WO2011069486A1 - Rna aptamers that specifically bind to the soluble interleukin-6 receptor - Google Patents

Rna aptamers that specifically bind to the soluble interleukin-6 receptor Download PDF

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WO2011069486A1
WO2011069486A1 PCT/DE2010/001412 DE2010001412W WO2011069486A1 WO 2011069486 A1 WO2011069486 A1 WO 2011069486A1 DE 2010001412 W DE2010001412 W DE 2010001412W WO 2011069486 A1 WO2011069486 A1 WO 2011069486A1
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aptamer
rna
binding
sil
rna aptamer
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PCT/DE2010/001412
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Ulrich Hahn
Stefan Rose-John
Cindy Meyer
Tijana Zivkovic
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Universität Hamburg
Christian-Albrechts-Universität Zu Kiel
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    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/115Aptamers, 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C12N2310/3212'-O-R Modification
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    • C12N2310/30Chemical structure
    • C12N2310/32Chemical structure of the sugar
    • C12N2310/3222'-R Modification

Definitions

  • the invention relates to aptamers which specifically bind a target molecule.
  • cytokine interleukin-6 IL-6
  • IL-6 interleukin-6
  • Cytokine IL-6 is known to be involved in a variety of diseases, e.g. inflammatory autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis.
  • inflammatory autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis.
  • membrane-bound cytokine receptors soluble forms also exist which consist of the extracellular domains of the membrane-like forms and also possess the ability to bind ligand, albeit at a reduced affinity to the membrane-like form. Soluble receptors can neutralize ligands, for example, by their comparatively high concentration and act in this way
  • soluble interleukin-6 receptor sIL-6R
  • the complex of EL-6 and sIL-6R causes dimerization of the membrane-bound gpl30 (Taga, T. et al. (1989) Cell, 58, 573-581 Mackiewicz, A. et al., (1992) J. Immunol., 149, 2021-2027; Scheller and Rose-John, Med. Microbiol Immunol. (2006), 195, 173-183; Rose-John et al. , (2006), JJ Leukocyte Biol. 80, 227-235; Jones et al.
  • gpl30 is present in almost all organs, e.g. Heart, kidneys, spleen, liver, lung, placenta, and brain (Saito, M. et al., 1992, J. Immunol., 148, 4066-4071) .
  • interleukin-6 may therefore also act on cells which do not express the membrane-bound mterleukin-6 receptor but the glycoprotein gp 130 (Hirota, H. et al., (1995) Proc Natl Acad., USA, 92, 4862-4866).
  • tocilizumab (Actemra®) is a monoclonal antibody currently used to treat rheumatoid arthritis. Tocilizumab (Actemra®) exerts its action via the blockade of the human IL-6 receptor, resulting in the binding of IL-6 to the receptor and a consequent
  • Other side effects include gastrointestinal perforation, hypersensitivity reactions including anaphylaxis, headache and
  • Aptamers are artificial DNA or RNA molecules that contain another molecule, e.g. a protein, specifically bind. With high specificity and affinity as well as chemical
  • aptamers have a low immunogenicity compared to antibodies.
  • aptamers may be selected by a method termed SELEX (Evolutionary Evolutionary Ligations by Exponential Enrichment) (Ellington and Szostak (1990), Nature 346, 818-822, Gopinath (2007), Anal. Bioanal Chem 387, 171-182, WO 91/19813).
  • the invention provides an RNA aptamer that specifically binds the human soluble interleukin-6 receptor.
  • the soluble human mlelevikin-6 receptor (sIL-6R) has a molecular weight of about 50 kDa at 339 amino acids (AA).
  • the amino acid sequence of sIL-6R is shown in SEQ ID NO: 11.
  • Amino acid sequence of the sEL-6R is identical to that of the extracellular domain of the membrane-bound interleukin-6 receptor (IL-6R), so that the inventive
  • aptamer also specifically binds the IL-6R. Any reference to the sIL-6R should therefore also include the IL-6R, unless expressly stated otherwise.
  • 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.
  • the RNA aptamer of the invention can be used in a variety of ways to
  • IL-6 and / or the soluble and / or the membrane-bound interleukin-6 receptor are directly or indirectly involved, to diagnose or influence. 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 inventive RNA aptamer
  • 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. To do this, these molecules are prepared using techniques that are familiar to those skilled in the art are common, coupled to the RNA aptamer.
  • 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.
  • RNA aptamer an isolated single-stranded RNA (ssRNA) comprising a target molecule, e.g. a protein that specifically binds.
  • ssRNA isolated single-stranded RNA
  • 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.
  • nucleotide are here in particular the basic building blocks of nucleic acids, i. organic molecules derived from a sugar residue, usually a pentose, e.g. Deoxyribose or ribose, an organic base (nucleobase) and phosphoric acid.
  • a pentose e.g. Deoxyribose or ribose
  • an organic base e.g. Deoxyribose or ribose
  • phosphoric acid is regularly linked to the sugar via an ester bond, the sugar to the nucleobase via an N-glycosidic bond.
  • RNA ribonucleic acid
  • the phosphoric acid is usually present in RNA and DNA as monophosphate.
  • a “target molecule” is understood here preferably to be non-RNA and non-DNA molecules, for example proteins, peptides and glycoproteins.
  • binding is meant a bond that does not rely on the Watson-Crick pairing between nucleotides. It is preferably a non-covalent bond.
  • a human sIL-6 receptor specifically binding RNA aptamer or a fragment thereof is here understood an RNA aptamer or RNA aptamer fragment, a related
  • RNA aptamer or RNA aptamer fragment understood that has a dissociation constant of at most 1000 nM (nmol / 1), preferably at most 500 nM, more preferably at most 250 nM and particularly preferably at most 150 nM. this preferably refers to averages of a size determined using the one-site binding model described below using filter binding studies.
  • the notion of hsIL-6 receptor specific binding also encompasses specific binding to the hIL-6 receptor, ie the membrane-bound human IL-6 receptor.
  • a “diagnostic emitter 1" is understood here to mean a product that can be used in a diagnostic method.
  • the term also encompasses products, for example
  • RNA aptamer according to the invention comprises
  • Nucleotide sequence ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 1).
  • the RNA aptamer according to the invention comprises the nucleotide sequence ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 2), ggggnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 3) or ggggnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 4).
  • the letters k, n and w are as defined above, h is a, c or u.
  • sequence of SEQ ID NO: 2 differs from the sequence according to SEQ ID NO: 1 in that there is no g at position 5
  • sequence of SEQ ID NO: 3 differs from the sequence according to SEQ ID NO: 1 in that that at position 3 is a g
  • sequence of SEQ ID NO: 4 differs of the sequence according to SEQ ID NO: 1, characterized in that at position 3 is a g and at position 5 no g.
  • the RNA aptamer according to the invention comprises one of the sequences indicated 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 can be beneficial to
  • the modification may be, for example, that the 2'-OH group of a nucleotide base is replaced by a fluoro, amino or methoxy group.
  • the 2-OH group is advantageous by a methoxy group, in a pyrimidine base by a fluoro or
  • RNA aptamer of the invention may also be combined with other compounds, e.g. Cholesterol or polyethylene glycol (PEG), or may be timed, for example, to increase bioavailability, reduce degradation or excretion.
  • other compounds e.g. Cholesterol or polyethylene glycol (PEG)
  • PEG polyethylene glycol
  • dT deoxythymidine
  • 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.
  • the fragment may also comprise at least 70, 80, 90, 100 or 106 contiguous nucleotides.
  • 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.
  • the aptamer of the present invention non-competitively binds to human sIL-6R. This does not affect the binding of mterleukin 6 (IL-6) to sIL-6R.
  • the signal transduction can be modified or prevented. This can be effected, for example, by attaching the gpl30 or 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, for example a peptide, a nucleic acid or another compound, is hampered.
  • the aptamer bound to the receptor in turn is bound by a binding molecule, for example an antibody directed against the aptamer.
  • a binding molecule for example an antibody directed against the aptamer.
  • an indirect mechanism can also be used so that, for example, a molecule coupled to the RNA aptamer (eg biotin or an antigen) is in turn 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.
  • the present invention provides a pharmaceutical composition
  • a pharmaceutical composition comprising an aptamer of the invention.
  • the pharmaceutical composition moreover preferably comprises suitable carrier material, excipients and the like.
  • the drug may also contain one or more other active ingredients.
  • the active ingredients may also be coupled to the RNA aptamer, i. covalently or non-covalently bound.
  • Suitable formulations and dosage forms are known to those skilled in the art or may be routinely prepared according to the prior art.
  • 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.
  • the invention also relates to the use of a
  • Aptamers according to the invention for the preparation of a medicament for the preparation of a medicament, as indicated above, preferably a medicament for the treatment of a condition or a disease associated with non-normal concentrations of the sIL-6R in body fluid, eg blood, or with a non-normal occurrence of IL-6R , or a diagnostic agent, for example, to diagnose a disease with the normal state deviating concentrations of sIL-6R in body fluid, such as blood, or are associated with a non-normal occurrence of IL-6R.
  • the medicament is thereby preferably intended for the treatment of inflammatory conditions, cancer or infections, for example rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma or an HTV infection.
  • inflammatory conditions for example rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma or an HTV infection.
  • Fig. 1 Binding of the aptamer 16-3 to the target molecule sEL-6R.
  • the proportion of bound RNA aptamer 16-3 (in%) was at defined sIL-6R concentrations in
  • Filter binding studies were determined and plotted as a function of the sIL-6R concentration (logarithmic plot). The measurement points and error bars shown result from the averages and standard deviations of ten independent studies. The dissociation constants were calculated using a "one-site-modeling" model.
  • Fig. 2 Gel shift assay for analyzing the interaction between aptamer 16-3 and sIL-6R.
  • Fig. 3 Gel shift assay to analyze the specific interaction between aptamer 16-3 and the target molecule sIL-6R using two control proteins.
  • the aptamer 16-3 was tested for interaction with the control proteins CEACAM1 (lanes 2-5: 10 nM - 300 nM) and lysozyme (lanes 7-10: 10 nM - 300 nM) by gel shift assay in a 5% , native PAA gel analyzed.
  • the positive control used was an approach with sIL-6R (75 nM, lane 6).
  • Fig. 4 gel-shift analysis of the specific interaction between aptamer 16-3 and the
  • Target molecule sIL-6R with associated controls.
  • additional competition between labeled and unlabelled aptamer (lanes 3 and 7) and labeled aptamer and unlabeled control RNA R24 (lane 8).
  • Lane 4 shows the binding of an anti-His-AK to sIL-6R aptamer complexes
  • lane 9 the interaction between aptamer and anti-His-AK.
  • FIG. 5 Filter binding study of RNA aptamer 16-3 on sIL-6R in the presence and absence of IL-6.
  • A The protein sIL-6R was in increasing concentration (0-300 nM) with radiolabelled aptamer 16-3 in the presence of 740 nM IL-6 (+ IL-6) or in the absence of IL-6 (-IL- 6) and filtered. The amounts of labeled RNA remaining on the filter are illustrated. To calculate the percentage of bound RNA, a defined amount (125%) of RNA was applied to the membrane in each case.
  • RNA aptamer 16-3 The proportion of bound RNA aptamer 16-3 (in%) at defined sIL-6R concentrations in the presence of 740 nM IL-6 (+ IL-6) or in the absence of IL-6 (-IL-6 ) was determined by filter binding studies and plotted (logarithmic plot). The dissociation constants were calculated using a one-site binding model. It was a double determination.
  • Fig. 6 Gel-shift assay for analysis of possible competition between aptamer 16-3 and IL-6 for binding to sIL-6R.
  • the separation of the aptamer-protein mixtures was carried out in 5% native PAA gel. Detection was by autoradiography.
  • Fig. 7 The fusion protein Hyper-IL-6. Schematically shown is the hyper IL-6 fusion construct consisting of the N- and C-terminal truncated sIL-6R (AS 113-323) and IL 6, which are linked together via a flexible linker. Linker amino acids are given in single letter code.
  • Hyper-IL-6 and sgpl30Fc Interaction partners Hyper-IL-6 and sgpl30Fc.
  • Hyper-IL-6 (lane 2), sgpl30Fc (lane 3) and both proteins in mixture (lane 4) were radiolabeled with aptamer 16-3 ( ⁇ 1 nM). incubated. After gel electrophoresis (5%, native PAA gel) and drying of the gel, the bands were detected by autoradiography.
  • Fig. 9 Shortening of the aptamer 16-3 on the basis of the predicted secondary structure using the mfold web server program.
  • A. In addition to the secondary structure of the "wild type" aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17), the variants 16-3 A, 16-3_B and 16-3_C (SEQ ID NO 19-21) based thereon are abbreviated.
  • B. RNA sequences of the truncated variants of the sIL-6R-specific aptamer 16-3 in the 5 '-3' direction.
  • Fig. 10 Binding of the aptamer 16-3 and truncated variants of sIL-6R. The proportion of bound RNA (in%) at defined sIL-6R concentrations was in
  • Filter binding studies determined and presented as a function of the sIL-6R concentration (logarithmic plot). The measurement points and error bars shown represent mean values and standard deviations from at least three independent studies. The dissociation constants were calculated using a one-site binding model.
  • variant 16 3B guanine residues possibly involved in the consensus sequence (in 16 3 B in normal writing) were replaced by uracil residues (bold).
  • the mutation of the G at position 15 characterizes variant 16 3 B M1.
  • additional variants were created: 16 3 B M2 - 16-3_B_M5.
  • Subscript numbers exemplify the position of the individual bases.
  • Fig. 12 Mutation analysis for the binding of aptamers 16-3, 16-3 B and five variants of hyper-IL-6. The proportion of relative RNA binding (in%) was determined at a defined sIL-6R concentration of 300 nM using filter binding studies. The measurement points and error bars shown represent mean values and standard deviations from two independent studies. The relative binding of the aptamer 16-3 B and the variants relates to the binding of the "wild-type" aptamer 16-3. Fig. 13 Gel shift assay for analysis of variants of aptamer 16-3B.
  • Ligands by exponential enrichment in vitro selection process (Tuerk, C. and L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science, 1990. 249 (4968): p. 10) used.
  • this process in steps of iterative cycles, (1) incubation of a nucleic acid library with the target molecule, (2) separation of binding from non-binding nucleic acids, and (3) amplification of binding species, i. an accumulation of binding
  • RNA library high diversity about 10 13 different molecules
  • on magnetic particles 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).
  • Immobilization was biotinylated of sIL-6R and then immobilized interaction on the surface of streptavidin-coupled Dynabeads ® via a biotin-streptavidin.
  • 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. An RNA start library of sufficiently high sequence diversity was produced. A synthetically prepared ssDNA library Rl (Metabion, Kunststoff) was used for this purpose
  • the ssDNA library Rl had the following basic structure: 5'-AATGCTAATACGACTCACTATAGGAAGAAAGAGGTCTGAGACATTCT-N60- CnCTGGAGTTGACGnGCTT-3 '
  • the sequence of the ssDNA library Rl 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 served to attach two
  • 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
  • RNA molecules were transcribed into cDNA after addition of the RT primer RI by means of reverse transcription and in a
  • RNA starting library Rl 500 pmol
  • Dynabeads ® sIL-6R 100 pmol
  • Selection Buffer B (10x PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl, 6.5 mM Na 2 HP0 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ); 3 mM MgCl 2 ; pH 7.4) for 30 min at room temperature (RT ).
  • the binding to the target RNA molecules were separated by magnetic separation of non-binding molecules, discarded the supernatant and the RNA-target complexes washed once with 100 .mu.l x selection buffer B.
  • the elution of binding nucleic acids was carried out after careful resuspension in 55 ⁇ aqua dest. under heat at 80 ° C for 3 min. This eluate was subjected directly to RT-PCR without further purification steps.
  • RT-PCR was monitored by PAGE (10% native polyacrylamide (PAA) gel).
  • PAGE 100% native polyacrylamide (PAA) gel.
  • the RT-PCR product was directly subjected to in vitro T7 transcription using T7 RNA polymerase. Without further purification, 20 were incubated ⁇ of the transcription approach with the immobilized on Dynabeads ® sIL-6R. After separation of non-binding RN A molecules, the beads were washed twice with 100 ⁇ l lx selection buffer B, the number of washing steps increasing to four with increasing round of selection. After sixteen rounds, the selection was ended. The dsDNA library of round 9 and final round 16 decreased
  • sequences given include both the 60 nucleotide randomized region and the flanking 5 'and 3' primer regions, except for the T7 promoter sequence (TAATACGACTCACTATAGG), of which only the two terminal G nucleotides are included.
  • T7 promoter sequence TAATACGACTCACTATAGG
  • the number in front of the hyphen indicates the selection round (9 or 16).
  • Target molecule sIL-6R and to determine dissociation constants (Kd values) Filter binding studies performed under radioactive conditions. In addition, gel-shift studies using polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and
  • Dissociation constants were carried out by means of filter binding studies. For this purpose, a constant amount ( ⁇ 1 nM) of radioactively labeled RNA (the labeling was carried out by incorporation of ⁇ x- [ 32 P] -ATP (0.1 ⁇ / ⁇ , 100 nM) during T7 transcription) with increasing concentrations (1 nM to 300 nM) of protein incubated for 20 min at RT. Unless otherwise stated, the buffer used was the lx 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).
  • a nitrocellulose membrane was pretreated for 10 minutes with aminohexanoic acid buffer (20% methanol, 40 mM aminohexanoic acid (C 6 H 13 N0 2 )), clamped in a 96-well dot blot apparatus (Schleicher & Schull) and under vacuum twice with 200 ⁇ lx selection buffer B washed.
  • aminohexanoic acid buffer (20% methanol, 40 mM aminohexanoic acid (C 6 H 13 N0 2 )
  • 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 lx 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). For the plot of binding curves the program GraphPad Prism® (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:
  • Nitrocellulose membrane remaining amount of radiolabeled nucleic acids was quantified as described above and used to determine the dissociation constant.
  • Table 1 Characteristics of aptamers 16-1, 16-2, 16-3 and 16-8.
  • the aptamer 16-3 exhibited a very affinity binding to the sIL-6R with a significantly lower dissociation constant (K d ).
  • K d dissociation constant
  • PAGE Polyacrylamide gel electrophoresis 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.
  • Equal amounts ( ⁇ 1 nM) a- [ 32 P] radiolabelled RNA were incubated with increasing amounts of protein (1 nM - 300 nM) in lx selection buffer B (see above) for 30 min at RT. Samples were seeded with 6x DNA sample buffer (50% (w / v) sucrose; 1% (w / v) SDS; 0.1% (w / v) orange
  • TEMED ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ '-tetramemyl-enylenediamine) 0.1% (v / v); APS (ammonium persulfate) 0.1% (w / v)).
  • the electrophoretic separation was carried out at 80 V and 4 ° C in lx TBE. After completion of the electrophoresis, the gel was dried by applying a vacuum. The radioactive bands were detected by autoradiography.
  • the aptamer 16-3 clearly showed an interaction with the sIL-6R, since the gel showed a "shift” caused by the complex formation (see Fig. 2).
  • the intensity of this slowed band increased with increasing concentration of sIL-6R ( Figure 2, from left to right).
  • Figure 2 In the area of gelatine is also a concentration-dependent
  • RNA aptamers were specific for the target molecule sIL-6R.
  • 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.
  • RNA band retarded in their behavior was indeed due to a specific interaction between aptamer and sIL-6R.
  • a> 1000-fold molar excess of unlabelled aptamer was added (lane 3, lane 7) ).
  • the labeled and unlabeled RNA molecules competed for binding to the soluble IL-6R, resulting in the weakening of the retarded band (competition).
  • Antibody complexes were evident in the gel by a supershift, ie an even stronger one delayed band compared to the aptamer-protein complex (lane 4).
  • the anti-His antibody showed no interaction with the aptamer 16-3 alone ( Figure 4, lane 9).
  • RNA aptamers 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 gpl30 as well as of hyper-IL-6. 2.3.1 Competition analysis between aptamer 16-3 and interleukin-6 (IL-6)
  • the aptamer 16-3 and IL-6 thus did not have the same binding site on the receptor.
  • the concentration of IL-6 was increased to 1.5 ⁇ . Also, this high ligand concentration had no influence on the aptamer bond.
  • Hyper-IL-6 is a bioactive fusion protein of IL-6 and sIL-6R, where both interaction partners are linked by a flexible polypeptide linker.
  • This linker is composed of the 16 N-terminal non-helical amino acids of IL-6 and thirteen other amino acids, predominantly glycine and serine.
  • the N-terminal immunoglobulin-like domain Dl and the C-terminus of the sIL-6R have been omitted, since both are not suitable for the
  • the aptamer thus interacted with hyper-IL-6 at a region unequal to the sgpl30Fc binding site.
  • the aptamer did not interact with sgpl30Fc alone ( Figure 8, lane 3).
  • aptamer 16-3 was truncated to a 19mer (16-3A; SEQ ID NO: 19) which retained only the conserved, G-rich region of the aptamer.
  • the truncated RNA 16-3B (47 nt; SEQ ID NO: 20) included, in addition to the G-rich region, the stabilizing, double-stranded region consisting of nine base pairs.
  • the third truncated RNA, 63mer 16-3C (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 ). 16-3_A (19 nucleotides, see SEQ ID NO: 19):
  • variant 16-3 B a Ka value of about 26.4 nM (Table 2) could be determined.
  • 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.
  • 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).
  • Mutation within the GG pairs involved in the quadruplex formation should result in loss of binding to the hyper-IL-6 protein.
  • the mutational analyzes were in the form of filter binding studies as described above. The binding of the truncated variants was compared in each case with the binding portion of the aptamer 16-3. The result of the analysis is shown in FIG. 12.
  • the aptamers 16-3 and 16-3 B resembled each other in their strong binding behavior towards hyper-IL-6.
  • 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 one
  • the results of the mutation analyzes are consistent with the assumption of a possible formation of a G-Quaclmplex Srruktur.
  • the loss of function of the four mutants 16-3 B M1, 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 and 16-3JB 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
  • BAF / gpl30 / IL6R / TNF examined.
  • the cell lines BAF / gpl30 and BAF / gp 130 / IL6R / TNF were derived from the murine pre-B cell line BAF / 3, an immortalized, the
  • Bone marrow-derived pro-B cell line whose growth and proliferation depends on the presence of the cytokine IL-3. The growth of the BAF / 3 cells used here was dependent on IL-6. Cells of this cell line were probed with cDNA for gp 130
  • BAF / gpl30 or the cDNAs for gpl30, TNF and IL-6R (BAF / gp 130 / IL6R / TNF) stably transfected.
  • the BAF / gp 130 / IL-6R TNF cells were able to produce TNF, in addition to the production of gpl30 and IL-6R, but this was not essential in the context of subsequent aptamer studies.
  • the BAF / gpl30 and BAF / gpl30 / IL-6R / TNF cell lines were cultured in 25 cm 2 bottles and kept in the incubator at 37 ° C.
  • the culture medium DMEM Dulbecco's
  • Hyper IL 6 (10 ng / ml) was additionally added to the BAF / gpl30 cells, the BAF / gpl30 / IL-6R / TNF cells additionally the cytokine IL 6 (10 ng / ml) and the antibiotic puromycin (12 ⁇ g / ml). ml).
  • the growth of the cells was also observed in the absence of the cytokines, since without these stimuli cell growth was not possible.
  • the presence of the interleukin 6 receptor on the surface of the BAF / gp 130 / IL6R / TNF cells was controlled using a murine monoclonal IL-6R specific IgG1 antibody (not shown).
  • RNA molecules 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 ⁇ l of Selection Buffer B.
  • Resuspension in 350 ⁇ l lx selection buffer B was the aptamer binding on
  • BAF / gpl30 / IL6R / TNF cells were cultured in 25 cm 2 culture bottles (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.
  • Fluorescence labeling of the RNA was carried out here with AlexaFluor® 647 (Invitrogen).
  • the anti-hIL-6R antibody in combination with the goat anti-mouse secondary AK blocked the specific interaction of the aptamer with the BAF / gpl30 / IL6R / TNF cells.
  • This result demonstrates simultaneously the specific binding of the aptamer to the native IL-6R on the surface of BAF / gpl30 / IL6R TNF cells, since the anti-hIL-6R antibody was directed against the IL-6R.
  • Nonspecific binding to IL-6R deficient BAF / gpl30 control cells was not observed.
  • RNA aptamer RNA aptamer
  • randomized region plus 5 'and 3' primer regions randomized area plus 5 'and 3'

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Abstract

The invention relates to aptamers specifically binding to a target molecule. The aim of the invention is to prepare diagnostic and/or therapeutic agents for use in the recognition and/or prevention or treatment of inflammatory processes, of cancerous diseases and of infections. To achieve this aim, the invention provides RNA aptamers that specifically bind to the human soluble interleukin-6 receptor (sIL-6R).

Description

RNA-APTAMERE, DIE DEN LÖSLICHEN INTERLEUKIN-6-REZEPTOR SPEZIFISCH BINDEN  RNA APTAMERS SPECIFICALLY BINDING THE SOLUBLE INTERLEUKIN-6 RECEPTOR
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. 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 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 cytokine interleukin-6 (IL-6), for example, acts on a variety of different cells and plays a central role in inflammatory processes in particular. Cytokine IL-6 is known to be involved in a variety of diseases, e.g. inflammatory autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis. Of many membrane-bound cytokine receptors, soluble forms also exist which consist of the extracellular domains of the membrane-like forms and also possess the ability to bind ligand, albeit at a reduced affinity to the membrane-like form. Soluble receptors can neutralize ligands, for example, by their comparatively high concentration and act in this way
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 EL-6 und sIL-6R eine Dimerisation des membranständigen gpl30 (Taga, T. et al. (1989), Cell, 58, 573-581; Mackiewicz, A. et al. (1992) J. Immunol., 149, 2021-2027; Scheller und Rose- John, Med. Microbiol. Immunol. (2006), 195, 173-183; Rose- John et al., (2006), J. J. Leukocyte Biol. 80, 227-235; Jones et al. (2001), The FASEB Journal 15, 43-57), wodurch die Signaltransduktion initiiert wird. Anders als der membrangebundene IL-6-Rezeptor wird gpl30 in fast allen Organen, z.B. Herz, Nieren, Milz, Leber, Lunge, Plazenta und Gehirn, exprimiert (Saito, M. et al. (1992 J. Immunol., 148, 4066-4071). In Gegenwart von sIL6-R kann das Interleukin-6 daher auch auf Zellen wirken, die nicht den membranständigen mterleukin-6-Rezeptor, j edoch das Glykoprotein gp 130 exprirnieren (Hirota, H. et al., (1995) Proc. Natl. Acad. Sei. U.S.A, 92, 4862-4866). antagonistic. For the soluble receptors of some cytokines but also an agonistic effect is described. For example, in the case of the soluble interleukin-6 receptor (sIL-6R), the complex of EL-6 and sIL-6R causes dimerization of the membrane-bound gpl30 (Taga, T. et al. (1989) Cell, 58, 573-581 Mackiewicz, A. et al., (1992) J. Immunol., 149, 2021-2027; Scheller and Rose-John, Med. Microbiol Immunol. (2006), 195, 173-183; Rose-John et al. , (2006), JJ Leukocyte Biol. 80, 227-235; Jones et al. (2001), The FASEB Journal 15, 43-57) to initiate signal transduction. Unlike the membrane-bound IL-6 receptor, gpl30 is present in almost all organs, e.g. Heart, kidneys, spleen, liver, lung, placenta, and brain (Saito, M. et al., 1992, J. Immunol., 148, 4066-4071) .In the presence of sIL6-R, interleukin-6 may therefore also act on cells which do not express the membrane-bound mterleukin-6 receptor but the glycoprotein gp 130 (Hirota, H. et al., (1995) Proc Natl Acad., USA, 92, 4862-4866).
BESTÄTIGUNGSKOPIE Aufgrund der oben skizzierten Bedeutung von Zytokinen sind im Stand der Technik bereits Ansätze verfolgt worden, durch gezielte Hemmung von Zytoldnrezeptoren auf CONFIRMATION COPY Because of the above-outlined importance of cytokines, approaches have already been pursued in the prior art by targeted inhibition of cytidine receptors
Krankheitsverläufe Einfiuss 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 Disease course to take. One approach is, for example, the use of antibodies against cytokine receptors. For example, tocilizumab (Actemra®) is a monoclonal antibody currently used to treat rheumatoid arthritis. Tocilizumab (Actemra®) exerts its action via the blockade of the human IL-6 receptor, resulting in the binding of IL-6 to the receptor and a consequent
Entzündungsreaktion verhindert wird. 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 Inflammatory reaction is prevented. 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, their use has often been associated with a slight increase in liver function and
Lipidstoffwechsels beobachtet. Weitere Nebenwirkungen sind Magen-Darm-Perforationen, Überempfindlichkeitsreaktionen einschließlich Anaphylaxie, Kopfschmerzen und Lipid metabolism observed. Other side effects include gastrointestinal perforation, hypersensitivity reactions including anaphylaxis, headache and
Bluthochdruck. High blood pressure.
Seit einiger Zeit wird auch versucht, so genannte Aptamere als therapeutische und For some time now also tried, so-called Aptamere as therapeutic and
diagnostische Mittel einzusetzen (s. z.B. Osborne et al. (1997), Curr. Opin. Chem. Biol. 1, 5-9). Aptamere sind künstliche DNA- oder RNA-Moleküle, die ein anderes Molekül, z.B. ein Protein, spezifisch binden können. Bei hoher Spezifität und Affinität sowie chemischer for example, Osborne et al., (1997) Curr. Opin. Chem. Biol., 1, 5-9). Aptamers are artificial DNA or RNA molecules that contain another molecule, e.g. a protein, specifically bind. With high specificity and affinity as well as chemical
Stabilität weisen Aptamere im Vergleich zu Antikörpern eine niedrige Immunogenität auf. Aptamere können zum Beispiel mit Hilfe eines Verfahrens selektiert werden, das als SELEX (systematic evolution of ligands by exponential enrichment) bezeichnet wird (Ellington und Szostak (1990), Nature 346, 818-822; Gopinath (2007), Anal. Bioanal. Chem. 387, 171-182; WO 91/19813). Stability, aptamers have a low immunogenicity compared to antibodies. For example, aptamers may be selected by a method termed SELEX (Evolutionary Evolutionary Ligations by Exponential Enrichment) (Ellington and Szostak (1990), Nature 346, 818-822, Gopinath (2007), Anal. Bioanal Chem 387, 171-182, WO 91/19813).
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. Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände des Anspruchs 1 und der weiteren nebengeordneten Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den 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. The problem is solved by the subject matter of claim 1 and the other independent claims. Advantageous embodiments of the invention are in the
Unteransprüchen angegeben. In einem ersten Aspekt stellt die Erfindung ein RNA- Aptamer bereit, das den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor spezifisch bindet. Der lösliche Human-mterlevikin-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 Subclaims specified. In a first aspect, the invention provides an RNA aptamer that specifically binds the human soluble interleukin-6 receptor. The soluble human mlelevikin-6 receptor (sIL-6R) has a molecular weight of about 50 kDa at 339 amino acids (AA). The amino acid sequence of sIL-6R is shown in SEQ ID NO: 11. The
Aminosäuresequenz des sEL-6R stimmt mit derjenigen der extrazellulären Domäne des membranständigen Interleukin-6-Rezeptors (IL-6R) überein, so dass das erfindungsgemäßeAmino acid sequence of the sEL-6R is identical to that of the extracellular domain of the membrane-bound interleukin-6 receptor (IL-6R), so that the inventive
Aptamer 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. Of course, aptamer 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. Das erfindungsgemäße RNA- Aptamer kann auf vielfältige Weise eingesetzt werden, umThe 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. The RNA aptamer of the invention can be used in a variety of ways to
Zustände 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 Conditions 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, to diagnose or influence. 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 inventive RNA aptamer
Anwendung finden kann, umfassen rheumatoide Arthritis, Sepsis, Asthma, Morbus Crohn, Multiple Sklerose, Depression, Brustkrebs, Multiples Myelom und HIV-Infektion. 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. Applications include rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma, and HIV infection. 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. To do this, these molecules are prepared using techniques that are familiar to those skilled in the art are common, coupled to the RNA aptamer. 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 Begrifif "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) comprising a target molecule, e.g. a protein that specifically binds. In particular, under 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 By a "nucleotide" are here in particular the basic building blocks of nucleic acids, i. organic molecules derived from a sugar residue, usually a pentose, e.g. 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
Verknüpfung von Nukleotiden untereinander erfolgt meistens über eine Linking of nucleotides with each other usually takes place via a
Phosphordiesterbindung zwischen dem 5'-C-Atom einer Pentose und dem 3'-C-Atom einer benachbarten Pentose. Phosphordiester 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 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. By a human sIL-6 receptor specifically binding RNA aptamer or a fragment thereof is here understood an RNA aptamer or RNA aptamer fragment, a related
Dissoziationskonstante (K<j) von maximal 7Ί0"6 M (mol/1), bevorzugt maximal 5'IGT6 M, bevorzugt maximal 3· KT6 M, bevorzugt maximal 2· KT6 M, bevorzugt maximal KT6 M, maximal 8· KT7 M, maximal 5·1(Γ7 M, maximal 3·10~7 M, maximal 10~7 M, maximal 8·1(Γ8 M, maximal 5·10-8 M oder maximal 3· KT8 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/1), 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. Dissociation constant (K < j) of at most 7Ί0 "6 M (mol / l), preferably at most 5'IGT 6 M, preferably a maximum of 3 × KT 6 M, preferably a maximum of 2 × KT 6 M, preferably a maximum of KT 6 M, a maximum of 8 × KT 7 M, a maximum of 5 × 1 (Γ 7 M, a maximum of 3 × 10 -7 M, a maximum of 10 -7 M, a maximum of 8 x 1 ( 8 M, a maximum of 5 x 10 -8 M or a maximum of 3 x KT 8 M. In particular, under the human sIL-6 receptor specifically binding RNA aptamer or RNA aptamer fragment RNA aptamer or RNA aptamer fragment understood that has a dissociation constant of at most 1000 nM (nmol / 1), preferably at most 500 nM, more preferably at most 250 nM and particularly preferably at most 150 nM. this preferably refers to averages of a size 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 membrane-bound human IL-6 receptor.
Unter einem "Diagnosemitter1 wird hier ein Erzeugnis verstanden, das in einem diagnostischen Verfahren verwendet werden kann. Der Begriff umfasst auch Erzeugnisse, beispielsweiseA "diagnostic emitter 1" is understood here to mean a product that can be used in a diagnostic method. The term also encompasses products, for example
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. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße RNA- Aptamer dieReagents or kits of reagents by means of which, outside the human or animal body, a particular condition and / or deviation from a normal condition, e.g. a deviating sIL-6R concentration can be detected. In a preferred embodiment, the RNA aptamer according to the invention comprises
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 weiteren bevorzugten Amfuhrungsformen umfasst das erfindungsgemäße RNA- Aptamer die Nukleotidsequenz ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 2), ggggnggcwguggwgwggg (SEQ BD NO: 3) oder ggggnggcwguggwgwggg (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 TD 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. 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 further preferred embodiments, the RNA aptamer according to the invention comprises the nucleotide sequence ggkgnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 2), ggggnggcwguggwgwggg (SEQ ID NO: 3) or ggggnggcwguggwgwggg (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 position 5, the sequence of SEQ ID NO: 3 differs from the sequence according to SEQ ID NO: 1 in that that at position 3 is a g, and the sequence of SEQ ID NO: 4 differs of the sequence according to SEQ ID NO: 1, characterized in that at position 3 is a g and at position 5 no g.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform umfasst das erfindungsgemäße RNA-Aptamer eine der in den SEQ ID NO: 5-10 oder SEQ ED 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 In a further preferred embodiment, the RNA aptamer according to the invention comprises one of the sequences indicated 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 can be beneficial to
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 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. In a purine base, the 2-OH group is advantageous by a methoxy group, in a pyrimidine base by a fluoro or
Aminogruppe ersetzt. Auch andere Modifikationen sind möglich und liegen im Bereich des Fachkönnens des Durchschnittsfachmanns. Replaced 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 m timerisiert 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 of the invention may also be combined with other compounds, e.g. Cholesterol or polyethylene glycol (PEG), or may be timed, 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 BD 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 DD NO: 1-4. Beispiele für Fragmente im Sinne der vorliegenden Erfindung sind in den Sequenzen mit den SEQ TD NO: 19-21 angegeben. In einer bevorzugten Ausruhrungsform bindet das erfindungsgemäße Aptamer nicht-kompetitiv an den menschlichen sIL-6R. Dadurch wird die Bindung von mterleukin 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 gpl30 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. 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 a preferred embodiment, the aptamer of the present invention non-competitively binds to human sIL-6R. This does not affect the binding of mterleukin 6 (IL-6) to sIL-6R. Optionally, however, the signal transduction can be modified or prevented. This can be effected, for example, by attaching the gpl30 or 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, for example a peptide, a nucleic acid or another compound, is hampered. Another possibility, for example, is that the aptamer bound to the receptor in turn is bound by a binding molecule, for example an antibody directed against the aptamer. 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 in turn 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 erfindurigsgemäßes 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 In another aspect, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising an aptamer of the invention. The pharmaceutical composition moreover preferably comprises suitable carrier material, excipients and the like. Optionally, the drug may also contain one or more other active ingredients. The active ingredients may also be coupled to the RNA aptamer, i. covalently or non-covalently 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
erfindungsgemäßen Aptamere können beispielsweise auch an Nanopartikel gebunden werden, die mit anderen Wirkstoffen beladen sind, wodurch eine gezielte Zufuhr der Wirkstoffe ermöglicht wird. 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 In a further aspect, the invention also relates to the use of a
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 HTV-Infektion, vorgesehen. Aptamers according to the invention for the preparation of a medicament, as indicated above, preferably a medicament for the treatment of a condition or a disease associated with non-normal concentrations of the sIL-6R in body fluid, eg blood, or with a non-normal occurrence of IL-6R , or a diagnostic agent, for example, to diagnose a disease with the normal state deviating concentrations of sIL-6R in body fluid, such as blood, or are associated with a non-normal occurrence of IL-6R. The medicament is thereby preferably intended for the treatment of inflammatory conditions, cancer or infections, for example rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma or an HTV infection.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren zu Veranschaulichungszwecken näher erläutert. Fig. 1 Bindung des Aptamers 16-3 an das Zielmolekül sEL-6R. Der Anteil des gebundenen RNA-Aptamers 16-3 (in %) wurde bei definierten sIL-6R-Konzentrationen in The invention is explained in more detail below with reference to embodiments and the accompanying figures for illustrative purposes. Fig. 1 Binding of the aptamer 16-3 to the target molecule sEL-6R. The proportion of bound RNA aptamer 16-3 (in%) was at defined sIL-6R concentrations in
Filterbindungsstudien ermittelt und in Abhängigkeit von der sIL-6R-Konzentration graphisch dargestellt (logarithmische Auftragung). Die gezeigten Messpunkte und Fehlerbalken ergeben sich aus den Mittelwerten und Standardabweichungen zehn voneinander unabhängiger Studien. Die Berechnung der Dissoziationskonstanten erfolgte unter Verwendung eines "One-Site- Bmding"-Modells. Filter binding studies were determined and plotted as a function of the sIL-6R concentration (logarithmic plot). The measurement points and error bars shown result from the averages and standard deviations of ten independent studies. The dissociation constants were calculated using a "one-site-modeling" model.
Fig. 2 Gel-Shift-Assay zur Analyse der Interaktion zwischen Aptamer 16-3 und sIL-6R. Die Interaktion von radioaktiv markiertem Aptamer 16-3 mit steigenden Konzentrationen an sIL-6R (0 nM - 300 nM) wurde mittels Gel-Shift-Assay (5%iges, natives PAA-Gel) nachgewiesen. Fig. 2 Gel shift assay for analyzing the interaction between aptamer 16-3 and sIL-6R. The interaction of radioactively labeled aptamer 16-3 with increasing concentrations of sIL-6R (0 nM - 300 nM) was detected by gel-shift assay (5% native PAA gel).
Fig. 3 Gel-Shift-Assay zur Analyse der spezifischen Interaktion zwischen Aptamer 16-3 und dem Zielmolekül sIL-6R unter Verwendung zweier Kontrollproteine. Das Aptamer 16-3 wurde auf eine Interaktion mit den Kontrollproteinen CEACAM1 (Spuren 2-5: 10 nM - 300 nM) und Lysozym (Spuren 7-10: 10 nM - 300 nM) mittels Gel-Shift-Assay in einem 5%igen, nativen PAA-Gel analysiert. Als Positivkontrolle diente ein Ansatz mit sIL-6R (75 nM, Spur 6). Fig. 3 Gel shift assay to analyze the specific interaction between aptamer 16-3 and the target molecule sIL-6R using two control proteins. The aptamer 16-3 was tested for interaction with the control proteins CEACAM1 (lanes 2-5: 10 nM - 300 nM) and lysozyme (lanes 7-10: 10 nM - 300 nM) by gel shift assay in a 5% , native PAA gel analyzed. The positive control used was an approach with sIL-6R (75 nM, lane 6).
Fig. 4 Gel-Shift- Analyse der spezifischen Interaktion zwischen Aptamer 16-3 und dem Fig. 4 gel-shift analysis of the specific interaction between aptamer 16-3 and the
Zielmolekül sIL-6R mit dazugehörigen Kontrollen. Neben der Interaktion des markierten Aptamers 16-3 (<1 nM, Spuren 1 und 5) mit dem sIL-6R (75 nM, Spuren 2 und 6) wurden zusätzlich Kompetitionen zwischen markiertem und nicht markiertem Aptamer (Spuren 3 und 7) bzw. markiertem Aptamer und nicht markierter Kontroll-RNA R24 (Spur 8) untersucht. In Spur 4 ist die Bindung eines Anti-His-AK an sIL-6R-Aptamer-Komplexe gezeigt, in Spur 9 die Interaktion zwischen Aptamer und Anti-His-AK. Nach Inkubation und erfolgter Target molecule sIL-6R with associated controls. In addition to the interaction of the labeled aptamer 16-3 (<1 nM, lanes 1 and 5) with the sIL-6R (75 nM, lanes 2 and 6), additional competition between labeled and unlabelled aptamer (lanes 3 and 7) and labeled aptamer and unlabeled control RNA R24 (lane 8). In Lane 4 shows the binding of an anti-His-AK to sIL-6R aptamer complexes, in lane 9 the interaction between aptamer and anti-His-AK. After incubation and done
Gelelektrophorese (5%iges, natives ΡΑΑ-Gel;) konnten die Banden mittels Autoradiographie detektiert werden. Es sind die Gele zweier voneinander unabhängiger Assays zusammengefügt. Gel electrophoresis (5%, native ΡΑΑ gel;) the bands could be detected by autoradiography. The gels of two independent assays are put together.
Fig. 5 Filterbindungsstudie des RNA-Aptamers 16-3 an sIL-6R in An- bzw. Abwesenheit von IL-6. A: Das Protein sIL-6R wurde in steigender Konzentration (0-300 nM) mit radioaktiv markiertem Aptamer 16-3 in Anwesenheit von 740 nM IL-6 (+IL-6) bzw. in Abwesenheit von IL-6 (-IL-6) inkubiert und filtriert. Die auf dem Filter verbliebenen Mengen der markierten RNA sind veranschaulicht. Zur Berechnung des prozentualen Anteils an gebundener RNA wurde jeweils eine definierte Menge (125 %) an RNA auf die Membran aufgetragen. B: Der Anteil des gebundenen RNA-Aptamers 16-3 (in %) bei definierten sIL-6R-Konzentrationen in Anwesenheit von 740 nM IL-6 (+IL-6) bzw. in Abwesenheit von IL-6 (-IL-6) wurde anhand von Filterbindungsstudien ermittelt und graphisch dargestellt (logarithmische Auftragung). Die Berechnung der Dissoziationskonstanten erfolgte unter Verwendung eines "One-Site-Binding"- Modells. Es handelte sich hierbei um eine Doppelbestimmung. Figure 5 Filter binding study of RNA aptamer 16-3 on sIL-6R in the presence and absence of IL-6. A: The protein sIL-6R was in increasing concentration (0-300 nM) with radiolabelled aptamer 16-3 in the presence of 740 nM IL-6 (+ IL-6) or in the absence of IL-6 (-IL- 6) and filtered. The amounts of labeled RNA remaining on the filter are illustrated. To calculate the percentage of bound RNA, a defined amount (125%) of RNA was applied to the membrane in each case. B: The proportion of bound RNA aptamer 16-3 (in%) at defined sIL-6R concentrations in the presence of 740 nM IL-6 (+ IL-6) or in the absence of IL-6 (-IL-6 ) was determined by filter binding studies and plotted (logarithmic plot). The dissociation constants were calculated using a one-site binding model. It was a double determination.
Fig. 6 Gel-Shift-Assay zur Analyse einer möglichen Kompetition zwischen Aptamer 16-3 und IL-6 um die Bindung an sIL-6R. Der sIL-6R (75 nM) und das Aptamer 16-3 (<1 nM) wurden in Gegenwart steigender Konzentrationen an IL-6 (0 nM - 150 nM) auf eine Interaktion getestet. Die Trennung der Aptamer-Protein-Gemische erfolgte im 5%igen, nativen PAA-Gel. Die Detektion erfolgte mittels Autoradiographie. Fig. 6 Gel-shift assay for analysis of possible competition between aptamer 16-3 and IL-6 for binding to sIL-6R. The sIL-6R (75 nM) and the aptamer 16-3 (<1 nM) were tested for interaction in the presence of increasing concentrations of IL-6 (0 nM-150 nM). The separation of the aptamer-protein mixtures was carried out in 5% native PAA gel. Detection was by autoradiography.
Fig. 7 Das Fusionsprotein Hyper-IL-6. Schematisch gezeigt ist das Hyper-IL-6- Fusionskonstrukt bestehend aus dem N-und C-terminal verkürzten sIL-6R (AS 113-323) und IL 6, welche über einen flexiblen Linker miteinander verbunden sind. Linker- Aminosäuren sind im Einbuchstaben-Code angegeben. Fig. 7 The fusion protein Hyper-IL-6. Schematically shown is the hyper IL-6 fusion construct consisting of the N- and C-terminal truncated sIL-6R (AS 113-323) and IL 6, which are linked together via a flexible linker. Linker amino acids are given in single letter code.
Fig. 8 Gel-Shift-Studie zur Analyse der Interaktion zwischen Aptamer 16-3 und den Fig. 8 Gel shift study analyzing the interaction between aptamer 16-3 and the
Interaktionspartnern Hyper-IL-6 und sgpl30Fc. Hyper-IL-6 (Spur 2), sgpl30Fc (Spur 3) und beide Proteine im Gemisch (Spur 4) wurden mit radioaktiv markiertem Aptamer 16-3 (<1 nM) inkubiert. Nach erfolgter Gelelektrophorese (5%iges, natives PAA-Gel) und Trocknen des Gels wurden die Banden mittels Autoradiographie detektiert. Interaction partners Hyper-IL-6 and sgpl30Fc. Hyper-IL-6 (lane 2), sgpl30Fc (lane 3) and both proteins in mixture (lane 4) were radiolabeled with aptamer 16-3 (<1 nM). incubated. After gel electrophoresis (5%, native PAA gel) and drying of the gel, the bands were detected by autoradiography.
Fig. 9 Verkürzung des Aptamers 16-3 anhand der vorhergesagten Sekunclarstruktur unter Verwendung des Programms mfold web server. A. Gezeigt sind neben der Sekündärstruktur des "Wildtyp"-Aptamers 16-3 (SEQ ID NO: 17) die darauf basierend verkürzten Varianten 16-3 A, 16-3_B und 16-3_C (SEQ ID NO 19-21). B. RNA-Sequenzen der verkürzten Varianten des sIL-6R-spezifischen Aptamers 16-3 in 5 '-3 '-Richtung. Fig. 10 Bindung des Aptamers 16-3 und verkürzter Varianten an sIL-6R. Der Anteil an gebundener RNA (in %) bei definierten sIL-6R-Konzentrationen wurde in Fig. 9 Shortening of the aptamer 16-3 on the basis of the predicted secondary structure using the mfold web server program. A. In addition to the secondary structure of the "wild type" aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17), the variants 16-3 A, 16-3_B and 16-3_C (SEQ ID NO 19-21) based thereon are abbreviated. B. RNA sequences of the truncated variants of the sIL-6R-specific aptamer 16-3 in the 5 '-3' direction. Fig. 10 Binding of the aptamer 16-3 and truncated variants of sIL-6R. The proportion of bound RNA (in%) at defined sIL-6R concentrations was in
Filterbindungsstudien ermittelt und in Abhängigkeit zur sIL-6R-Konzentration dargestellt (logarithmische Auftragung). Die gezeigten Messpunkte und Fehlerbalken stellen Mittelwerte und Standardabweichungen aus mindestens drei voneinander unabhängigen Studien dar. Die Berechnung der Dissoziationskonstanten erfolgte unter Verwendung eines "One-Site-Binding"- Modells. Filter binding studies determined and presented as a function of the sIL-6R concentration (logarithmic plot). The measurement points and error bars shown represent mean values and standard deviations from at least three independent studies. The dissociation constants were calculated using a one-site binding model.
Fig. 11 Sequenzen des verkürzten sIL-6R-spezifischen Aptamers 16-3 B und mutierte Figure 11 Sequences of the truncated sIL-6R specific aptamer 16-3B and mutated
Varianten. Ausgehend von der sIL-6R-bindenden Variante 16 3_B wurden innerhalb der Konsensussequenz (in 16 3 B in normaler Schriftstärke) am G-Quartett möglicherweise beteiligte Güaninreste durch Uracilreste (fett) ersetzt. Die Mutation des G an Position 15 charakterisiert die Variante 16 3 B M1. Um die anderen vier GG-Paare auszuschalten, wurden zusätzliche Varianten erzeugt: 16 3 B M2 - 16-3_B_M5. Tiefgestellte Zahlen nummerieren beispielhaft die Position der einzelnen Basen. Variants. Starting from the sIL-6R binding variant 16 3B, guanine residues possibly involved in the consensus sequence (in 16 3 B in normal writing) were replaced by uracil residues (bold). The mutation of the G at position 15 characterizes variant 16 3 B M1. To turn off the other four GG pairs, additional variants were created: 16 3 B M2 - 16-3_B_M5. Subscript numbers exemplify the position of the individual bases.
Fig. 12 Mutationsanalyse zur Bindung der Aptamere 16-3, 16-3 B und von fünf Varianten an Hyper-IL-6. Der Anteil relativer RNA-Bindung (in %) wurde bei einer definierten sIL-6R- Konzentration von 300 nM mit Hilfe von Filterbindungsstudien ermittelt. Die gezeigten Messpunkte und Fehlerbalken stellen Mittelwerte und Standardabweichungen aus zwei voneinander unabhängigen Studien dar. Die relative Bindung des Aptamers 16-3 B und der Varianten bezieht sich auf die Bindung des "Wildtyp"- Aptamers 16-3. Fig. 13 Gel-Shift-Assay zur Analyse von Varianten des Aptamers 16-3 B. Die Analyse der Interaktion zwischen Hyper-IL-6 (330 nM) und dem Aptamer 16-3 B bzw. dessen Varianten (16-3_B_M1 - 16-3_B_M5) erfolgte mittels nativer PAGE (5%iges PAA-Gel). Die Detektion der Banden erfolgte mittels Autoradiographie. Fig. 12 Mutation analysis for the binding of aptamers 16-3, 16-3 B and five variants of hyper-IL-6. The proportion of relative RNA binding (in%) was determined at a defined sIL-6R concentration of 300 nM using filter binding studies. The measurement points and error bars shown represent mean values and standard deviations from two independent studies. The relative binding of the aptamer 16-3 B and the variants relates to the binding of the "wild-type" aptamer 16-3. Fig. 13 Gel shift assay for analysis of variants of aptamer 16-3B. Analysis of the interaction between hyper-IL-6 (330 nM) and the aptamer 16-3B or its variants (16-3_B_M1-16 -3_B_M5) was carried out by native PAGE (5% PAA gel). The detection of the bands was carried out by autoradiography.
Beispiele Examples
1. In-vitro-Selektion von RNA-Aptameren mittels magnetischer Beads Zur Selektion von RNA-Aptameren wurde ein als SELEX (Systematische Evolution von1. In Vitro Selection of RNA Aptamers Using Magnetic Beads For the selection of RNA aptamers, one was selected as SELEX (Systematic Evolution of
Liganden durch exponentielle Anreicherung) bezeichneter In-vitro-Selektionsprozess (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) eingesetzt. Bei diesem Prozess erfolgt in iterativen Zyklen der Schritte (1) Inkubation einer Nukleinsäure- Bibliothek mit dem Zielmolekül, (2) Abtrennung bindender von nicht-bindenden Nukleinsäuren und (3) Vervielfältigung bindender Spezies, d.h. eine Anreicherung von bindenden Ligands by exponential enrichment) in vitro selection process (Tuerk, C. and L. Gold, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase, Science, 1990. 249 (4968): p. 10) used. In this process, in steps of iterative cycles, (1) incubation of a nucleic acid library with the target molecule, (2) separation of binding from non-binding nucleic acids, and (3) amplification of binding species, i. an accumulation of binding
Nukleinsäuren. Nucleic acids.
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 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
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. Es wurde eine RNA-Startbibliothek genügend hoher Sequenzvielfalt hergestellt. Eine synthetisch hergestellte ssDNA-Bibliothek Rl (Metabion, München) diente hierfür als Immobilization was biotinylated of sIL-6R and then immobilized interaction on the surface of streptavidin-coupled Dynabeads ® via a biotin-streptavidin. 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. An RNA start library of sufficiently high sequence diversity was produced. A synthetically prepared ssDNA library Rl (Metabion, Munich) was used for this purpose
Grundlage. Die ssDNA der Bibliothek Rl wies folgende Grundstruktur auf: 5'-AATGCTAATACGACTCACTATAGGAAGAAAGAGGTCTGAGACATTCT-N60- CnCTGGAGTTGACGnGCTT-3' Basis. The ssDNA library Rl had the following basic structure: 5'-AATGCTAATACGACTCACTATAGGAAGAAAGAGGTCTGAGACATTCT-N60- CnCTGGAGTTGACGnGCTT-3 '
Die Sequenz der ssDNA-Bibliothek Rl 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 The sequence of the ssDNA library Rl 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 served to attach two
komplementärer Oligonukleotide, des T7-Primer-Rl und des RT-Primer-Rl, 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 x 1013 Moleküle) mit der Grundstruktur complementary oligonucleotides, the T7 primer R1 and the RT primer R1, to create a library of dsDNA molecules of 128 base pairs (bp) in length. 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
S'-GGAAGAAAGAGGUCUGAGACAUUCU-NeQ-CUUCUGGAGUUGACGUUGCUU-S' ermöglichte, die im SELEX- Verfahren eingesetzt wurde. S'-GGAAGAAAGAGGUCUGAGACAUUCU-NeQ-CUUCUGGAGUUGACGUUGCUU-S ', which was used in the SELEX process.
Nach jedem Selektionszyklus wurden die eluierten RNA-Moleküle nach Anlagerung des RT- Primers-Rl mittels reverser Transkription in cDNA umgeschrieben und in einer sich After each selection cycle, the eluted RNA molecules were transcribed into cDNA after addition of the RT primer RI by means of reverse transcription and in a
anschließenden PCR zu dsDNA aufgefüllt und amplifiziert. In der ersten Selektionsrunde wurde eine definierte Menge der RNA- Ausgangsbibliothek Rl (500 pmol) direkt mit dem an Dynabeads® immobilisierten sIL-6R (100 pmol) in lx subsequent PCR to dsDNA filled and amplified. In the first round of selection, a defined amount of RNA starting library Rl (500 pmol) directly with the immobilized on Dynabeads ® sIL-6R (100 pmol) in lx
Selektionspuffer B (lx PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM Na2HP04, 15 mM KH2P04); 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 μΐ lx Selektionspuffer B gewaschen. Die Elution bindender Nukleinsäuren erfolgte nach vorsichtigem Resuspendieren in 55 μΐ aqua dest. unter Hitzeeinwirkung bei 80 °C für 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 μΐ des Transkriptionsansatzes mit dem an Dynabeads® immobilisierten sIL-6R inkubiert. Nach Abtrennung nicht bindender RN A-Moleküle wurden die Beads zweimal mit 100 μΐ lx Selektionspuffer B gewaschen, wobei sich mit steigender Selektionsrunde die Anzahl der Waschschritte auf vier erhöhte. Nach sechzehn Runden wurde die Selektion beendet. Die dsDNA-Bibliothek der Selektionsrunde 9 sowie der finalen Runde 16 wurden nach Selection Buffer B (10x PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl, 6.5 mM Na 2 HP0 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ); 3 mM MgCl 2 ; pH 7.4) for 30 min at room temperature (RT ). The binding to the target RNA molecules were separated by magnetic separation of non-binding molecules, discarded the supernatant and the RNA-target complexes washed once with 100 .mu.l x selection buffer B. The elution of binding nucleic acids was carried out after careful resuspension in 55 μΐ aqua dest. under heat at 80 ° C for 3 min. 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 were incubated μΐ of the transcription approach with the immobilized on Dynabeads ® sIL-6R. After separation of non-binding RN A molecules, the beads were washed twice with 100 μl lx selection buffer B, the number of washing steps increasing to four with increasing round of selection. After sixteen rounds, the selection was ended. The dsDNA library of round 9 and final round 16 decreased
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. Manufacturer data cloned in the vector pCR ® 2.1-TOPO * of the TA Cloning ® kit (Invitrogen). Subsequently, eight clones of the 9th round of selection and twelve clones of the 16th
Selektionsrunde sequenziert. Die Sequenzierung ergab die folgenden sechs Aptamersequenzen: Aptamer SEQ ED NO: Selection round sequenced. Sequencing yielded the following six aptamer sequences: aptamer SEQ ED NO:
9-5 13  9-5 13
9-6 14  9-6 14
16-1 15  16-1 15
16-2 16  16-2 16
16-3 17  16-3 17
16-8 18  16-8 18
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 flanking 5 'and 3' primer regions, except for the T7 promoter sequence (TAATACGACTCACTATAGG), of which only the two terminal G nucleotides are included. The number in front of the hyphen indicates the selection round (9 or 16).
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 To study the interaction of the enriched RNA library with the
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 Target molecule sIL-6R and to determine dissociation constants (Kd values) Filter binding studies performed under radioactive conditions. In addition, gel-shift studies using polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) and
Kompetitionsstudien unter Einsatz der Filterbmdungstechnik durchgeführt. 2.1 Analytische Filterbindungsstudien Competition studies carried out using the Filterbmdungstechnik. 2.1 Analytical Filter Binding Studies
Die Untersuchung von Aptamer-Protein-Interaktionen und die Bestimmung von The study of aptamer-protein interactions and the determination of
Dissoziationskonstanten (Kd- Werte) erfolgten mittels Filterbindungsstudien. Dazu wurde eine konstante Menge (< 1 nM) an radioaktiv markierter RNA (die Markierung erfolgte durch Einbau von <x-[32P]-ATP (0,1 μθ/μΐ; 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 lx Selektionspuffer B (lx PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM Na2HP04, 15 mM KH2P04); 3 mM MgCl2; pH 7,4). Eine Nitrozellulosemembran wurde 10 min mit Aminohexansäure-Puffer (20% Methanol; 40 mM Aminohexansäure (C6H13N02)) vorbehandelt, in eine 96-Napf-Dot-Blot- Apparatur (Schleicher&Schüll) eingespannt und unter Vakuum zweimal mit 200 μΐ lx Selektionspuffer B gewaschen. Dissociation constants (Kd values) were carried out by means of filter binding studies. For this purpose, a constant amount (<1 nM) of radioactively labeled RNA (the labeling was carried out by incorporation of <x- [ 32 P] -ATP (0.1 μθ / μΐ, 100 nM) during T7 transcription) with increasing concentrations (1 nM to 300 nM) of protein incubated for 20 min at RT. Unless otherwise stated, the buffer used was the lx 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). A nitrocellulose membrane was pretreated for 10 minutes with aminohexanoic acid buffer (20% methanol, 40 mM aminohexanoic acid (C 6 H 13 N0 2 )), clamped in a 96-well dot blot apparatus (Schleicher & Schull) and under vacuum twice with 200 μΐ lx selection buffer B washed.
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 lx Selektionspuffer B entfernt. Die 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 lx Selection Buffer B. The
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: 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). For the plot of binding curves the program GraphPad Prism® (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:
B.max * Q Protein B. max * Q protein
RNA,gebunden  RNA bound,
^d + cProtein wobei Bmax den maximal möglichen Anteil gebundener RNA darstellt. Für die vier Aptamere 16-1, 16-2, 16-3 und 16-8 (SEQ DD 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 Fig. 1 dargestellt. Die nach Durchführung der Bindungsstudie auf der ^ d + c protein where B max represents the maximum possible amount of bound RNA. For the four aptamers 16-1, 16-2, 16-3 and 16-8 (SEQ ID NO: 15-18) binding to the sIL-6R was analyzed. For the aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17), the result of the study in FIG. 1 is shown by way of example. After conducting the binding study on the
Nitrozellulosemembran verbleibende Menge an radioaktiv markierten Nukleinsäuren wurde wie oben beschrieben quantifiziert und zur Bestimmung der Dissoziationskonstanten herangezogen. Nitrocellulose membrane remaining amount of radiolabeled nucleic acids was quantified as described above and used to determine the dissociation constant.
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 was 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. Table 1: Characteristics of aptamers 16-1, 16-2, 16-3 and 16-8. The dissociation constants (K d ) and the proportion of maximally bound RNA, determined in each case in two (16-1, 16-2, 16-8) and ten (16-3) independent filter binding studies, are shown.
Aptamer SEQ DD NO: Anteil maximaler Bindung [%] Kd [nM] Anzahl Studien 16-1 15 61,4 125 ± 32 2 Aptamer SEQ DD NO: Proportion of maximal binding [%] K d [nM] Number of studies 16-1 15 61.4 125 ± 32 2
16-2 16 74,5 420 ± 290 2  16-2 16 74.5 420 ± 290 2
16-3 17 47,9 ± 2,8 % 19,8 ± 4,2 10  16-3 17 47.9 ± 2.8% 19.8 ± 4.2 10
16-8 18 68,2 106 ± 47 2 16-8 18 68,2 106 ± 47 2
Das Aptamer 16-3 wies mit einer im Vergleich deutlich niedrigeren Dissoziationskonstante (Kd) 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 (K d ). 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 sD_--6R (0 nM - 300 nM) in lx Selektionspuffer B (lx PBS (0,137 M NaCl, 2,7 mM KCl, 6,5 mM 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). For this purpose, the radiolabeled aptamer 16-3 with increasing amounts of recombinant sD _-- 6R (0 nM - 300 nM) in lx selection buffer B (1 × PBS (0.137 M NaCl, 2.7 mM KCl, 6.5 mM
Na2HP04, 15 mM KH2P04); 3 mM MgCl2; pH 7,4) inkubiert. Die Trennung der Aptamer- Protein-Gemische erfolgte über ein 5%iges natives Polyacrylamid(PAA)-Gel mittels Na 2 HP0 4 , 15 mM KH 2 PO 4 ); 3mM MgCl 2 ; pH 7.4). The separation of the aptamer protein mixtures was carried out by means of a 5% native polyacrylamide (PAA) gel
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. 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) a-[32P] -radiomarkierter RNA wurden mit steigenden Proteinmengen (1 nM - 300 nM) in lx Selektionspuffer B (s.o.) für 30 min bei RT inkubiert. Die Proben wurden mit 6x DNA-Probenpuffer (50% (w/v) Saccharose; 1% (w/v) SDS; 0,1% (w/v) OrangeEqual amounts (~ 1 nM) a- [ 32 P] radiolabelled RNA were incubated with increasing amounts of protein (1 nM - 300 nM) in lx selection buffer B (see above) for 30 min at RT. Samples were seeded with 6x DNA sample buffer (50% (w / v) sucrose; 1% (w / v) SDS; 0.1% (w / v) orange
G) versetzt und mittels nativer PAGE unter Verwendung eines 5%igen PAA-Gels (lx TBE (89 mM Tris-HCl, 89 mM Borsäure, 2 mM EDTA); AcrylamidrBisacrylamid 37,5:1 5% (w/v);G) and purified by native PAGE using a 5% PAA gel (1 x TBE (89 mM Tris-HCl, 89 mM boric acid, 2 mM EDTA); acrylamide-bis-acrylamide 37.5: 1 5% (w / v);
TEMED (Ν,Ν,Ν^Ν'-Tetramemyl-emylendiamin) 0,1% (v/v); APS (Ammoniumpersulfat) 0,1% (w/v)) analysiert. Die elektrophoretische Trennung erfolgte bei 80 V und 4 °C in lx TBE. Nach beendeter Elektrophorese wurde das Gel unter Anlegen von Vakuum getrocknet. Die radioaktiven Banden wurden mittels Autoradiographie detektiert. TEMED (Ν, Ν, Ν ^ Ν'-tetramemyl-enylenediamine) 0.1% (v / v); APS (ammonium persulfate) 0.1% (w / v)). The electrophoretic separation was carried out at 80 V and 4 ° C in lx 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. DieseThe specific binding of the RNA to the target molecule slowed the running behavior compared to the aptamer alone by formation of the aptamer-protein complexes. These
Komplexe wurden im Gel als so genannter„Shift" deutlich. Mittels Autoradiographie konnten die resultierenden Banden visualisiert werden (s. Fig. 2). Complexes appeared in the gel as a so-called "shift." The resulting bands could be visualized by autoradiography (see Fig. 2).
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. Fig. 2). Die Intensität dieser verlangsamten Bande wurde mit zunehmender sIL-6R-Konzentration stärker (Fig. 2, von links nach rechts). Im Bereich der Geltaschen ist ebenfalls eine konzentrationsabhängige The aptamer 16-3 clearly showed an interaction with the sIL-6R, since the gel showed a "shift" caused by the complex formation (see Fig. 2). The intensity of this slowed band increased with increasing concentration of sIL-6R (Figure 2, from left to right). In the area of gelatine is also a concentration-dependent
Signalzunahme erkennbar. Vermutlich handelte es sich dabei um das Aptamer 16-3, welches mit präzipitiertem sIL-6R komplexiert vorlag. Signal increase recognizable. Presumably this was the aptamer 16-3, which was complexed with precipitated sIL-6R.
Um zu zeigen, dass die Wechselwirkung der selektierten RNA-Aptamere spezifisch für das Zielmolekül sIL-6R war, wurde ein Gel-Smft-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 Smft 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 (Fig. 3 5.21, Spuren 2-5) bzw. Lysozym (Fig. 3, Spuren 7-10) mit dem radioaktiv markierten Aptamer 16-3 (<1 nM) in lx Selektionspuffer B (s.o) inkubiert und über ein 5%iges, natives PAA-Gel getrennt. Als Positivkontrolle diente ein Ansatz mit 75 nM sEL 6R (Fig. 3, Spur 6). Keines der untersuchten Kontrollproteine wies eine Interaktion mit dem RNA- Aptamer 16-3 auf. Im Gegensatz dazu erfolgte eine Komplexbildung zwischen sIL-6R und dem Aptamer, was durch den Shift zu erkennen war (Fig. 3, Spur 6). 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. Fig. 4). Neben dem radioaktiv markierten Aptamer 16-3 (Fig. 4, Spur 1 und Spur 5) im Komplex mit sIL-6R (Spur 2, Spur 6) wurde ein >1.000fach molarer Überschuss an nicht markiertem Aptamer zugesetzt (Spur 3, Spur 7). Die markierten und unmarkierten RNA-Moleküle konkurrierten dabei um die Bindung an den löslichen IL-6R, wodurch es zur Abschwächung der retardierten Bande kam (Kompetition). Zur Kontrolle wurde eine Kompetition zwischen Aptamer 16-3 und unmarkierter, unspezifischer RNA R24 To analyze specificity, increasing amounts (10 nM - 300 nM) of CEACAM1 (Figure 3, 5.21, lanes 2-5) and lysozyme (Figure 3, lanes 7-10) were radiolabeled with aptamer 16-3 (< 1 nM) in lx selection buffer B (see above) and separated on a 5% native PAA gel. The positive control used was a batch of 75 nM sEL 6R (FIG. 3, lane 6). None of the control proteins studied showed any interaction with the RNA aptamer 16-3. In contrast, complex formation occurred between sIL-6R and the aptamer, as evidenced by the shift (Figure 3, lane 6). Evidence that the RNA band retarded in their behavior was indeed due to a specific interaction between aptamer and sIL-6R was made by two additional gel-shift experiments (see Fig. 4). In addition to the radioactively labeled aptamer 16-3 (FIG. 4, lane 1 and lane 5) in complex with sIL-6R (lane 2, lane 6), a> 1000-fold molar excess of unlabelled aptamer was added (lane 3, lane 7) ). The labeled and unlabeled RNA molecules competed for binding to the soluble IL-6R, resulting in the weakening of the retarded band (competition). As a control, a competition between aptamer 16-3 and unlabelled, non-specific RNA R24
(GGGAGGACGAUGCGGGAUUGUUGAGUGGUGCGAAACGCUUUUGCCCCACUUCG CGUCGGGCGAGUCGUCUG-3', SEQ ID NO: 12; >1.000fach molarer Überschuss) untersucht (Spur 8). Diese RNA konnte keine Abschwächung der Aptamer-sIL-6R-Interaktion hervorrufen. (GGGAGGACGAUGCGGGAUUGUUGAGUGGUGCGAAACGCUUUUGCCCCUUCG CGUCGGGCGAGUCGUCUG-3 ', SEQ ID NO: 12;> 1,000-fold molar excess) (lane 8). This RNA did not induce attenuation of the aptamer-sIL-6R interaction.
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-To identify the protein bound by the aptamer, further experiments were carried out with a specific anti-His antibody. Since the target protein sIL-6R carried a His tag, the antibody was able to bind the protein to His tag. The 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 (Fig. 4, Spur 9). Antibody complexes were evident in the gel by a supershift, ie an even stronger one delayed band compared to the aptamer-protein complex (lane 4). The anti-His antibody showed no interaction with the aptamer 16-3 alone (Figure 4, lane 9).
2.3 Kompetitionsstudien 2.3 Competition studies
In In-vitro-Kompetitionsstudien wurde die Wechselwirkung zwischen den selektierten RNA- Aptameren und dem sIL-6R in Anwesenheit seiner natürhchen Liganden IL-6 und gpl30 sowie von Hyper-IL-6 untersucht. 2.3.1 Kompetitionsanalyse zwischen Aptamer 16-3 und Interleukin-6 (IL-6) 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 gpl30 as well as of hyper-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 The ability of aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) to compete with the natural ligand of sIL-6R, interleukin 6, to compete for binding was reported in
Filterbindungsstudien, die wie oben beschrieben durchgeführt wurden, analysiert (Fig. 5). Filter binding studies performed as described above are analyzed (Figure 5).
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 (Fig. 5 A). Die Auswertung dieses Experiments zeigte, dass IL-6 auf die In the filter binding studies, the interaction of the sIL-6R with the aptamer 16-3 in the presence or absence of the ligand IL-6 was investigated. To determine the percent RNA binding, a defined amount of aptamer 16-3 (125%) was applied to the nitrocellulose membrane (FIG. 5 A). The evaluation of this experiment showed that IL-6 was based on the
Interaktion zwischen dem Aptamer 16-3 und sIL-6R keinen nennenswerten Einfluss hatte. Die Ermittlung der jeweiligen Dissoziationskonstanten führte zu vergleichbaren Werten. Interaction between the aptamer 16-3 and sIL-6R had no appreciable influence. The determination of the respective dissociation constants led to comparable values.
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.). Fig. 6 zeigt deutlich, dass trotz steigender IL-6-Konzentrationen die deutliche Interaktion zwischen Aptamer und sIL-6R erhalten blieb, d.h. die in ihrem Laufverhalten verlangsamten Aptamer-sIL-6R-Komplexe wurden nicht gestört. Das Aptamer 16-3 und IL-6 wiesen somit nicht die gleiche Bindungsstelle am Rezeptor auf. In einem zweiten Gel-Shift-Experiment wurde die Konzentration an IL-6 auf 1,5 μΜ erhöht. Auch diese hohe Liganden-Konzentration hatte keinen Einfluss auf die Aptamerbindung. The finding that there was no competition between aptamer 16-3 and IL-6 was checked by gel-shift assays. For this, the aptamer (<1 nM) was incubated with the sIL-6R (75 nM). Increasing amounts of ligand IL-6 (0-150 nM) as a competitor were added to the binding assays. The separation of the aptamer-protein complexes was carried out in the native PAA gel (see above). FIG. 6 clearly shows that despite increasing IL-6 concentrations, the clear interaction between aptamer and sIL-6R was retained, ie, the slowed-down aptamer-sIL-6R complexes were not disturbed. The aptamer 16-3 and IL-6 thus did not have the same binding site on the receptor. In a second gel-shift experiment, the concentration of IL-6 was increased to 1.5 μΜ. 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 sgpl30Fc 2.3.2 Interaction of aptamer 16-3 with hyper-IL-6 (H-IL-6) and sgpl30Fc
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. Fig. 7) untersucht. Hyper-IL-6 ist ein bioaktives Fusionsprotein aus IL-6 und sIL-6R, wobei beide Interaktionspartner über einen flexiblen Polypeptidlinker miteinander verbunden sind. Dieser Linker setzt sich aus den 16 N-terminalen nicht-helikalen Aminosäuren des IL-6 und dreizehn weiteren Aminosäuren, vorwiegend Glycin und Serin, zusammen. Um die Größe dieses Fusionsproteins so gering wie möglich zu halten, wurde auf die N-terminale Immunglobulin- ähnliche Domäne Dl und den C-Terminus des sIL-6R verzichtet, da beide nicht für die A possible competition between IL-6 and aptamer was further investigated by analyzing the interaction between aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) and Hyper-IL-6 (see Figure 7). Hyper-IL-6 is a bioactive fusion protein of IL-6 and sIL-6R, where both interaction partners are linked by a flexible polypeptide linker. This linker is composed of the 16 N-terminal non-helical amino acids of IL-6 and thirteen other amino acids, predominantly glycine and serine. In order to minimize the size of this fusion protein, the N-terminal immunoglobulin-like domain Dl and the C-terminus of the sIL-6R have been omitted, since both are not suitable for the
Bioaktivität des IL 6/sIL-6R-Komplexes benötigt werden (Fischer, M., et al., I. A bioactive designer cytokine for human hematopoietic progenitor cell expansion. Nat Biotechnol, 1997. 15(2): p. 142-5), so dass nur die Aminosäuren 113-323 des sIL-6 in dem Fusionsprotein verwendet wurden. Es resultiert ein 408 Aminosäuren großes Fusionsprotein mit einem Bioactivity of the IL 6 / sIL-6R complex (Fischer, M., et al., I. A bioactive designer cytokines for human hematopoietic progenitor cell expansion., Nat Biotechnol, 1997. 15 (2): p.142-5 ) so that only amino acids 113-323 of sIL-6 were used in the fusion protein. This results in a 408 amino acid fusion protein with a
Molekulargewicht von etwa 57 kDa (s. Fig. 7). Des Weiteren wurde der Einfluss der Aptamerbindung auf die Interaktion zwischen Hyper-IL 6 und sgpl30Fc untersucht. Hyper-IL-6 als aktive Form des IL-6/sIL-6R-Komplexes bindet neben gpl30 auch dessen alternativ gespleißte, lösliche Form sgpl30. Durch genetische Fusion dieses Proteins mit dem konstanten Teil eines IgGl -Antikörpers wurde eine stark aktive Form dieser Rezeptoruntereinheit geschaffen: sgpl30Fc (Scheller, J., Grötzinger, J., and Rose- John, Stefan, Zytokinsignale über lösliche und membranständige Rezeptoren. Biospektrum, 2007, 13. Jahrgang: S. 250-253; Jostock, T., et al., Soluble gpl30 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor transsignaling responses. Eur J Biochem, 2001. 268(1): S. 160-7). Diese monomere Form dimerisiert aufgrund des jeweiligen Fc-Teils (-189 kDa). 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 (Fig. 8). Ein deutlich zu erkennender Shift ließ auf eine Interaktion schließen (Fig. 8; Spur 2). Damit wurde erneut bestätigt, dass das Aptamer 16-3 mit dem Rezeptor an einer von der IL-6-Bindestelle anderen Region interagiert. In einem weiteren Reaktionsansatz wurde die Bindung des Aptamers an einen Komplex aus Hyper-IL-6 und sgpl30Fc nachgewiesen (Fig. 8; Spur 4). Eine noch stärker in ihrem Molecular weight of about 57 kDa (see Fig. 7). Furthermore, the influence of aptamer binding on the interaction between Hyper-IL 6 and sgpl30Fc was investigated. Hyper-IL-6 as an active form of the IL-6 / sIL-6R complex binds gpl30 as well as its alternatively spliced, soluble form sgpl30. By genetically fusing this protein with the constant portion of an IgG1 antibody, a highly active form of this receptor subunit was created: sgpl30Fc (Scheller, J., Grötzinger, J., and Rose-John, Stefan, cytokine signals via soluble and membrane-bound receptors. 2007, Volume 13: pp. 250-253, Jostock, T., et al., Soluble gpl30 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor trans-signaling responses, Eur J Biochem, 2001. 268 (1): p.160 -7). This monomeric form dimerizes due to the respective Fc portion (-189 kDa). A gel-shift experiment was used to study the interaction between Hyper IL 6 and aptamer 16-3. After incubation of Hyper-IL-6 with radiolabeled aptamer and electrophoretic separation by native PAGE, the bands could be analyzed by means of Autoradiography can be detected (Fig. 8). A clearly recognizable shift suggested interaction (Figure 8, lane 2). This confirms again that aptamer 16-3 interacts with the receptor at a region other than the IL-6 binding site. In another reaction, binding of the aptamer to a complex of hyper-IL-6 and sgpl30Fc was detected (Figure 8, lane 4). An even stronger in her
Laufverhalten verlangsamte Bande deutete auf eine Komplexbildung aller drei Running behavior slowed gang indicated complex formation of all three
Interaktionspartner hin. Das Aptamer interagierte demnach mit Hyper-IL-6 an einer von der sgpl30Fc-Bindestelle ungleichen Region. Das Aptamer interagierte nicht mit sgpl30Fc allein (Fig. 8; Spur 3). Interaction partner. The aptamer thus interacted with hyper-IL-6 at a region unequal to the sgpl30Fc binding site. The aptamer did not interact with sgpl30Fc alone (Figure 8, lane 3).
In Filterbindungsstudien konnte eine zum sIL-6R vergleichbar affine Interaktion zwischen dem Aptamer 16-3 und Hyper-IL-6 bestätigt werden. 3. Untersuchung der Bindungsaktivität von RNA-Aptamer-Fragmenten In filter binding studies, a similar affinity for sIL-6R between aptamer 16-3 and hyper-IL-6 was confirmed. 3. Investigation of the binding activity of RNA aptamer fragments
Basierend auf Sekundärstxukturvorhersagen unter Anwendung des Programms mfold web Server (Version 3.2, Zuker, M., Mfold web Server for nucleic acid folding and hybridization prediction. Nucleic Acids Research, 2003. 31(13): p. 3406-3415) wurde die Sequenz des Aptamers 16-3 (SEQ ID NO: 17) verkürzt (s. Fig. 9). Zunächst wurden die Primerbereiche entfernt. Das Aptamer wurde weiter verkürzt, wobei eine G-reiche Konsensussequenz (SEQ ID NO: 4) stets erhalten blieb. Based on secondary structure predictions using the mfold web server program (version 3.2, Zuker, M., Mfold web Server for nucleic acid folding and hybridization prediction, Nucleic Acids Research, 2003. 31 (13): p., 3406-3415), the sequence became of aptamer 16-3 (SEQ ID NO: 17) (see Fig. 9). First, the primer areas were removed. The aptamer was further shortened, with a G-rich consensus sequence (SEQ ID NO: 4) always being conserved.
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 ED 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). 16-3_A (19 Nukleotide, s. SEQ ID NO: 19): First, aptamer 16-3 was truncated to a 19mer (16-3A; SEQ ID NO: 19) which retained only the conserved, G-rich region of the aptamer. The truncated RNA 16-3B (47 nt; SEQ ID NO: 20) included, in addition to the G-rich region, the stabilizing, double-stranded region consisting of nine base pairs. The third truncated RNA, 63mer 16-3C (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 ). 16-3_A (19 nucleotides, see SEQ ID NO: 19):
S'-GGGGAGGCUGUGGUGAGGG-S' S 'GGGGAGGCUGUGGUGAGGG-S'
16-3_B (47 Nukleotide, s. SEQ TD NO: 20) 16-3_B (47 nucleotides, see SEQ TD NO: 20)
5'-GGGAUUCUCUUAUAGGGGAGGCUGUGGUGAGGGAAUAUUAAGAGAAU-3' 5'-GGGAUUCUCUUAUAGGGGAGGCUGUGGUGAGGGAAUAUUAAGAGAAU-3 '
16-3_C (63 Nukleotide, s. SEQ ID NO: 21) 16-3_C (63 nucleotides, see SEQ ID NO: 21)
5'-GGGCUUAUAGGGGAGGCUGUGGUGAGGGAAUAUUAAGAGAAUUAACGGUCUA GUUCACCUCGA-3'  5'-GGGCUUAUAGGGGAGGCUGUGGUGAGGGAAUAUUAAGAGAAUUACGGUCUA GUUCACCUCGA-3 '
Zur Analyse der Bindungseigenschaften dieser verkürzten RNA-Moleküle wurden To analyze the binding properties of these truncated RNA molecules were
Filterbindungsstudien, wie oben beschrieben, durchgeführt (s. Fig. Fig. 10). Wie anhand der Figur 10 ersichtlich ist, zeigten alle verkürzten RNAs eine Bindung an das Zielmolekül sIL-6R. Darauf basierend wurde diese Variante für weitere Experimente zur Charakterisierung der Aptamer-sIL-6R- Wechselwirkung gewählt. Filter binding studies as described above (see Fig. 10). As can be seen from FIG. 10, all truncated RNAs showed binding to the target molecule sIL-6R. On this basis, this variant was chosen for further experiments to characterize the aptamer-sIL-6R interaction.
Für die Variante 16-3 B konnte ein Ka 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 K^-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 Ka 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 region of the RNA-protein interaction, which is necessary for accurate K ^ determination, does not exist at a maximum sIL-6R concentration of 300 nM could be achieved completely.
Tabelle 2 Ka- 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. Aptamer SEQ ID NO: Kd [nM] Anteil maximaler Bindung [%] Table 2 Ka values and percent maximal binding (Bmax) of aptamer 16-3 and truncated variants of sIL-6R determined in filter binding studies. Mean values and standard deviations were calculated from at least three independent measurements. Aptamer SEQ ID NO: Kd [nM] proportion of maximal binding [%]
16-3 17 19,7 ± 4,2 47,9 ±2,8  16-3 17 19.7 ± 4.2 47.9 ± 2.8
16-3 A 19 446 ± 200 54,4 ± 16,4  16-3 A 19 446 ± 200 54.4 ± 16.4
16-3 B 20 26,4 ± 7,1 43,1 ± 3,4  16-3 B 20 26.4 ± 7.1 43.1 ± 3.4
16-3 C 21 117 ± 30 34,7 ± 4,0  16-3 C 21 117 ± 30 34.7 ± 4.0
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. Fig. 10), wurden im Bereich der konservierten Region Mutationen eingefügt. Die Guaninreste an den Positionen 15, 17, 21, 27 und 32. wurden jeweils durch Uracilreste ersetzt und somit fünf verschiedene Mutanten erzeugt, 16 3 B M1 bis 16 3 B M5 (s Fig. 10). Starting from the 47mer 16-3B (SEQ ID NO: 20), which was characterized by a possibly stabilizing, double-stranded strain adjacent to the conserved G-rich region (see Figure 10), mutations were introduced in the region of the conserved region. The guanine residues at positions 15, 17, 21, 27, and 32 were replaced by uracil residues, thus producing five different mutants, 16 3 B M1 to 16 3 B M5 (see FIG. 10).
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 Fig. 12 zu entnehmen. Mutation within the GG pairs involved in the quadruplex formation should result in loss of binding to the hyper-IL-6 protein. The mutational analyzes were in the form of filter binding studies as described above. The binding of the truncated variants was compared in each case with the binding portion of the aptamer 16-3. The result of the analysis is shown in FIG. 12.
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 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 one
Funktionsverlust. Die Fähigkeit, mit Hyper-IL-6 zu interagieren, war deutlich reduziert. Die Mutante 16-3 B Ml 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. Loss of function. The ability to interact with Hyper-IL-6 was significantly reduced. The mutant 16-3 B Ml was characterized by greatly reduced binding. 16-3 B M2 on the other hand, it seemed to be unaffected by the 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-Quaclmplex-Srruktur. Der Funktionsverlust der vier Mutanten 16-3 B M1 , 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 und 16-3JB M5 weist daraufhin, dass die Guaninreste 15, 21, 27 und 32 des Aptamers 16-3 B für die Aptamerbindung essentiell und vielleicht in die The results of the mutation analyzes are consistent with the assumption of a possible formation of a G-Quaclmplex Srruktur. The loss of function of the four mutants 16-3 B M1, 16-3_B_M3, 16-3_B_M4 and 16-3JB 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
Ausbildung von G-Quartetten involviert sind. Zur Überprüfung dieses Ergebnisses erfolgte die Analyse der Interaktionen zwischen Hyper-IL- 6 und den Aptamer- Varianten in einem Gel-Shift-Assay (Fig. 13). Auch dieses Experiment zeigte, dass das Aptamer 16-3 B und die Mutante 16-3 B M2 deutlich mit Hyper-IL-6 interagieren konnten. So führte eine Mutation des Guanins an Position 17 nicht zu einem Funktionsverlust des Aptamers. Die anderen vier Mutanten zeigten im Vergleich dazu eine deutlich reduzierte mteraktionsfähigkeit. Training of G-quartets are involved. To verify this result, the analysis of the interactions between Hyper-IL-6 and the aptamer variants was carried out in a gel-shift assay (FIG. 13). This experiment also showed that the aptamer 16-3 B and the mutant 16-3 B M2 were able to interact clearly with hyper-IL-6. Thus, a mutation of guanine at position 17 did not lead to a loss of function of the aptamer. The other four mutants showed a significantly reduced ability to interact in comparison.
4. Bindung fluoreszenzmarkierter Aptamere an IL-6R-tragende Zellen 4. 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-Using flow cytometry, the binding of sIL-6R-specific aptamers 16-3 and 16-3 B to the native IL-6R was investigated. As a control, the unselected RNA
Pool Rl und die nicht-bindende Variante 16-3 B M5 (s.o.). Hierzu wurde die Wechselwirkung der fluoreszenzmarkierten RNAs mit den beiden Zelllinien BAF/gpl30 und Pool Rl and the non-binding variant 16-3 B M5 (see above). For this purpose, the interaction of the fluorescently labeled RNAs with the two cell lines BAF / gpl30 and
BAF/gpl30/IL6R/TNF untersucht. Die Zelllinien BAF/gpl30 und BAF/gp 130/IL6R/TNF waren abgeleitet von der murinen Prä-B-Zelllinie BAF/3, einer immortalisierten, dem BAF / gpl30 / IL6R / TNF examined. The cell lines BAF / gpl30 and BAF / gp 130 / IL6R / TNF were derived from the murine pre-B cell line BAF / 3, an immortalized, the
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 gp 130 Bone marrow-derived pro-B cell line whose growth and proliferation depends on the presence of the cytokine IL-3. The growth of the BAF / 3 cells used here was dependent on IL-6. Cells of this cell line were probed with cDNA for gp 130
(BAF/gpl30) bzw. den cDNAs für gpl30, TNF und IL-6R (BAF/gp 130/IL6R/TNF) stabil transfiziert. Die BAF/gp 130/IL-6R TNF-Zellen waren neben der Produktion von gpl30 und dem IL-6R auch zur Produktion des TNF befähigt, was in Zusammenhang mit den folgenden Aptameruntersuchungen jedoch nicht essentiell war. Die BAF/gpl30- und BAF/gpl30/IL-6R/TNF-Zelllinien wurden in 25 cm2-Flaschen kultiviert und im Brutschrank bei 37 °C gehalten. Als Kulturmedium diente DMEM (Dulbecco's (BAF / gpl30) or the cDNAs for gpl30, TNF and IL-6R (BAF / gp 130 / IL6R / TNF) stably transfected. The BAF / gp 130 / IL-6R TNF cells were able to produce TNF, in addition to the production of gpl30 and IL-6R, but this was not essential in the context of subsequent aptamer studies. The BAF / gpl30 and BAF / gpl30 / IL-6R / TNF cell lines were cultured in 25 cm 2 bottles and kept in the incubator at 37 ° C. The culture medium DMEM (Dulbecco's
Modified Eagle Medium l , Invitrogen), versetzt mit fetalem Kälberserum FKS (10 %) und lx Pen/Strep (62,5 μg Penicillin G Natriumsalz ml; 100 μg Streptomycin/ml; 90 μg NaCl/ml in aqua des ). Den BAF/gpl30-Zellen wurde zusätzlich Hyper IL 6 (10 ng/ml) zugesetzt, den BAF/gpl30/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. Das Vorhandensein des Interleukin 6-Rezeptors auf der Oberfläche der BAF/gp 130/IL6R/TNF- Zellen wurde unter Einsatz eines murinen monoklonalen IL-6R-spezifischen IgGl -Antikörpers kontrolliert (nicht dargestellt). Modified Eagle Medium I, Invitrogen) supplemented with fetal calf serum FKS (10%) and lx Pen / Strep (62.5 μg penicillin G sodium salt ml; 100 μg streptomycin / ml; 90 μg NaCl / ml in aqua des). Hyper IL 6 (10 ng / ml) was additionally added to the BAF / gpl30 cells, the BAF / gpl30 / IL-6R / TNF cells additionally the cytokine IL 6 (10 ng / ml) and the antibiotic puromycin (12 μg / ml). ml). As a control, the growth of the cells was also observed in the absence of the cytokines, since without these stimuli cell growth was not possible. The presence of the interleukin 6 receptor on the surface of the BAF / gp 130 / IL6R / TNF cells was controlled using a murine monoclonal IL-6R specific IgG1 antibody (not shown).
500.000 BAF/gpl30-Zellen bzw. IL-6R-tragende BAF/gp 130/IL6R/TNF-Zellen wurden zweimal mit 500 μΐ lx Selektionspuffer B (s.o.) gewaschen, in 350 μΐ des gleichen Puffers resuspendiert und mit 8-10 pmol der zu untersuchenden, fluoreszenzmarkierten RNA 500,000 BAF / gpl30 cells or IL-6R-carrying BAF / gp 130 / IL6R / TNF cells were washed twice with 500 μl lx selection buffer B (see above), resuspended in 350 μl of the same buffer and incubated with 8-10 pmol of the to be examined, fluorescently labeled 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 μΐ lx Selektionspuffer B gewaschen. Nach (Fluorophore: Alexa Fluor® 488 C5 maleimide, Invitrogen) 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 Selection Buffer B. To
Resuspension in 350 μΐ lx Selektionspuffer B wurde die Aptamerbindung am Resuspension in 350 μl lx selection buffer B was the aptamer binding on
Durchflusszytometer durch Messung von jeweils 10.000 Zellen analysiert. Flow cytometer analyzed by measuring every 10,000 cells.
Für die AlexaFluor® 488-markierten Aptamere 16-3 und 16-3 B konnte eine Wechselwirkung mit den IL-6R-tragenden BAF/gp 130/IL6R/TNF-Zellen nachgewiesen werden, da es zu einer Verschiebung der Fluoreszenzintensität kam. Die Kontroll-RNAs Pool Rl und 16 3 B M5 zeigten keine Bindung an die BAF/gpl30/IL6R/TNF-Zellen. Die Tatsache, dass keine der markierten Nukleinsäuren eine unspezifische Bindung an die IL-6R-defizienten BAF/gpl30 Zellen zeigte, bestätigte, dass die Aptamere ausschließlich an die Oberfläche der For the AlexaFluor® 488-labeled aptamers 16-3 and 16-3 B, interaction with the IL-6R-bearing BAF / gp 130 / IL6R / TNF cells could be detected as the fluorescence intensity shifted. The control RNAs Pool Rl and 16 3 B M5 showed no binding to the BAF / gpl30 / IL6R / TNF cells. The fact that none of the labeled nucleic acids showed non-specific binding to the IL-6R-deficient BAF / gpl30 cells confirmed that the aptamers bound exclusively to the surface of the
BAF/gpl30/IL6R TNF-Zellen banden. BAF / gpl30 / IL6R TNF cells bound.
5. Kompetition zwischen Aptamer 16-3 und einem Anti-hIL-6R- Antikörper 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/gpl30/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. 5. Competition between aptamer 16-3 and an anti-hIL-6R antibody For the specificity of the aptamers according to the invention, competition experiments were carried out, with a possible competition between the aptamers according to the invention and an anti-hIL-6R antibody for the binding to the IL-6R being investigated by flow cytometry. For this purpose, the binding to BAF / gpl30 / IL6R TNF cells, which had previously been incubated with a specific murine anti-hIL-6R antibody and a secondary FITC-conjugated goat anti-mouse AK, was analyzed.
BAF/gpl30/IL6R/TNF-Zellen wurden in 25 cm2-Kulrurflaschen 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/gpl30/IL6R/TNF-Zellen einmal mit 500 μΐ lx Selektionspuffer B (s.o) gewaschen, in 250 μΐ 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 μΐ lx Selektionspuffer B gewaschen. NachBAF / gpl30 / IL6R / TNF cells were cultured in 25 cm 2 culture bottles (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 / gpl30 / IL6R / TNF cells were washed once with 500 μl lx 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 incubated at 4 ° C. Excess antibody was separated by centrifugation at 500 g for 5 min. The pellet was washed once with 500 μl of selection buffer B. To
Resuspension in 250 μΐ 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/gpl30/IL6R/TNF-Zellen erfolgte wie oben beschrieben, wobei das fluoreszenzmarkierte Aptamer 16-3 eingesetzt wurde. Die Resuspension in 250 μM buffer was followed by the addition of a secondary FITC-conjugated goat anti-mouse antibody (Sigma) and incubation for 30 min 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 / gpl30 / IL6R / TNF cells was done as described above using the fluorescently labeled aptamer 16-3. The
Fluoreszenzmarkierung der RNA erfolgte hier mit AlexaFluor® 647 (Invitrogen). Fluorescence labeling of the RNA was carried out here with AlexaFluor® 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/gpl30/IL6R/TNF- Zellen. Dieses Ergebnis belegt gleichzeitig die spezifische Bindung des Aptamers an den nativen IL-6R auf der Oberfläche von BAF/gpl30/IL6R TNF-Zellen, da der Anti-hIL-6R- Antikörper gegen den IL-6R gerichtet war. Eine unspezifische Bindung an IL-6R-defiziente BAF/gpl30-Kontrollzellen wurde nicht beobachtet. Sequenzprotokoll - freier Text und Übersetzung englischer Ausdrücke The anti-hIL-6R antibody in combination with the goat anti-mouse secondary AK blocked the specific interaction of the aptamer with the BAF / gpl30 / IL6R / TNF cells. This result demonstrates simultaneously the specific binding of the aptamer to the native IL-6R on the surface of BAF / gpl30 / IL6R TNF cells, since the anti-hIL-6R antibody was directed against the IL-6R. Nonspecific binding to IL-6R deficient BAF / gpl30 control cells was not observed. Sequence Listing - free text and translation of English terms
Artificial Sequence = Künstliche Sequenz Artificial Sequence = artificial sequence
consensus sequence = Konsensussequenz consensus sequence = consensus sequence
miscjfeature - sonstiges Merkmal miscjfeature - other feature
k is g or u = k ist g oder u k 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 u h is a, c or u = h is a, c or u
w is a or u = w ist a oder u w is a or u = w is a or u
RNA aptamer = RNA-Aptamer  RNA aptamer = RNA aptamer
randomised region = randomisierter Bereich randomized region = randomized area
3* primer region = 3'-Primer-Bereich  3 * primer region = 3 'primer region
5' primer region = 5'-Primer-Bereich  5 'primer region = 5' primer region
randomised region plus 5' and 3' primer regions = randomisierter Bereich plus 5'- und 3'-randomized region plus 5 'and 3' primer regions = randomized area plus 5 'and 3'
Primerbereiche primer regions

Claims

RNA-Aptamer, das den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor spezifisch bindet. RNA aptamer that specifically binds the human soluble interleukin-6 receptor.
RNA-Aptamer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das RNA-Aptamer die Sequenz gemäß SEQ ID NO: 1 umfasst. RNA aptamer according to claim 1, characterized in that the RNA aptamer comprises the sequence according to SEQ ID NO: 1.
RNA-Aptamer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das RNA-Aptamer eine der Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 2-4 umfasst. RNA aptamer according to claim 2, characterized in that the RNA aptamer comprises one of the sequences according to SEQ ID NO: 2-4.
RNA-Aptamer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RNA-Aptamer eine der in den SEQ ID NO: 5-10 oder der in den SEQ ID NO: 13-18 angegebenen Sequenzen oder ein Fragment davon, das den menschlichen löslichen Interleukin-6-Rezeptor spezifisch bindet, umfasst. An RNA aptamer according to any one of the preceding claims, characterized in that the RNA aptamer is one of the sequences given in SEQ ID NO: 5-10 or SEQ ID NO: 13-18 or a fragment thereof which is human soluble Interleukin-6 receptor specifically binds.
RNA-Aptamer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die 2'-OH-Gruppe von mindestens einer der Nukleotid-Basen des RNA-Aptamers oder des RNA-Aptamer-Fragments durch eine Fluoro-, Amino- oder Methoxygruppe ersetzt ist. RNA aptamer according to one of the preceding claims, characterized in that the 2'-OH group of at least one of the nucleotide bases of the RNA aptamer or the RNA aptamer fragment is replaced by a fluoro, amino or methoxy group.
RNA-Aptamer nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fragment mindestens 14, 15, 16, 17, 18, 19 oder mindestens 20, weiter bevorzugt mindestens 25, mindestens 30, mindestens 35, mindestens 40, mindestens 45, mindestens 50 oder mindestens 55 und besonders bevorzugt mindestens 60 aufeinander folgende Nukleotide der in den SEQ ID NO: 5-10 oder der in den SEQ ID NO: 13-18 angegebenen Sequenzen umfasst. RNA aptamer according to one of claims 4 or 5, characterized in that the fragment 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 or at least 55 and more preferably at least 60 consecutive nucleotides of the sequences indicated in SEQ ID NO: 5-10 or in SEQ ID NO: 13-18.
RNA-Aptamer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fragment mindestens eine der Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 1-4 umfasst. RNA aptamer according to claim 6, characterized in that the fragment comprises at least one of the sequences according to SEQ ID NO: 1-4.
8. RNA-Aptamer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das RNA-Aptamer nicht-kompetitiv an den menschlichen löslichen Interleukin-6- Rezeptor bindet. 8. RNA aptamer according to any one of the preceding claims, characterized in that the RNA aptamer non-competitively binds to the human soluble Interleukin-6 receptor.
9. Arzneimittel, umfassend ein RNA-Aptamer nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 9. A pharmaceutical composition comprising an RNA aptamer according to any one of claims 1 to 8.
10. Verwendung eines Aptamers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Herstellung eines Arzneimittels oder eines Diagnosemittels. 10. Use of an aptamer according to any one of claims 1 to 8 for the manufacture of a medicament or a diagnostic agent.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Arzneimittel zur 11. Use according to claim 10, characterized in that the medicament for
Behandlung von Entzündungszuständen, Krebs oder Infektionen vorgesehen ist.  Treatment of inflammatory conditions, cancer or infections is provided.
12. Verwendung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Arzneimittel zur Behandlung von Rheumatoider Arthritis, Sepsis, Asthma, Morbus Crohn, Multipler Sklerose, Depression, Brustkrebs, Multiplem Myelom oder einer HIV-Infektion vorgesehen ist. 12. Use according to claim 10 or 11, characterized in that the medicament is intended for the treatment of rheumatoid arthritis, sepsis, asthma, Crohn's disease, multiple sclerosis, depression, breast cancer, multiple myeloma or HIV infection.
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