der Nachweisgrenze erreicht werden. Sie setzen aber eine sehr hohe Compliance des Patienten, vor allem eine hohe Einnahmedisziplin voraus. Es gibt demgegenüber Angaben, daß 30-45% der Betroffenen die Medikamente nicht regelmäßig einnehmen. Daraus erwächst in verstärktem Maß die Gefahr der Entwicklung von Resistenzen. Ein weiteres Problem besteht darin, daß die Betroffenen bereits zu einem Zeitpunkt große Mengen von Medikamenten mit zahlreichen, nicht unerheblichen Nebenwirkungen einnehmen müssen, da sie noch bei subjektivem Wohlbefinden sind. Zu den Nebenwirkungen gehören u. a. Knochenmarksdepressionen, periphere Neuropathien und Pankreatitiden.Through today's drug combination therapies can effective virus subsidence to z. T. below the Detection limit can be achieved. But they set a very high Patient compliance, especially high Intake discipline ahead. On the other hand, there are indications that 30-45% of sufferers do not take the medication regularly taking. This increases to a greater extent the danger of Development of resistance. Another problem exists The fact that those affected are already big at one time Quantities of drugs with numerous, not insignificant Side effects have to take, since they are still subjective Well-being are. The side effects include u. a. Bone marrow depression, peripheral neuropathies and Pancreatitis.

Die Bildung zirkulierender Immunkomplexe (Antigen/Antikörper- Komplexe) stellt einen physiologischen Abwehrmechanismus zur Eliminierung endogener oder exogener Antigene dar. Hierzu werden die zirkulierenden Immunkomplexe an die Subkomponente C1q der ersten Komplementkomponente gebunden und führen im folgenden zur Aktivierung des Komplementsystems und zur Auslösung der Komplementkaskade, wobei durch Freisetzung einer Vielzahl von biologisch aktiven Substanzen der Entzündungsprozeß initiiert wird. The formation of circulating immune complexes (antigen / antibody complexes) represents a physiological defense mechanism for the elimination of endogenous or exogenous antigens. For this purpose, the circulating immune complexes are bound to the subcomponent C1 q of the first complement component and subsequently lead to the activation of the complement system and to trigger the complement cascade in which the inflammatory process is initiated by release of a large number of biologically active substances.

Unter Nutzung dieser biospezifischen Wechselwirkung gelang es, zirkulierende Immunkomplexe aus Körperflüssigkeiten mit einem an einen Träger gebundenen Protein C1q selektiv und spezifisch zu binden. Damit können insbesondere Autoimmunerkrankungen, bei denen Immunkomplexe eine pathogenetische Rolle spielen, wirkungsvoll therapiert werden (DD 241 791).Using this biospecific interaction, it was possible to selectively and specifically bind circulating immune complexes from body fluids to a carrier-bound protein C1 q . Thus, in particular autoimmune diseases in which immune complexes play a pathogenetic role can be effectively treated (DD 241 791).

Es ist ferner bekannt, daß Glykoproteine des HI-Virus, wie gp 41 oder gp 120, mit dem Protein C1q in Wechselwirkung treten können (Stoiber et. al., Molecular Immunology, Vol. 32(1995), S. 371-374).It is also known that glycoproteins of the HI virus, such as gp 41 or gp 120, can interact with the protein C1 q (Stoiber et al., Molecular Immunology, Vol 32 (1995), pp. 371-374 ).

Diese Glykoproteine sind in der Membran des HI-Virus eingebettet und stehen im physiologischen Umfeld primär nicht zur Verfügung, d. h. eine Detektion der Viren läßt sich durch eine Reaktion mit diesen Glykoproteinen nicht erreichen. Verantwortlich hierfür scheinen sterische Hinderungen und/oder geringe Affinitäten zu sein. C1q ist eine Subkomponente der 1. Komplementkomponente, die sich aus den Proteinen C1q, C1r und C1s zusammensetzt. Damit ist die Bindung von HI- und anderen Viren schon aus sterischen Gründen an das C1-Komplex vorliegende C1q nicht möglich.These glycoproteins are embedded in the membrane of the HI virus and are primarily not available in the physiological environment, ie detection of the viruses can not be achieved by a reaction with these glycoproteins. Responsible for this seem to be steric hindrances and / or low affinities. C1 q is a subcomponent of the 1st complement component, which consists of the proteins C1 q , C1 r and C1 s . Thus, the binding of HI and other viruses for steric reasons to C1 complex present C1 q is not possible.

Eine Bindung des in Körperflüssigkeiten in außerordentlich geringer Konzentration [Zahlenangabe liegt vor] vorliegenden freien C1q an HI- oder andere Viren wurde bisher bei entsprechenden AIDS-Patienten nicht nachgewiesen. Es ist lediglich davon auszugehen, daß ein Teil der HI-Viren als Immunkomplex vorliegt und dieser sich in bekannter Art und Weise an das C1q zu binden vermag. Diese Bindung entspricht dem bekannten Stand der Technik, die auch zur Entfernung zirkulierender Immunkomplexe mittels C1q Adsorber genutzt wurde (DD 241 791). Hingegen ist eine direkte Bindung von HI-Viren an in flüssiger Phase und in physiologischer Umgebung befindlichem C1q nicht bekannt. A binding of in body fluids in extremely low concentration [number given before] free C1 q of HI or other viruses has not previously been detected in corresponding AIDS patients. It can only be assumed that a part of the HI viruses is present as an immune complex and that it is able to bind to the C1 q in a known manner. This binding corresponds to the known prior art, which was also used to remove circulating immune complexes by means of C1 q adsorber (DD 241 791). On the other hand, direct binding of HI viruses to liquid phase and physiological environment C1 q is unknown.

Sie liegen gewöhnlicherweise nicht als Immunkomplex vor, so daß a priori auch keine Bindung an C1q zu erwarten ist.They are usually not present as an immune complex, so that a priori, no binding to C1 q is to be expected.

Ziel der Erfindung ist die Bekämpfung von retroviral bedingten Erkrankungen, insbesondere von AIDS. Die Aufgabe besteht darin, Retroviren, insbesondere HI-Viren durch extrakorporale Immunadsorption aus Körperflüssigkeiten zu entfernen und weiterhin Retroviren insbesondere HI-Viren in vitro und/oder in vivo an eine feste Phase (Träger) zu binden, wobei die feste Phase sterilisierbar, biokompatibel, mikrobiell schwer angreifbar und stabil sein soll.The aim of the invention is the control of retroviral-related Diseases, especially AIDS. The task is to Retroviruses, especially HI viruses by extracorporeal To remove immunoadsorption from body fluids and furthermore retroviruses, in particular HI viruses in vitro and / or in vivo to bind to a solid phase (carrier), wherein the solid Phase sterilizable, biocompatible, microbial heavy should be vulnerable and stable.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich HI-Viren in einer hohen Affinität und Selektivität an immobilisiertes C1q binden. Auf der Grundlage dieses Befundes wird die Aufgabe der Erfindung mittels eines Adsorbens gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 realisiert.Surprisingly, it has been found that HI viruses bind to immobilized C1 q in a high affinity and selectivity. On the basis of this finding, the object of the invention by means of an adsorbent according to claims 1 to 10 is realized.

Erfindungsgemäß wird C1q - als natürlicher biologischer Ligand - an ein aminiertes Polyhydroxymethacrylat über Glutaraldehyd kovalent gekoppelt und dieses trägergebundene C1q wird zur Bindung und Entfernung von Retroviren, insbesondere HI-Viren und Retrovirus-haltigen, insbesondere HI-Virus-haltigen Immunkomplexen aus Körperflüssigkeiten eingesetzt.According to the invention, C1 q - as a natural biological ligand - is covalently coupled to an aminated polyhydroxymethacrylate via glutaraldehyde and this carrier-bound C1 q is used for binding and removing retroviruses, in particular HI viruses and retrovirus-containing, in particular HIV virus-containing immune complexes from body fluids ,

Das erfindungsgemäße Adsorbens erlaubt bei ein- bis mehrmaliger Anwendung eine nahezu vollständige Entfernung von Retroviren aus Körperflüssigkeiten und trägt damit wesentlich zur erfolgreichen Behandlung von retroviralen Erkrankungen wie AIDS bei.The adsorbent of the invention allows one to several times Apply almost complete removal of retroviruses Body fluids and thus contributes significantly to the successful Treatment of retroviral diseases such as AIDS.

Die Behandlung mit einem, auf oben beschriebenen Prinzip beruhenden extrakorporalen Verfahren ist nahezu nebenwirkungsfrei und eine sinnvolle Ergänzung bzw. Alternative zur medikamentösen Therapie.The treatment with a principle described above based extracorporeal procedure is almost without side effects and a meaningful supplement or Alternative to drug therapy.

Beispiel 1example 1

Die C1q-beschichtete Matrix (2 ml) wird in eine Chromatographiesäule (Durchmesser: 20 mm) gefüllt und mit 20 ml RPMI 1640-Medium, 20 mM EDTA enthaltend, gespült. Anschließend werden 1 ml Zellkulturüberstände der T-Zellinie HIV 1/LAI mit 107-108 RNA-Kopien/ml auf die Säule aufgetragen und 10 min inkubiert. Danach wird mit 3 ml und 10 ml des oben genannten Puffer eluiert und in den Fraktionen die Menge der Viruspartikel durch Auffangen der Eluate und Messung der RNA- Kopien/ml mit dem AMPLICOR HIV MonitorTM-Assay bestimmt. Die Bindungsrate wird durch den Vergleich mit der aufgetragenen Probe ermittelt.The C1 q -coated matrix (2 mL) in a chromatography column (diameter: 20 mm) and containing, rinsed with 20 ml RPMI 1640 medium containing 20 mM EDTA. Subsequently, 1 ml of cell culture supernatants of the T cell line HIV 1 / LAI with 10 7 -10 8 RNA copies / ml are applied to the column and incubated for 10 min. The mixture is then eluted with 3 ml and 10 ml of the abovementioned buffer, and in the fractions the amount of virus particles is determined by collecting the eluates and measuring the RNA copies / ml with the AMPLICOR HIV Monitor Assay. The binding rate is determined by comparison with the applied sample.

Beispiel 2Example 2

Wie im Beispiel 1 beschrieben, wird eine 2 ml C1q- beschichtete Matrix enthaltende Chromatographiesäule mit 20 ml RPMI 1640-Medium, 20 mM EDTA enthaltend, gespült. Anschließend werden 1 ml Zellkulturüberstände der T-Zelllinie HIV 1/LAI mit 104-105 RNA-Kopien/ml auf die Säule aufgetragen und 10 min inkubiert. Danach wird wie im Beispiel 1 weiter verfahren.As described in Example 1, a chromatography column containing 2 ml of C1q -coated matrix is rinsed with 20 ml of RPMI 1640 medium containing 20 mM EDTA. Subsequently, 1 ml cell culture supernatants of the T cell line HIV 1 / LAI with 10 4 -10 5 RNA copies / ml are applied to the column and incubated for 10 min. Thereafter, proceed as in Example 1 on.

Beispiel 3Example 3

Wie im Beispiel 1 und 2 beschrieben, wird eine 2 ml C1q- beschichtete Matrix enthaltende Chromatographiesäule mit 20 ml RPMI 1640-Medium gespült. Auf diese Säule wird 1 ml Serum bzw. Heparinplasma eines HIV-infizierten Patienten mit 12×103 RNA-Kopien/ml bzw. 15×103 RNA-Kopien/ml aufgetragen und 10 min inkubiert. Anschließend wird zunächst mit 3 ml und anschließend mit 10 ml RPMI 1640-Medium eluiert und jeweils aus einem Aliquot die Menge der Viruspartikel durch Messung der RNA-Kopien/ml mit dem AMPLICOR HIV MonitorTM-Assay bestimmt. Die Bindungsrate wird durch den Vergleich mit der aufgetragenen Probe ermittelt.As described in Examples 1 and 2, a chromatography column containing 2 ml of C1q -coated matrix is rinsed with 20 ml of RPMI 1640 medium. On this column, 1 ml of serum or heparin plasma of an HIV-infected patient with 12 × 10 3 RNA copies / ml or 15 × 10 3 RNA copies / ml applied and incubated for 10 min. The mixture is then eluted first with 3 ml and then with 10 ml of RPMI 1640 medium and the amount of virus particles is determined in each case from an aliquot by measuring the RNA copies / ml with the AMPLICOR HIV Monitor Assay. The binding rate is determined by comparison with the applied sample.

In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele 1-3 zusammengefaßt:
Table 1 summarizes the results of Working Examples 1-3.

Tabelle 1Table 1

Beispiel 4Example 4

Die C1q-beschichtete Matrix (2 ml) wird in eine Chromatographiesäule (Durchmesser: 20 mm) gefüllt und mit 20 ml D.A.L.I.-Primerlösung (ACDA im Verhältnis 1 : 20 enthaltend) gespült. Anschließend werden 0,5 ml EDTA-Plasma eines HIV- infizierten Patienten mit 40×103 RNA-Kopien/ml aufgetragen und 10 min inkubiert. Danach wird mit 3 ml und 10 ml isotoner NaCl-Lösung eluiert und in den Fraktionen die Menge der Viruspartikel durch Auffangen der Eluate und Messung der RNA- Kopien/ml mit dem AMPLICOR IIIV MonitorTM-Assay bestimmt. Die Bindungsrate wird durch den Vergleich mit der aufgetragenen Probe ermittelt.The C1 q -coated matrix (2 mL) in a chromatography column (diameter: 20 mm) filled with 20 ml DALI primer solution (ACDA in the ratio 1: 20 containing) rinsed. Subsequently, 0.5 ml of EDTA plasma from an HIV-infected patient is applied at 40 × 10 3 RNA copies / ml and incubated for 10 minutes. Thereafter, it is eluted with 3 ml and 10 ml of isotonic NaCl solution, and in the fractions the amount of virus particles is determined by collecting the eluates and measuring the RNA copies / ml with the AMPLICOR IIIV Monitor Assay. The binding rate is determined by comparison with the applied sample.

Der gleiche Versuch wird in identischer Weise durchgeführt mit dem unterschied, daß das Patientenplasma mit C1q in einer Konzentration vorinkubiert wird, die der Beschichtung der festen Phase entspricht.The same experiment is carried out identically except that the patient plasma is preincubated with C1 q at a concentration corresponding to the coating of the solid phase.

Probesample Bindungsrate (%)Binding rate (%) EDTA-PlasmaEDTA plasma 96,896.8 EDTA-Plasma plus C1q EDTA plasma plus C1 q 93,693.6

Die gemessene Differenz liegt dabei innerhalb der Schwankungsbreite der PCR-Methode.The measured difference lies within the Fluctuation of the PCR method.

Im Ergebnis der beschriebenen Versuche ist davon auszugehen, daß freies Virus bzw. virushaltige Immunkomplexe besser an festphasengebundenes C1q als an frei im Serum befindliches C1q binden. Ursache dafür ist die durch die Kopplung an die feste Phase vermutlich erreichte bessere Zugänglichkeit der CLR- Region des C1q, die die Bindungsregion für das Virus darstellt.As a result of the experiments described it can be assumed that free virus or virus-containing immune complexes bind better to solid-phase-bound C1 q than to free C1 q . The reason for this is probably the improved accessibility of the CLR region of C1 q , which is the binding region for the virus, due to the coupling to the solid phase.

Claims (14)

1. Selektives Adsorbens zur Bindung von Retroviren, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein C1q an feste Träger gebunden wird, und daß nach Bindung der Retroviren an das Protein C1q der festen Phase durch Behandlung mit der Körperflüssigkeit und Abtrennung der festen Phase, eine Regenerierung der festen Phase durch Behandlung mit nicht denaturierenden Medien und Wiederverwendung derselben erfolgt.1. A selective adsorbent for binding retroviruses, characterized in that the protein C1 q is bound to solid supports, and that after binding of the retroviruses to the protein C1 q of the solid phase by treatment with the body fluid and separation of the solid phase, a regeneration the solid phase by treatment with non-denaturing media and reuse thereof. 2. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Retroviren HI-Viren sind.2. Selective adsorbent according to claim 1, characterized characterized in that the retroviruses are HI viruses. 3. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Körperflüssigkeit Blut, Plasma oder Serum eingesetzt werden.3. Selective adsorbent according to claim 1 and 2, characterized marked records that as body fluid blood, plasma or serum be used. 4. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das für die Immobilisierung eingesetzte C1q humanen oder tierischen Ursprungs ist.4. Selective adsorbent according to claim 1 to 3, characterized in that the used for the immobilization C1 q is of human or animal origin. 5. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das für die Immobilisierung eingesetzte C1q rekombinanten Ursprungs ist.5. Selective adsorbent according to claim 1 to 3, characterized marked characterized in that the used for the immobilization C1 q is recombinant origin. 6. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht denaturierenden Medien gepufferte Lösungen hoher Ionenstärke, chaotropische Reagenzien oder aber stark saure bzw. alkalische Lösungen sind.6. Selective adsorbent according to claim 1 to 5, characterized characterized in that the non-denaturing media are buffered High ionic strength solutions, chaotropic reagents or else strongly acidic or alkaline solutions are. 7. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten festen Phasen aus sphärischen, flächenförmigen oder faserförmigen Formkörpern bestehen oder aber als dünne schichten, Filme oder Lacke auf anderen Trägern aufgebracht sind.7. Selective adsorbent according to claim 1 to 6, characterized characterized in that the solid phases used spherical, sheet-like or fibrous shaped bodies exist or as thin layers, films or paints other carriers are applied. 8. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper durch Packung, Verweben, Sinterung oder durch Bindemittel zu vorzugsweise flächenförmigen Trägermaterialien oder Kolonnenpackungen zusammengestellt sind. 8. Selective adsorbent according to claim 1 to 7, characterized characterized in that the shaped bodies are packaged, woven, Sintering or by binder to preferably sheet-like Support materials or column packs are put together.   9. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als feste Träger organische Polymere, anorganische Polymere oder natürliche Polymere verwendet werden.9. Selective adsorbent according to claim 1 to 8, characterized characterized in that solid polymers are organic polymers, inorganic polymers or natural polymers are used. 10. Selektives Adsorbens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Polymere sphärische Polyhydroxyethyl­ methacrylate zum Einsatz gelangen, deren Partikelgröße 10-1000 µm beträgt und deren Porosität < 10 nm ist.10. Selective adsorbent according to claim 9, characterized in that that as organic polymers spherical polyhydroxyethyl methacrylates are used whose particle size 10-1000 is μm and whose porosity is <10 nm. 11. Selektives Adsorbens nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die natürlichen Polymere Zelluloseträger sind, deren Partikelgröße 10-1000 µm beträgt und deren Porosität < 10 nm ist.11. Selective adsorbent according to claim 9, characterized marked records that the natural polymers are cellulose carriers, whose particle size is 10-1000 microns and their porosity < 10 nm. 12. Selektives Adsorbens nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die anorganischen Polymere siliziumdioxidhaltige Trägermaterialien sind.12. Selective adsorbent according to claim 9, characterized gekenn indicates that the inorganic polymers contain silicon dioxide Support materials are. 13. Selektives Adsorbens nach Anspruch 1 bis 7 und/oder 8 und 9-10, dadurch gekennzeichnet, daß als Brückenverbindungen homo- oder heterobifunktionelle Reagenzien und andere Verbindungen mit und ohne Spacer eingesetzt werden.13. A selective adsorbent according to claim 1 to 7 and / or 8 and 9-10, characterized in that as bridge compounds homo- or heterobifunctional reagents and other compounds with and used without a spacer. 14. Selektives Adsorbens nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als andere Verbindungen Epichlorhydrin, CNBr oder Carbodiimide eingesetzt werden.14. Selective adsorbent according to claim 13, characterized marked records that as other compounds epichlorohydrin, CNBr or Carbodiimides are used.
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