DD296700A5 - METHOD FOR PRODUCING A NUCLEOTIDE SEQUENCE CODED FOR THE AMPHIREGULIN GENE AND MODIFIED CELLS CONTAINING THIS NUCLEOTIDE SEQUENCE. - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING A NUCLEOTIDE SEQUENCE CODED FOR THE AMPHIREGULIN GENE AND MODIFIED CELLS CONTAINING THIS NUCLEOTIDE SEQUENCE. Download PDF

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DD296700A5
DD296700A5 DD34296790A DD34296790A DD296700A5 DD 296700 A5 DD296700 A5 DD 296700A5 DD 34296790 A DD34296790 A DD 34296790A DD 34296790 A DD34296790 A DD 34296790A DD 296700 A5 DD296700 A5 DD 296700A5
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DD
German Democratic Republic
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cells
nucleotide sequence
amphiregulin
sequence
dna
Prior art date
Application number
DD34296790A
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German (de)
Inventor
Mohammed Shoyab
Donald Vicki L Mc
James G Bradley
Greg Plowman
Original Assignee
Oncogen,Us
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer fuer das Amphiregulin-Gen kodierenden Nucleotidsequenz und von modifizierten Zellen, welche diese Nucleotidsequenz enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, dasz man aus Zellen, welche eine amphiregulinaehnliche Aktivitaet exprimieren, die RNA abtrennt und gegebenenfalls weiter reinigt und die kodierende DNA durch cDNA-Klonierung isoliert; oder die genomische DNA abtrennt, spaltet und die kodierende DNA durch genomische Klonierung isoliert; und das jeweils isolierte DNA-Fragment gegebenenfalls mit einer Kontrollsequenz zur Steuerung der Replikation, Transcription und/oder Translation koppelt; Wirtszellen mit einem Expressionsvektor transformiert, der eine auf diese Weise hergestellte Nucleotidsequenz umfaszt, und diese Zellen kultiviert.{Verfahren; Herstellung; Amphiregulin; Fragmente; Peptide; Proteine; Nukleotidsequenz; modifizierte Zelle; Plasmid; Antikoerper; pharmazeutisches Mittel; Medizin; Neoplasien; Wundbehandlung; Knochenresorption; Immunantwort}The present invention relates to a process for producing a nucleotide sequence coding for the amphiregulin gene and modified cells containing said nucleotide sequence, characterized in that the RNA is separated from cells which express an amphiregulatory activity and optionally further purified and purified isolating the coding DNA by cDNA cloning; or separating the genomic DNA, cleaving and isolating the encoding DNA by genomic cloning; and optionally coupling the respective isolated DNA fragment with a control sequence for controlling replication, transcription and / or translation; Host cells are transformed with an expression vector comprising a nucleotide sequence prepared in this way and cultured these cells. {Method; manufacture; amphiregulin; fragments; peptides; proteins; nucleotide sequence; modified cell; plasmid; Antibody; pharmaceutical agent; Medicine; neoplasia; Wound care; bone resorption; Immune response}

Description

-2- 296 Anwendungsgebiet der Erfindung-2- 296 Field of application of the invention

1. Einleitung1 Introduction

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer für das Amphiregulin-Gen kodierenden Nucleotidsequenz und von modifizierten Zellen, welche diese Nucleotidsequenz enthalten. Dadurch wird die gentechnologische Produktion des bifunktionellen Wachstumsregulationsfaktors Amphiregulin in größeren Mengen ermöglicht. Amphiregulin zeigt eine starke Inhibition des Wachstums mehrerer tumorabgeleiteter Zellinien, während er das Zellwachstum mehrerer anderer Zellinien fördert. Weiterhin wird ein weiterer therapeutischer Anwendungsbereich für diesen bifunktionellen Wachstumsregulator beschrieben, so z. B. für die Behandlung von Wunden und zur Diagnose und Behandlung von Krebs. Die Nucleotidsequenzen können als Sonden zur Detektion der Biosynthese von Amphiregulin verwendet werden.The present invention relates to a method for producing a nucleotide sequence coding for the amphiregulin gene and modified cells containing this nucleotide sequence. This allows the production of the bifunctional growth regulatory factor amphiregulin in larger quantities. Amphiregulin shows a strong inhibition of the growth of several tumor-derived cell lines while promoting the cell growth of several other cell lines. Furthermore, a further therapeutic scope for this bifunctional growth regulator is described, such. For the treatment of wounds and for the diagnosis and treatment of cancer. The nucleotide sequences can be used as probes for detecting the biosynthesis of amphiregulin.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

2. Stand der Technik2. State of the art

Zelluläres Wachstum und Differenzierung scheint durch eine Vielzahl von stimulierenden, inhibierenden und synergistisch wirkenden Faktoren und Hormonen initiiert beschleunigt, aufrechterhalten und reguliert zu werden. Die Veränderung und/oder der Zusammenbruch des zellulären homeostatischen Mechanismus scheint die grundlegende Ursache für wachstumsbedingte Erkrankungen einschließlich der Neoplasin zu sein. Wachstumsmodulierende Faktoren sind an einer Vielzahl von pathologischen und physiologischen Prozessen wie Signalübermittlung, Zellkommunikation, Wachstum und Entwicklung, Embryogenese, Immunantwort, Hematopoesin, Überleben von Zellen und Zelldifferenzierung, Entzündungen, Gewebereparatur und Remodellierung, Athereosklerose und Krebs beteiligt. Aufgrund ihrer potentiellen Verwendung bei der Diagnose, Prognose und Behandlung von Krebs besteht ein großes Interesse an deren Isolierung und Charakterisierung sowie an der Aufklärung der funktionellen Mechanismen von wachstumsregulierenden Faktoren. Darüber hinaus kann die Erkenntnis dieser Faktoren zu einem besseren Verständnis von grundlegenden Mechanismen der normalen Wachstumskontrolle und von deren Verlust in Krebszellen führen.Cellular growth and differentiation seems to be accelerated, sustained, and regulated by a variety of stimulatory, inhibitory, and synergistic factors and hormones. The change and / or collapse of the cellular homeostatic mechanism seems to be the fundamental cause of growth-related diseases, including neoplasia. Growth modulating factors are involved in a variety of pathological and physiological processes such as signal transduction, cell communication, growth and development, embryogenesis, immune response, hematopoesin, cell survival and differentiation, inflammation, tissue repair and remodeling, atherosclerosis and cancer. Because of their potential use in the diagnosis, prognosis and treatment of cancer, there is great interest in their isolation and characterization as well as in the elucidation of the functional mechanisms of growth-regulating factors. In addition, understanding these factors may lead to a better understanding of basic mechanisms of normal growth control and their loss in cancer cells.

Faktoren wie Epidermal growth factor (EGF), Transforming growth factor-α (TGF), Platelet-derived growth factor (PDGF), Fibroblast growth factor (FGF), Nerve growth factor (NGF), Transforming growth factor-ß (TGF ß), Insulin growth factor I und Il (IGF I, IGF II), Hematopoietic growth Factor, wie das Erythropoietin, Colony stimulating factors (CSF 1 and 2), Interleukine (IL-1 to 6), Interferons (IFN α, β, γ), Tumor necrosis factor α und β (TNF α, β), Leukoregulin, Oncostatin M und weitere weniger definierte Faktoren sind Proteine, welche das Wachstum und die Differenzierung modulieren und werden von verschiedenen Zelltypen entweder unter normalen physiologischen Bedingungen oder als Antwort auf eine exogene Stimulierung produziert. Die meisten dieser Faktoren erscheinen autokrin oder parakrin zu wirken. (Goustin et al., 1986, Cancer Res. 46:1015-1029; Rozengurt, 1986, Science 234:161-166; Pardee, 1987, Cancer Res. 47:1488-1491; Sachs, 1986, Sei. Amer. 254: 40-47; Marshall 1987, Cell 50:5-6; Melcher und Anderson, 1987, Cell 30:715-720; Clemens und McNurlan, 1985, Biochem. J. 226:345-360; Nathan, 1987, J. Clin. Invest. 79: 319-326; Sporn und Roberts, 1986, J. Clin. Invest. 78:329-332; Old, 1987, Nature, 326: 330-331; Beutler und Cerami, 1987, New Eng. J. Med. 316:379-385; Weinstein, J. Cell. Biochem., 33:213-224; Zarling et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 83: 9739-9744; Sporn und Todaro, 1985, N. Eng. J. Med. 303:878-880; Sporn und Roberts, 1985, Nature 313; 745-747). Biologisch aktive Phorbolester, wie ^-O-Tetradecanoyl-phorboMS-acetat (TPA) sind in vivo wirksame Tumorpromotoren und Auslöser und Modulatoren für eine große Vielzahl biologischer und biochemischer Reaktionen sowohl in vivo als auch in vitro (Blumberg, 1981, Crit. Rev. Toxicol. 9:153-197; Slaga, 1983, Cancer Surv. 2:595-612). Seit einiger Zeit ist bekannt, daß TPA das Wachstum der menschlichen Brust-Adenokarzinomzellinie MCF-7 inhibiert. Zusätzlich verändert TPA die Morphologie von MCF-7-Zellen insofern, als TPA-behandelte Zellen morphologische Merkmale von sekretorischen Zellen zeigen (Osborne et al., 1981, J. Clin. Invest. 67:943-951; Valette et al., 1987, Cancer Res. 47:1615-1620).Factors such as epidermal growth factor (EGF), transforming growth factor-α (TGF), platelet-derived growth factor (PDGF), fibroblast growth factor (FGF), nerve growth factor (NGF), transforming growth factor-ß (TGF ß) , Insulin growth factor I and II (IGF I, IGF II), hematopoietic growth factor, such as erythropoietin, colony stimulating factors (CSF 1 and 2), interleukins (IL-1 to 6), interferons (IFN α, β, γ ), Tumor necrosis factor α and β (TNFα, β), leucoregulin, oncostatin M and other less defined factors are proteins that modulate growth and differentiation and are of different cell types either under normal physiological conditions or in response to an exogenous one Stimulation produced. Most of these factors appear to be autocrine or paracrine. (Goustin et al., 1986, Cancer Res. 46: 1015-1029; Rozengurt, 1986, Science 234: 161-166; Pardee, 1987, Cancer Res. 47: 1488-1491; Sachs, 1986, p. Amer : 40-47, Marshall 1987, Cell 50: 5-6, Melcher and Anderson, 1987, Cell 30: 715-720, Clemens and McNurlan, 1985, Biochem J. 226: 345-360, Nathan, 1987, J. Chem. Clin Invest 79: 319-326, Sporn and Roberts, 1986, J. Clin Invest 78: 329-332, Old, 1987, Nature 326: 330-331, Beutler and Cerami, 1987, New Eng Weinstein, J. Cell Biochem., 33: 213-224; Zarling et al., 1987, Proc Natl. Acad., See, USA 83: 9739-9744, Sporn and Todaro, Med., 316: 379-385; Eng., J. Med. 303: 878-880; Sporn and Roberts, 1985, Nature 313: 745-747). Biologically active phorbol esters, such as α-O-tetradecanoyl-phorbo MS acetate (TPA), are in vivo effective tumor promoters and triggers and modulators for a wide variety of biological and biochemical reactions both in vivo and in vitro (Blumberg, 1981, Crit. Rev. Toxicol 9: 153-197; Slaga, 1983, Cancer Surv. 2: 595-612). It has been known for some time that TPA inhibits the growth of the human breast adenocarcinoma cell line MCF-7. In addition, TPA alters the morphology of MCF-7 cells in that TPA-treated cells exhibit morphological features of secretory cells (Osborne et al., 1981, J. Clin Invest 67: 943-951, Valette et al., 1987 , Cancer Res. 47: 1615-1620).

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung von Nucleotidsequenzen, welche für das Amphiregulin-Gen kodieren, sowie von modifizierten Zellen, welche diese Nucleotidsequenz enthalten und zur Produktion von Amphiregulin verwendet werden können.The aim of the invention is to provide nucleotide sequences which encode the amphiregulin gene and modified cells which contain this nucleotide sequence and which can be used for the production of amphiregulin.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Herstellung einer für das Amphiregulin-Gen kodierenden Nucleotidsequenz und von modifizierten Zellen, welche diese Nucleotidsequenz enthalten, bereitzustellen.It is an object of the present invention to provide methods of producing a nucleotide sequence encoding the amphiregulin gene and modified cells containing this nucleotide sequence.

3. Kurzfassung der Erfindung3. Summary of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft Amphiregulin, einen wachstumsregulierenden Faktor, welcher eine ungewöhnliche Zellwachstum-regulierende Aktivität aufweist. Amphiregulin inhibiert das Wachstum neoplastischer Zellen und verstärkt das Wachstum bestimmter normaler Zellen. Amphiregulin ist ein extrem hydrophiles Glykoprotein mit einem mittleren Molekulargewicht von 22500 Daltons und ist in zwei unterschiedlichen, allerdings funktionell äquivalenten Formen, einer gekürzten und einer größeren Form zu finden. Mit Ausnahme der zusätzlichen sechs N-terminalen Reste, die in der größeren Form gefunden werden, sind die beiden Formen auf der Aminosäureebene (Fig. 12) absolut homolog. Die vorliegende Erfindung basiert teilweise auf der Beobachtung, daß TPA-behandelte MCF-7-Zellen ein Glykoprotein freisetzen, welches das Wachstum der epidermalen Krebszellinie A431 und anderer Tumorzellinien inhibiert, aber das Wachstum normaler Human-Fibroblasten und einiger anderer Zellen fördert.The present invention relates to amphiregulin, a growth-regulating factor which has unusual cell growth-regulating activity. Amphiregulin inhibits the growth of neoplastic cells and enhances the growth of certain normal cells. Amphiregulin is an extremely hydrophilic glycoprotein with an average molecular weight of 22,500 daltons, and is found in two distinct but functionally equivalent forms, a truncated and a larger. With the exception of the additional six N-terminal residues found in the larger form, the two forms are absolutely homologous at the amino acid level (Figure 12). The present invention is based in part on the observation that TPA-treated MCF-7 cells release a glycoprotein which inhibits the growth of the A431 and other tumor cell epidermal cancer cell lines but promotes the growth of normal human fibroblasts and some other cells.

Die vorliegende Erfindung wird anhand von Beispielen beschrieben, worin Amphiregulin nachgewiesen, bis zur Homogenität gereinigt und strukturell und funktionell genau charakterisiert wird. In anderen Beispielen ist die Isolierung und Sequenzierung sowohl von cDNA- und genomischen Klonen beschrieben, welche für den Amphiregulin-Prekursor kodieren. Diese Klone werden zur Herstellung von Expressionsvektoren verwendet, welche in der Lage sind, eine hohe Syntheserate von biologisch aktivem Amphiregulin in transformierten Bakterien und transfizierten eucaryotischen Wirtszellen zu steuern. Eine große Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten für diesen Faktor wird im Rahmen der Beschreibung aufgezeigt.The present invention will be described by way of example in which amphiregulin is detected, purified to homogeneity and characterized structurally and functionally accurately. In other examples, the isolation and sequencing of both cDNA and genomic clones encoding the amphiregulin precursor is described. These clones are used to produce expression vectors capable of directing a high rate of synthesis of biologically active amphiregulin in transformed bacteria and transfected eucaryotic host cells. A wide variety of applications for this factor is shown in the description.

4. Kurze Figurenbeschreibung4. Short description of the figures

Fig. 1: preparative reversed-phase HPLC von Durchlauf- und WaschfraktionFig. 1: preparative reversed-phase HPLC of flow and wash fraction

Fig. 2: halb-präparative reversed phase HPLC der vereinigten Fraktionen 47 bis 62 aus Fig. 12: semi-preparative reversed-phase HPLC of the combined fractions 47 to 62 from FIG. 1

Fig. ЗА: analytische reversed-phase HPLC von Pool I des vorhergehenden Laufs Fig. 3B: analytische reversed-phase HPLC von Pool Il des vorhergehenden Laufs,Fig. ЗA: analytical reversed-phase HPLC of pool I of the previous run Fig. 3B: analytical reversed-phase HPLC of pool II of the previous run,

Fig.4: Gelpermeationschromatographie von Fraktionen aus Fig.3Aund3B mit Bio-SilTSK250-Säulen. DieFIG. 4: Gel permeation chromatography of fractions from FIGS. 3A and 3B with Bio-SilTSK250 columns. The

Chromatographie wurde wie in Abschnitt 6.3.2. beschrieben, durchgeführt.Chromatography was performed as described in Section 6.3.2. described, performed.

(A) HPLC der aufkonzentrierten Fraktion 35 (Fig. ЗА)(A) HPLC of the concentrated fraction 35 (Fig.

(B) HPLC der auf konzentrierten Fraktion 36 (Fig. ЗА)(B) HPLC of concentrated fraction 36 (Fig.

(C) HPLC der aufkonzentrierten Fraktion 37 (Fig. ЗА)(C) HPLC of Concentrated Fraction 37 (Fig.

(D) HPLC der aufkonzentrierten Fraktionen 41 und 42 zusammen (Fig. 3B);(D) HPLC of concentrated fractions 41 and 42 together (Figure 3B);

Fig. 5: Analyse von gereinigtem AR und S-pyridylethyliertem-AR (SPE-AR) mit Hilfe von Gelpermeations-HPLC aufFig. 5: Analysis of purified AR and S-pyridylethylated-AR (SPE-AR) by gel permeation HPLC

Bio-Sil TSK 250-Säulen. Die Chromatographie wurde wie in Abschnitt 6.3.2. beschrieben, durchgeführt. Als Molekulargewichtstandard wurden verwendet Ovalbumin, 43 kD; Chymotrypsinogen A, 25 kD; Ribonuklease 14 kD; und Insulin, 6 kD;Bio-Sil TSK 250 columns. Chromatography was performed as described in Section 6.3.2. described, performed. The molecular weight standard used was ovalbumin, 43 kD; Chymotrypsinogen A, 25 kD; Ribonuclease 14 kD; and insulin, 6 kD;

(A) AR(A) AR

(B) SPE-AR;(B) SPE-AR;

Fig.6: AnalysevonARundSPE-ARaufeinerReversed-PhaseUltraporeRPSCC3-Säule(4,6mm x 75mm).EswurdeFigure 6: Analysis of AR and SPE-AR on a reversed-phase Ultrapore RPSCC3 column (4.6mm x 75mm)

ein Gradient zwischen 0,1 %TFA als erstem Lösungsmittel und Acetonitril mit 0,1 %TFA als zweitem Lösungsmittel bei einer Flußrate von 1 ml/Min, bei Zimmertemperatur verwendet. Es wurden 1 -ml-Fraktionen gesammelt.a gradient between 0.1% TFA as the first solvent and acetonitrile with 0.1% TFA as the second solvent at a flow rate of 1 ml / min, at room temperature. 1ml fractions were collected.

(A) AR(A) AR

(B) SPE-AR(B) SPE-AR

Fig. 7: SDS-PAGE-Analyse von AR-ProteinenFigure 7: SDS-PAGE analysis of AR proteins

(A) ein 15%igesSDS-PAGE-GeI (0,75mm x 18cm x 15cm, Bio-Rad) in einem diskontinuierlichen Puffersystem wurde bei einem konstanten Strom von 3OmAentwickelt. Als Molekulargewichtsstandards wurden verwendet: PhosphorylaseB,92,5kD; BSA, 66,2 kD; Ovalbumin, 43 kD; Carboanhydrase31 kD; Chymotrypsinogen A, 25,7 kD; Soyabohnentrypsin-Inhibitor, 21,5kD; Lactoglobulin, 18,4kD; Lysozym, 14,4 kD; Aprotonin, 6,2 kD; und Insulin-Untereinheit, 3 kD.(A) a 15% SDS PAGE gel (0.75mm x 18cm x 15cm, Bio-Rad) in a discontinuous buffer system was developed at a constant current of 30mA. As molecular weight standards were used: phosphorylase B, 92.5kD; BSA, 66.2 kD; Ovalbumin, 43 kD; Carbonic anhydrase31 kD; Chymotrypsinogen A, 25.7 kD; Soybean trypsin inhibitor, 21.5kD; Lactoglobulin, 18.4kD; Lysozyme, 14.4 kD; Aprotonin, 6.2 kD; and insulin subunit, 3 kD.

Spur 1: AR, Spur 2: NG-AR Spur 3: SPE-AR Spur4: NG-SPE-ARLane 1: AR, Lane 2: NG-AR Lane 3: SPE-AR Lane4: NG-SPE-AR

(B) 20%igesSTS-PA-GE-Minigel (0,75 mm x 10cm x 7 cm) entwickelt bei einer konstanten Spannung von 200 V. Es wurden die gleichen Molekulargewichtsstandards verwendet.(B) 20% STS-PA-GE minigel (0.75 mm x 10 cm x 7 cm) developed at a constant voltage of 200 V. The same molecular weight standards were used.

Spur 1: AR Spur 2: NG-ARLane 1: AR Lane 2: NG-AR

Spur 3: Phospholipase behandelt mit NG-AR getrennt auf rp HPLC Fig. 8: IEF-Analyse von wl-markiertem AR. Folgende Standards mit pl-Werten zwischen 4,65 und 9,6 wurdenLane 3: Phospholipase treated with NG-AR separated on rp HPLC. Figure 8: IEF analysis of w l-labeled AR. The following standards with pl values between 4.65 and 9.6 were

verwendet: Phycocyanin, 4,65; ß-Lactoglobulin B, 5,1; Rindercarboanhydrase, 6,1; Human-Carbonanhydrase, 6,5; Pferdemyoglobin, 7,0; Wal-Carboanhydrase 6,5; a-Chymotrypsin, 8,8; und Cytochrom C, 9,6.used: phycocyanin, 4.65; β-lactoglobulin B, 5.1; Bovine carboanhydrase, 6.1; Human carbonic anhydrase, 6.5; Equine myoglobin, 7.0; Whale carbonic anhydrase 6.5; a-chymotrypsin, 8.8; and cytochrome C, 9,6.

Fig.9: (A) Dosis-Wirkungskurve von AR auf die Inhibition des 126l-Deoxyuridin-Einbaus in die DNA von A-431-Zellen;Figure 9: (A) Dose-response curve of AR on inhibition of 126 L deoxyuridine incorporation into DNA of A-431 cells;

(B) Einfluß von AR auf die Stimulierung des 125l-Deoxyuridin-Einbaus in die DNA von Human-Vorhautfibroblasten (Sadamoto).(B) Influence of AR on the Stimulation of 125 I Deoxyuridine Incorporation Into Human Foreskin Fibroblast DNA (Sadamoto).

Fig. 10: Beeinflussung der 125l-EGF-Bindung an fixierte A-431-Zellen oder A-431-Plasmamembrane durch Mäuse-EGF und AR. Die Bindungstests wurden wie in Abschnitt 6.1.5 beschrieben durchgeführt. 100-μΙ- oder δΟ-μΙ-Proben in Näpfchen wurden für die Tests mit fixierten Zellen oder Membranen verwendet.Figure 10: Influence of 125 I-EGF binding on fixed A-431 cells or A-431 plasma membranes by mouse EGF and AR. Binding tests were performed as described in Section 6.1.5. 100 μΙ or δΟ μΙ samples in wells were used for tests with fixed cells or membranes.

Symbolsymbol Art der RezepturType of recipe Kompetitorcompetitor Fixierte ZellenFixed cells EGFEGF Fixierte ZellenFixed cells ARAR OO Membranemembrane EGFEGF ΔΔ Membranemembrane ARAR

Fig. 11: Analyse der Hydropathizität von AR und Human-EGF (Kyte und Doolittle)Fig. 11: Hydropathicity analysis of AR and human EGF (Kyte and Doolittle)

(A) AR (Reste 1-84)(A) AR (residues 1-84)

(B) AR (Reste 44-84)(B) AR (residues 44-84)

(C) EGF (Reste 1-53)(C) EGF (residues 1-53)

(D) AR Prekursor (Reste 1-252) und EGF (Reste 1-53)(D) AR precursor (residues 1-252) and EGF (residues 1-53)

(die Anordnung folgt gemäß Fig. 13 so, daß Cystein, Rest 46 von maturiertem AR dem Cystein-Rest Nr. 6 von maturiertem EGF entspricht);(The arrangement is as shown in Figure 13 such that cysteine, residue 46 of mature AR corresponds to cysteine residue # 6 of matured EGF);

Fig. 12: Aminosäuresequenz von maturiertem AR und verkürztem AR. Es wurde der Standard-Einbuchstabencode fürFigure 12: Amino acid sequence of mature AR and truncated AR. It became the standard one-letter code for Aminosäuren verwendet:Amino acids used: Alanin (A), Arginin (R), Asparagin (N), Asparaginsäure (O), Cystein (C), Glutamin (Q), Glutaminsäure (E),Alanine (A), arginine (R), asparagine (N), aspartic acid (O), cysteine (C), glutamine (Q), glutamic acid (E), Glycin (G), Histidin (H), Isoleucin (I), Leucin (L), Lysin (K), Methionin (M), Phenylalanin (F), Prolin (P), Serin (S),Glycine (G), histidine (H), isoleucine (I), leucine (L), lysine (K), methionine (M), phenylalanine (F), proline (P), serine (S), Threonin (T), Tryptophan (W), Tyrosin (Y) und Valin (V).Threonine (T), tryptophan (W), tyrosine (Y) and valine (V).

Fig. 13: Vergleich der Aminosäuresequenzen von Amphiregulin (AR) und Mitgliedern der EGF-Oberfamilie Fig. 14: (A) 125l-AR-Bindung an Cellulose (O-O), denaturierter DNA-Cellulose (D-D) und native DNA-Cellulose(A - Δ)FIG. 13: Comparison of the amino acid sequences of amphiregulin (AR) and members of the EGF superfamily FIG. 14: (A) 125 I-AR binding to cellulose (OO), denatured DNA-cellulose (DD) and native DNA-cellulose ( A - Δ)

(B) 12Sl-AR-Bindung an Cellulose (O - O) und an DNA-Cellulose (D - D) wird verglichen mit 126l-EGF-Bindung(B) 12S I-AR binding to cellulose (O-O) and to DNA-cellulose (D-D) is compared to 126 L-EGF binding

an Cellulose (Δ-Δ) und an DNA-Cellulose (V-V) Fig. 15: synthetische Amphiregulinpeptide, welche mit Hilfe der Festphasentechnik erzeugt wurden. Fünf Peptide,entsprechend den Resten 166-184 (Nr. 259), 108-130 (Nr. 264), 31-50 (Nr. 279) 71-90 (Nr. 280) und 221-240(Nr. 281) werden mit Hilfe der Festphasensynthese synthetisiert und anschließend mit Hilfe der Reverse-Phaseon cellulose (Δ-Δ) and on DNA-cellulose (V-V) Fig. 15: Synthetic amphiregulin peptides produced by solid phase technique. Five peptides corresponding to residues 166-184 (# 259), 108-130 (# 264), 31-50 (# 279) 71-90 (# 280), and 221-240 (# 281) synthesized by means of solid-phase synthesis and subsequently by means of the reverse phase

HPLC gereinigt Fig. 16: Nukleotidsequenz und abgeleitete Aminosäuresequenz descDNA-KlonspARI.deriürHuman-Amphiregulinkodiert;HPLC purified Fig. 16: nucleotide sequence and deduced amino acid sequence descDNA clone spar I for human amphiregulin;

Fig. 17: genomischeHuman-Amphiregulinsequenz Fig. 18: schematisches Diagramm der Exonstruktur und von Proteindomänen des AR-Moleküls in bezug auf diegenomische SequenzFigure 17: Genomic human amphiregulin sequence Figure 18: Schematic diagram of the exon structure and protein domains of the AR molecule with respect to the genomic sequence

Fig. 19: Nukleotidsequenz des pDCHBAR 1-Expressionsvektors Fig. 20: NukleotidsequenzfürpTacAPAR 1; Fig. 21: Nukleotidsequenz von pTacAPHILE.Fig. 19: nucleotide sequence of the pDCHBAR 1 expression vector Fig. 20: nucleotide sequence for pTacAPAR 1; Fig. 21: Nucleotide sequence of pTacAPHILE.

5. Detaillierte Beschreibung der Erfindung5. Detailed description of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft Amphiregulin (AR), für AR und den AR-Prekursor kodierende Nukleotidsequenzen sowie dieThe present invention relates to amphiregulin (AR), nucleotide sequences coding for AR and the AR precursor and the Produktion von AR mit Hilfe von konventionellen oder rekombinanten DNA-Methoden.Production of AR using conventional or recombinant DNA methods. AR, ein neuer zellwachstumsregulierender Faktor, wird von TPA-behandelten MCF-7-Zellen in zwei unterschiedlichen, aberAR, a new cell-growth-regulating factor, is being different from TPA-treated MCF-7 cells in two, but

funktionelläquivalenten Formen exprimiert und sezerniert. Die beiden Formen sind strukturell identisch mit Ausnahme vonsechs zusätzlichen aminoterminalen Resten bei der größeren Form. AR besitzt eine sehr wirksame inhibitorische Aktivität auf diefunctionally equivalent forms expressed and secreted. The two forms are structurally identical with the exception of six additional amino-terminal residues in the larger form. AR has a very potent inhibitory activity on the

DNA-Synthese in neoplastischen Zellen und kann daher als wirksame Antitumorverbindung verwendet werden. VonDNA synthesis in neoplastic cells and therefore can be used as an effective antitumor compound. From

besonderem Interesse ist die Fähigkeit von AR, das Wachstum von Fibroblasten und anderen normalen Zellen zu fördern. ARkann daher bei der Behandlung solcher Zustände von Nutzen sein, die eine Beschleunigung des Zellwachstums erfordern (z. B.Of particular interest is the ability of AR to promote the growth of fibroblasts and other normal cells. AR can therefore be of use in the treatment of such conditions requiring cell growth acceleration (e.g.

Verbrennungen und Wunden).Burns and wounds). AR, dessen Fragmente oder Derivate besitzen eine weit verbreitete potentielle therapeutische Anwendbarkeit bei derAR, its fragments or derivatives have widespread potential therapeutic utility in the art Behandlung und Überwachung von Neoplasien, sowie bei der Wundbehandlung. AR kann auch zur Modulation derTreatment and monitoring of neoplasia, as well as in wound treatment. AR can also be used to modulate the Knochenresorption und der Immunantwort, sowie zur Stimulation der Arachidonsäurekaskade verwendet werden. DasBone resorption and the immune response, as well as to stimulate the arachidonic acid cascade be used. The Amphiregulingen und die Genprodukte, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung werden im einzelnen inAmphiregulants and the gene products, processes for their preparation and their use are described in detail in

folgenden Unterabschnitten und in den Beispielen beschrieben.following subsections and described in the examples.

5.1 Herstellung und Reinigung von Amphiregulin5.1 Preparation and purification of amphiregulin

Amphiregulin wird durch die Human-Brustkarzinomzellinie MCF-7 bei Behandlung mit der tumorstimulierenden Verbindung 12-0-Tetradecanoyl-Phorbol-13-Acetat (TPA) sezerniert. Amphiregulin kann auch den konditionierten Medien solcher kultivierter TPA-behandelte MCF-7-Zellen isoliert und anschließend unter Erzielung einer hohen spezifischen Aktivität gereinigt werden. Amphiregulin kann auch aus anderen Zellinien mit oder ohne Induktion durch Behandlung mit TPA oder anderen tumorstimulierenden Verbindungen isoliert werden. Andererseits kann man Amphiregulin mit Hilfe von DNA-Rekombinationstechniken oder mit Hilfe der Festphasenpeptidsynthese herstellen.Amphiregulin is secreted by the human breast carcinoma cell line MCF-7 upon treatment with the tumor-stimulating compound 12-0-tetradecanoyl-phorbol-13-acetate (TPA). Amphiregulin can also be isolated from the conditioned media of such cultured TPA-treated MCF-7 cells and subsequently purified to obtain high specific activity. Amphiregulin may also be isolated from other cell lines, with or without induction, by treatment with TPA or other tumor-stimulating compounds. On the other hand, amphiregulin can be produced by recombinant DNA techniques or by solid phase peptide synthesis.

Amphiregulin kann unter Verwendung von unterschiedlichen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Techniken gereinigt werden, welche z.B. Chromatographien (z.B. Umkehrphasen-(Reversed-Phase]-Flüssig-, Gelpermeations-, Flüssigkeitsaustausch-, Ionenaustausch-, Größenausschluß- und Affinitäts-Chromatogrpaphie), Zentrifugation, elektrophoretisch^ Verfahren, unterschiedliche Löslichkeit oder andere Standardtechniken zur Reinigung eines Proteins umfassen.Amphiregulin can be purified using various methods and techniques known in the art, including e.g. Chromatography (e.g., reversed phase, liquid, gel exchange, liquid exchange, ion exchange, size exclusion, and affinity chromatography), centrifugation, electrophoresis, different solubility, or other standard techniques for purifying a protein.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden MCF-7-Zellen 48 h mit TPA behandelt und in frischem serumfreien Medium 4 Tage gezüchtet. Das resultierende konditionierte Medium wird abgetrennt und wie in AbschnittAccording to a specific embodiment of the present invention, MCF-7 cells are treated with TPA for 48 hours and grown in fresh serum-free medium for 4 days. The resulting conditioned medium is separated and as described in section

6.2 beschrieben, zur Herstellung von ungereinigtem AR verwendet. Eine Kombination aus Reversed-Phase-Flüssig- und Gelpermeations-Chromatographie kann zur Reinigung von AR bis zur Homogenität gemäß Abschnitt 6.3 verwendet werden. Man erhält gereinigtes AR, das im Vergleich zum Ausgangsmaterial 1842fach bis 2 27Ofach angereichert ist. Das Verfahren ist reproduzierbar und man erhält AR-Präparationen mit spezifischen Aktivitäten zwischen 2,7 und 3,4 χ 106 Units/mg Protein.6.2, used to make unpurified AR. A combination of reversed-phase liquid and gel permeation chromatography can be used to purify AR to homogeneity as described in Section 6.3. Purified AR is obtained which is 1842 times to 2700 times enriched in comparison to the starting material. The method is reproducible and gives AR preparations with specific activities between 2.7 and 3.4 × 10 6 units / mg protein.

5.2 Das Amphiregulingen5.2 Amphirae training

5.2.1 Isolierung und Klonierung des Amphiregulingens5.2.1 Isolation and cloning of amphiregulin gene

Erfindungsgemäß kann die kodierende Nukleotidsequenz fürHuman-Amphiregulin oder ein funktionelles Äquivalent davon zurAccording to the invention, the coding nucleotide sequence for human amphiregulin or a functional equivalent thereof Erzeugung rekombinanter Moleküle verwendet werden, welche die Expression des Human-Amphiregulin-Produktes steuern.Production of recombinant molecules which control the expression of the human amphiregulin product. Die kodierende Nukleotidsequenz für AR kann man aus Zellen isolieren, welche eine AR-ähnliche Aktivität produzieren.The coding nucleotide sequence for AR can be isolated from cells that produce AR-like activity. Beispielsweise wird gemäß einer speziellen Ausführungsform die Human-Brustkarzinom-Zellinie MCF-7 als Quelle für dieFor example, according to a specific embodiment, the human breast carcinoma cell line MCF-7 is the source of the AR-kodierende Nukleotidsequenz verwendet. Man kann die kodierende Sequenz durch cDNA-Klonierung der aus solchen ZellenAR-encoding nucleotide sequence used. One can copy the coding sequence by cDNA cloning of such cells

gewonnen und gereinigten RNA oder durch genomische Klonierung erhalten. Man kann entweder eine cDNA- oder genomischerecovered and purified RNA or obtained by genomic cloning. One can either a cDNA or genomic

Genbank von Klonen aus den erzeugten DNA-Fragmenten mit Hilfe von Techniken herstellen, welche aus dem Stand der TechnikGenbank of clones from the generated DNA fragments using techniques known from the prior art

bekannt sind und beispielsweise Restriktionsenzyme verwenden.are known and use, for example, restriction enzymes.

Fragmente, die das AR-Gen enthalten, können mit Hilfe bekannter Methoden auf verschiedene Weise identifiziert werden. Beispielsweise kann ein Teil der Aminosäuresequenz von AR zur Ableitung der entsprechenden DNA-Sequenz verwendet werden, wobei anschließend die DNA-Sequenz auf chemischem Weg synthetisiert, radioaktiv markiert und als Hybridisierungssonde verwendet wird.Fragments containing the AR gene can be identified in a variety of ways using known methods. For example, part of the amino acid sequence of AR can be used to derive the corresponding DNA sequence, and then the DNA sequence is chemically synthesized, radioactively labeled and used as a hybridization probe.

Andere Verfahren zur Isolierung des AR-Gens beinhalten z. B. die chemische Synthese der Gensequenz selbst auf Grundlage einer bekannten Sequenz, die z. B. von der Aminosäuresequenz von AR abgeleitet ist. Andererseits kann die In-vitro-Translation von selektierter mRNA, gefolgt von funktionellen oder immunologischen Tests mit den translatierten Produkten verwendet werden. Das identifizierte und isolierte Gen kann dann in einen geeigneten Klonierungsvektor inserliert werden. Eine große Anzahl von Vektor-Wirtssystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt und anwendbar. Mögliche Vektoren umfassen z. B. Plasmide oder modifizierten Viren, wobei das Vektorsystem und die Wirtszelle kompatibel sind. Derartige Vektoren sind z.B. Bakteriophagen, wie λ-Abkömmlinge oder Plasmide, wie pBR322 und pUC-Plasmidderivate. Rekombinante Moleküle können in die Wirtszelle über Transformation, Transfektion, Infektion, Elektroporation, usw. eingeschleust werden. Gemäß einer besonderen Ausführungsform wird das von MCF-7-Zellen exprimierte AR-Gen dadurch kloniert, daß man mRNA selektioniert, welche als Antwort auf eine Behandlung von MCF-7-Zellen mit TPA produziert wird und eine cDNA-Genbank im Bakteriophagen λ gt10 konstruiert. Da unbehandelte MCF-7-Zellen offensichtlich kein AR-Protein synthetisieren und sezernieren, wurde angenommen, daß sich die Induktion von AR mit Hilfe von TPA auch auf der Ebene der Transkription bemerkbar macht und daß eine derartige cDNA-Genbank AR-enthaltende Sequenzen in erhöhtem Maße enthält. Ein Screening der cDNA-Genbank mit degenerierten und „best guess"-Oligonukleotiden basierend auf der Verwendung von Human-Kodons (Lathe, 1985, J. Mol. Biol. 183:1 -12 und Abschnitt 8.1., wie oben) führte zur Isolierung von Ar-cDNA-Klonen. Diese cDNA-Klone wurden anschließend zur Charakterisierung der AR-mRNA und des AR-Gens verwendet. Außerdem kann die Nukleotidsequenz der AR cDNA (Abschnitt 8.2, wie oben und Fig. 16) zur Ableitung der primären AR-Aminosäuresequenz verwendet werden. Aufgrund der inhärenten Degenerierung der kodierenden Nukleotidsequenz können auch andere DNA-Sequenzen, welche im wesentlichen für die gleiche oder eine funktionell äquivalente Aminosäuresequenz kodieren, zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Derartige Veränderungen der AR-Nukleotidsequenz umfassen Deletionen, Additionen oder Substitutionen verschiedener Nukleotide, welche zu einer Sequenz führen, die für das gleiche oder ein funktionell äquivalentes Genprodukt kodieren. Das Genprodukt kann Deletionen, Additionen oder Substitutionen von Aminosäureresten innerhalb der Sequenz enthalten, welche zu stummen Veränderungen führen, so daß ein bioaktives Produkt produziert wird. Derartige Aminosäuresubstitutionen können auf der Basis von Ähnlichkeiten in der Polarität, der Ladung, der Löslichkeit, der Hydrophobizität, der Hydrophilie und/oder der amphiphatischen Natur der betroffenen Reste erfolgen. Beispielsweise umfassen negativ geladene Aminosäuren Asparaginsäure und Glutaminsäure; positiv geladene Aminosäuren umfassen Lysin und Arginin; Aminosäuren mit ungeladenen polaren Kopfgruppen oder unpolaren Kopfgruppen mit ähnlichen Hydrophilizitätswerten umfassen folgende Verbindungen: Leucin, Isoleucin, Valin, Glycin, Alanin, Asparagin, Glutamin, Serin, Threonin, Phenylalanin, Tyrosin.Other methods for isolating the AR gene include, for. B. the chemical synthesis of the gene sequence itself based on a known sequence z. B. derived from the amino acid sequence of AR. On the other hand, in vitro translation of selected mRNA followed by functional or immunological assays with the translated products can be used. The identified and isolated gene can then be inserted into a suitable cloning vector. A large number of vector host systems are known and applicable in the art. Possible vectors include e.g. As plasmids or modified viruses, wherein the vector system and the host cell are compatible. Such vectors are e.g. Bacteriophages, such as λ derivatives or plasmids, such as pBR322 and pUC plasmid derivatives. Recombinant molecules can be introduced into the host cell via transformation, transfection, infection, electroporation, etc. In a particular embodiment, the AR gene expressed from MCF-7 cells is cloned by selecting mRNA which is produced in response to treatment of MCF-7 cells with TPA and constructing a cDNA library in bacteriophage λ gt10 , Since untreated MCF-7 cells apparently do not synthesize and secrete AR protein, it has been thought that the induction of AR by TPA is also noticeable at the transcriptional level and that such a cDNA library contains elevated levels of AR-containing sequences Contains dimensions. Screening of the cDNA library with degenerate and best guess oligonucleotides based on the use of human codons (Lathe, 1985, J. Mol. Biol. 183: 1-12 and Section 8.1., Supra) resulted in isolation These cDNA clones were then used to characterize the AR mRNA and the AR gene, and the nucleotide sequence of the AR cDNA (Section 8.2, above and Fig. 16) can be used to derive the primary AR gene. Due to the inherent degeneracy of the coding nucleotide sequence, other DNA sequences which encode substantially the same or a functionally equivalent amino acid sequence may also be used to carry out the methods of the present invention Such changes in the AR nucleotide sequence include deletions, additions, or Substitutions of different nucleotides resulting in a sequence coding for the same or a functionally equivalent gene The gene product may contain deletions, additions or substitutions of amino acid residues within the sequence which result in silent changes to produce a bioactive product. Such amino acid substitutions may be on the basis of similarities in polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and / or amphiphatic nature of the residues involved. For example, negatively charged amino acids include aspartic acid and glutamic acid; positively charged amino acids include lysine and arginine; Amino acids with uncharged polar head groups or non-polar head groups with similar hydrophilicity values include the following compounds: leucine, isoleucine, valine, glycine, alanine, asparagine, glutamine, serine, threonine, phenylalanine, tyrosine.

Die AR-cDNA kann als Sonde zum Nachweis der AR-mRNA in TPA-induzierten MCF-7-Zellen verwendet werden. Die AR-mRNA besitzt eine Länge von etwa 1400bp.The AR cDNA can be used as a probe to detect AR mRNA in TPA-induced MCF-7 cells. The AR mRNA has a length of about 1400bp.

Wie in Abschnitt 9, unten, beschrieben wird, kann die AR-cDNA zur Charakterisierung des AR-Gens verwendet werden. Die Zuordnung des Chromosoms für das Human-AR-Gen wurde durch In-situ-Hybridisierung von 3H-markierter AR-cDNA mit normalen Metaphase-Chromosomen bestimmt. Hierbei ergab sich, daß das Human-AR-Gen auf Chromosom 4 in der Region 4ql13-21 zu finden ist, der man eine gewisse Rolle bei der Differenzierung von Lymphocyten zuschrieb (siehe Abschnitt 9.2., unten). Die cDNA wurde auch zur Isolierung der genomischen DNA verwendet, die das gesamte AR-Gen umfaßt einschließlich der 5'-regulativen Region. Es wurde gefunden, daß das AR-Gen eine Länge von 10kb aufweist und in 6 Exons aufgeteilt ist. Die 5'-regulative Region wurde in einen Expressionsvektor eingebaut, der ein Promotor-freies Chloramphenicol-acetyltransferase (CAT)-Gen enthält. Diese Konstruktion war zur Stimulation der Transkription des CAT-Gens nach vorübergehender Einführung in MCF-7-Zellen befähigt. Durch Zugabe von TPA wurde eine 6- bis 7f ache Aktivität stimuliert (siehe Abschnitt 9.4 unten). Gemäß besonderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann diese 5'-regulative Region in Expressionsvektoren zur Kontrolle der Transkription des AR-Gens oder anderer Strukturgene verwendet werden. Die Chimäre AR-CAT-Konstruktion kann auch zur Suche nach solchen Faktoren verwendet werden, welche die Expression von AR regulieren (siehe Abschnitt 9 und folgende).As described in Section 9, below, the AR cDNA can be used to characterize the AR gene. The assignment of the chromosome for the human AR gene was determined by in situ hybridization of 3 H-labeled AR cDNA with normal metaphase chromosomes. As a result, the human AR gene was found on chromosome 4 in the region 4ql13-21, which was thought to play some role in the differentiation of lymphocytes (see Section 9.2, below). The cDNA was also used to isolate the genomic DNA comprising the entire AR gene, including the 5 'regulatory region. The AR gene was found to be 10kb in length and divided into 6 exons. The 5 'regulatory region was incorporated into an expression vector containing a promoter-free chloramphenicol acetyltransferase (CAT) gene. This construction was capable of stimulating transcription of the CAT gene after transient introduction into MCF-7 cells. Addition of TPA stimulated 6- to 7-fold activity (see section 9.4 below). According to particular embodiments of the present invention, this 5'-regulatory region can be used in expression vectors to control the transcription of the AR gene or other structural genes. The chimeric AR-CAT construction can also be used to search for factors that regulate the expression of AR (see Section 9 and following).

5.2.2 Konstruktion des Expressionsvektors, der die kodierende Sequenz für Amphiregulin enthält Um biologisch aktives AR in maturierter Form zu exprimieren, sollte ein solches Vektor/Wirtssystem gewählt werden, das nicht für hohe Transkriptions- und Translationsraten, sondern auch für die korrekte Prozessierung des Genproduktes sorgt. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die gesamte kodierende Sequenz des Amphiregulin-Prekursors in der Expressionskonstruktion verwendet wird, da die maturierte Form von Amphiregulin wahrscheinlich aus einem Prekursorprodukt über zelluläre Prozessierungsvorgänge abgeleitet wird. Beispielsweise kann ein Säuger-Wirtszellsystem danach ausgewählt werden, ob es die Fähigkeit zur korrekten Prozessierung und Sekretion von Amphiregulin in die extrazelluläre Umgebung besitzt. Im vorliegenden Fall scheinen insbesondere zwei Formen von maturiertem Amphiregulin als mittlerer Abschnitt eines gemeinsamen 252-Aminosäure langen Prekursors synthetisiert zu werden, aus dem die zwei maturierten Formen durch unterschiedliche proteolytische Prozessierung freigesetzt werden. Zusätzlich wird Amphiregulin glykolisiert und Üann zusätzlich einer Tyrosin-Sulfatierung unterzogen werden, was nochmals die Wichtigkeit der Auswahl des Expressionssystems unterstreicht, welches zur Ausführung dieser post-translationalen Modifikationen befähigt ist, wenn diese im Endprodukt gewünscht sind. Eine Vielzahl von Tier/Wirtsexpressions-Vektorsystemen (d. h. Vektoren, welche die erforderlichen Elemente zur Steuerung der Replikation, Transkription und Translation der kodierenden AR-Sequenz in einer geeigneten Wirtszelle enthalten) sind dem Fachmann bekannt. Diese umfassen beispielsweise Virusexpressionsvektor/Säugerwirtszellsysteme (z. B. Cytomegalovirus, Vaczinavirus, Adenovirus und ähnliche) Insektenviren-Expressionsvektor/Insektenzellsysteme (z.B. Baculovirus); oder nichtvirale Promotor-Expressionssysteme abgeleitet aus den Genomen von Säugerzellen (z.B. der Maus-Metallothioninpromotor). Die Expressionselemente dieser Vektoren unterscheiden sich in ihrer Stärke und Spezifität. In Abhängigkeit vom verwendeten Wirts/Vektorsystem können beliebige aus einer Reihe von geeigneten Transkriptions- und Translationselementen verwendet werden. Zum Beispiel, wenn in einem Säugerzellsystem kloniert wird, können Promotoren verwendet werden, welche aus dem5.2.2 Construction of the expression vector containing the coding sequence for amphiregulin In order to express biologically active AR in mature form, such a vector / host system should be chosen, not for high transcription and translation rates, but also for correct processing of the gene product provides. This is especially important when the entire coding sequence of the amphiregulin precursor is used in the expression construct, as the mature form of amphiregulin is likely to be derived from a precursor product via cellular processing events. For example, a mammalian host cell system may be selected for its ability to correctly process and secrete amphiregulin into the extracellular environment. In the present case, in particular, two forms of mature amphiregulin appear to be synthesized as the middle portion of a common 252-amino acid precursor, from which the two mature forms are released by differential proteolytic processing. In addition, amphiregulin will be glycosylated and further subjected to tyrosine sulfation, again highlighting the importance of selecting the expression system capable of performing these post-translational modifications, if desired in the final product. A variety of animal / host expression vector systems (i.e., vectors containing the necessary elements to direct replication, transcription, and translation of the coding AR sequence in a suitable host cell) are known to those skilled in the art. These include, for example, virus expression vector / mammalian host cell systems (e.g., cytomegalovirus, vaccinia virus, adenovirus, and the like) insect virus expression vector / insect cell systems (e.g., baculovirus); or non-viral promoter expression systems derived from the genomes of mammalian cells (e.g., the mouse metallothionein promoter). The expression elements of these vectors differ in their strength and specificity. Depending on the host / vector system used, any of a number of suitable transcriptional and translational elements may be used. For example, when cloning in a mammalian cell system, promoters derived from the

Genom von Säugerzellen (z. B. Maus-Metallothioninpromotor) oder aus Viren isoliert werden, welche sich in diesen Zellen vermehren (z.B. Vaczinavirus-7,5K-Promotor oder das „Moloney murine sarcoma virus long terminal repeat"). Promotoren, welche mit Hilfe der DNA-Rekombinationstechnik oder mit Hilfe von synthetischen Methoden hergestellt wurden, können ebenso zur Transkription der insertierten Sequenz verwendet werden.Genome of mammalian cells (eg, mouse metallothionein promoter) or from viruses that proliferate in these cells (eg, vaccinia virus 7.5K promoter or the "Moloney murine sarcoma virus long terminal repeat") Recombinant DNA or synthetic methods can also be used to transcribe the inserted sequence.

Außerdem sind für eine ausreichende Translation der insertierten kodierenden Proteinsequenz spezifische Initiationssignale erforderlich. Diese Signale beinhalten das ATG-Initiationskodon und benachbarte Sequenzen. Für den Fall, daß das gesamte AR-Gen einschließlich seines eigenen Initiationskodons und der benachbarten Sequenzen in einen geeigneten Expressionsvektor insertiert wurden, sind keine zusätzlichen Translationskontrollsignale erforderlich. Wenn allerdings nur ein Teil der kodierenden Sequenz insertiert wird, müssen exogene Translationskontrollsignale einschließlich dem ATG-Initiationskodon bereitgestellt werden. Weiterhin muß das Initiationskodon mit dem Leserahmen der AR-kodierenden Sequenz in Phase vorliegen, um eine Translation des gesamten Inserts zu gewährleisten. Diese exogenen Translationskontrollsignale und Initiationskodons können unterschiedlichen, sowohl natürlichen als auch synthetischen Ursprungs sein. Die Effektivität der Expression kann durch Einbau von Transkriptions-Attenuationssequenzen, Enhancerelementen usw. gesteigert werden.In addition, specific initiation signals are required for adequate translation of the inserted protein coding sequence. These signals include the ATG initiation codon and adjacent sequences. In the event that the entire AR gene, including its own initiation codon and adjacent sequences, were inserted into an appropriate expression vector, no additional translation control signals are required. However, if only part of the coding sequence is inserted, exogenous translational control signals including the ATG initiation codon must be provided. Furthermore, the initiation codon must be in phase with the reading frame of the AR coding sequence to ensure translation of the entire insert. These exogenous translational control signals and initiation codons can be of different, both natural and synthetic origin. The effectiveness of the expression can be increased by incorporation of transcriptional attenuation sequences, enhancer elements, etc.

Jedes beliebige, bereits beschriebene Verfahren zur Insertion von DNA-Fragmenten in einen Vektor kann zur Konstruktion von Expressionsvektoren verwendet werden, welche das AR-Gen und geeignete Transkriptions/Translationskontrollsignale enthalten. Diese Verfahren können in vitro DNA-Rekombinationstechniken, synthetische Techniken und in vivo-Rekombinationen (genetische Rekombination) beinhalten.Any method already described for inserting DNA fragments into a vector may be used to construct expression vectors containing the AR gene and appropriate transcriptional / translational control signals. These methods may involve in vitro recombinant DNA techniques, synthetic techniques and in vivo recombinations (genetic recombination).

Wenn beispielsweise ein Adenovirus als Expressionsvektor verwendet wird, kann die AR-kodierende Sequenz mit dem Adenovirus Transkriptions/Translationskontrollkomplexz. B. der „late promoter" und „tripartite Ieader"-Sequenz ligiert werden. Diese chimären Gene können dann in das Adenovirusgenom durch in vitro-oder in vivo-Rekombination insertiert werden. Die Insertion in eine nicht-essentielle Region des viralen Genoms (z. B. die Region E1 oder E 3) führt zu einem intakten rekombinanten Virus, der zur Expression von AR im infizierten Wirt fähig ist. In ähnlicher Weise kann der Vaczina 7,5 K-Promotor verwendet werden.For example, when an adenovirus is used as the expression vector, the AR coding sequence may be linked to the adenovirus transcriptional / translational control complex, e.g. B. the "late promoter" and "tripartite Ieader" sequence are ligated. These chimeric genes can then be inserted into the adenovirus genome by in vitro or in vivo recombination. Insertion into a non-essential region of the viral genome (e.g., E1 or E3 region) results in an intact recombinant virus capable of expressing AR in the infected host. Similarly, the Vaczina 7.5 K promoter can be used.

Ein alternatives Expressionssystem zur Expression von AR ist ein Insektensystem. In einem solchen System wird der Nuclear-Polyhedrosisvirus (AcNPV) als Vektor zur Expression fremder Gene verwendet. Das Virus wächst in Spodoptera frugiperda-Zellen. Die AR-kodierende Substanz kann in nicht-essentiellen Regionen (z. B. dem Polyhedringen) des Virus unter der Kontrolle eines AcNPV-Promotors (z. B. dem Polyhedrinpromotor) kloniert werden. Eine erfolgreiche Insertion der AR-kodierenden Sequenz führt zu einer Inaktivierung des Polyhydringens und zur Produktion von nicht-okkludierten rekombinanten Viren (d.h. Viren ohne Proteinhülle, für die das Polyhedringen kodiert). Diese rekombinanten Viren werden anschließend zur Infektion von Spodoptera frugiperda-Zellen verwendet, in welchen das insertierte Gen exprimiert wird.An alternative expression system for the expression of AR is an insect system. In such a system, nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) is used as a vector to express foreign genes. The virus grows in Spodoptera frugiperda cells. The AR-encoding substance may be cloned in non-essential regions (eg, the polyhedrin gene) of the virus under the control of an AcNPV promoter (eg, the polyhedrin promoter). Successful insertion of the AR coding sequence results in inactivation of the polyhydric ring and production of non-occluded recombinant viruses (i.e., viruses without the protein envelope encoded by the polyhedrin gene). These recombinant viruses are then used to infect Spodoptera frugiperda cells in which the inserted gene is expressed.

Retrovirale Vektoren, welche in amphotrophen Verpackungszellinien bereitgestellt werden, ermöglichen eine sehr effektive Expression in zahlreichen Zelltypen. Dieses Verfahren ermöglicht die Bestimmung einer zelltypspezifischen Prozessierung, Regulation oder Funktion der insertierten proteinkodierenden Sequenz.Retroviral vectors provided in amphotropic packaging cell lines enable very effective expression in numerous cell types. This method allows the determination of a cell-type-specific processing, regulation or function of the inserted protein-coding sequence.

Zusätzlich kann ein Wirtszellstamm ausgewählt werden, der die Expression der insertierten Sequenz moduliert oder das Genprodukt auf gewünschte Art und Weise modifiziert und prozessiert. Die promotorabhängige Expression kann in Gegenwart bestimmter Induktoren (z. B. Zink- oder Cadmium-Ionen für Metallothionin-Promotoren) erhöht werden. Dadurch kann die Expression von gentechnologisch erzeugtem AR kontrolliert werden. Dies ist wichtig, für den Fall, daß das Proteinprodukts des klonierten Fremdgens auf Wirtszellen lethal wirkt. Weiterhin sind Modifikationen (z.B. Glykosilierung)und Prozessierung (z.B. Spaltung) des Proteinprodukts wichtig für die Funktion des Proteins. Verschiedene Wirtszellen besitzen charakteristische und spezifische Mechanismen für die post-translationale Prozessierung und Modifizierung von Proteinen. Geeignete Zellinien des Wirtssystems können zur Gewährleistung der korrekten Modifikation und Prozessierung des exprimierten Fremdproteins ausgewählt werdenIn addition, a host cell strain can be selected which modulates the expression of the inserted sequence or modifies and processes the gene product as desired. Promoter-dependent expression may be increased in the presence of certain inducers (eg, zinc or cadmium ions for metallothionine promoters). This allows the expression of genetically engineered AR to be controlled. This is important in the event that the protein product of the cloned foreign gene acts lethal on host cells. Furthermore, modifications (e.g., glycosylation) and processing (e.g., cleavage) of the protein product are important to the function of the protein. Different host cells have characteristic and specific mechanisms for the post-translational processing and modification of proteins. Suitable cell lines of the host system can be selected to ensure the correct modification and processing of the expressed foreign protein

Beispiele für erfindungsgemäß verwendete Expressionsvektoren sind: Examples of expression vectors used according to the invention are:

PlasmidpSV2NeoPlasmidpSV2Neo

Plasmid pSV2 Neo wird beschrieben in Southern et al., (1982) J. Mol. Applied Genetics 1,327-341.Plasmid pSV2 Neo is described in Southern et al., (1982) J. Mol. Applied Genetics 1,327-341.

PlasmidpSV2dhfrPlasmidpSV2dhfr

Das Plasmid pSV2dhfr (Subramani et al., 1981, Mol. Cell. Biol. 1,854-864) enthält das Mäusedihydrofolatreduktase-Gen (dhfr) unter der Kontrolle des SV40-Promotors.The plasmid pSV2dhfr (Subramani et al., 1981, Mol. Cell. Biol. 1,854-864) contains the murine dihydrofolate reductase gene (dhfr) under the control of the SV40 promoter.

Plasmid рНЗМPlasmid рНЗМ

Das Plasmid рНЗМ (Aruffo et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 84,3365-3369) enthält einen chimären Promotor zusammengesetzt aus dem Human-Cytomegalovirus (CMV) AD169 Immediate Early Enhancer verbunden mit den HIV LTR-Positionen -67 bis +80. Auf LTR folgt ein Polylinker mit den 5'- bis 3'-Schnittstellen: Hind III, Xbal, Xhol, BstXI, Xhol, Pst I und Xba 1. Die „small t antigen"-Spleiss/Polyadenylierungssignale von pSV 2 und ein SV40-„Origin" der Replikation befinden sich in „downstream" (in З'-Richtung) vom Polylinker. Letzteres erlaubt eine Amplifizierung in Zellen, welche das SV40-„large T antigen" enthalten (die COS- und WOP-Zellen). Ein Supressor-tRNA-Gen begünstigt das Wachstum in pVX-verwandten Vektoren und Bakterien, welche das P3-Plasmid tragen (wiez.B. MC1061/P3).The plasmid рНЗМ (Aruffo et al., 1987, Proc Natl. Acad. Sci., USA, 84, 3665-3369) contains a chimeric promoter composed of the human cytomegalovirus (CMV) AD169 immediate early enhancer linked to HIV LTR. Positions -67 to +80. LTR is followed by a polylinker with the 5 'to 3' junctions: Hind III, XbaI, Xhol, BstXI, Xhol, Pst I and Xba 1. The small t antigen splice / polyadenylation signals of pSV 2 and an SV40 "Origin" of replication is located downstream of the polylinker (in the З 'direction), the latter allowing amplification in cells containing the SV40 large T antigen (the COS and WOP cells). A suppressor tRNA gene favors growth in pVX-related vectors and bacteria bearing the P3 plasmid (such as MC1061 / P3).

Plasmid pH ЗМ/ЬОпсМPlasmid pH ЗМ / ЬОпсМ

Plasmid рНЗМ/ЬОпсМ wurde von Najma Malik, Oncogen.zur Verfugung gestellt. Es enthält die Simian-TGF-ß-ö'-untranslatierte Sequenz und die Leadersequenz, welche mit der Oncostatin M-kodierenden Sequenz verbunden ist und pH 3M und an der Hind Ill/Xho l-(filled)-Schnittstelle insertiert ist. Die TGF-ß-Sequenz besteht aus der 85 bp-5'-untranslatierten Region, beginnend an einer Hindlll-Schnittstelle (ausgehend vom pSP65-Polylinker) und einer benachbarten Pst !-Schnittstelle der TGF-ß-cDNA, gefolgt von 87 bp, welche für die 29-aminosäurenlange Signalsequenz kodieren, welche normalerweise zwischen einer Glycinleucindipeptidsequenz gespalten wird.Plasmid рНЗМ / ЬОпсМ was provided by Najma Malik, Oncogen. It contains the simian TGF-β-δ 'untranslated sequence and the leader sequence linked to the Oncostatin M coding sequence and inserted pH 3M and at the Hind III / Xho I (filled) interface. The TGF-β sequence consists of the 85 bp 5 'untranslated region beginning at a HindIII site (starting from the pSP65 polylinker) and an adjacent Pst I site of the TGF-β cDNA, followed by 87 bp, which encode the 29-amino acid long signal sequence, which is normally cleaved between a glycine leucine dipeptide sequence.

PlasmidpH3ARPPlasmidpH3ARP

Das Plasmid pH 3ARP ist ein рНЗМ-abgeleiteter Vektor, der zur vorübergehenden Expression des AR-Prekursors in COS-Zellen entworfen wurde. Das Plasmid enthält 13bp der AR-5'-untrans!atierten Region und die gesamte kodierende Sequenz sowie З'-untranslatierte Sequenzen. Dieses Plasmid wurde durch Ligierung des4kb-Fragmentes des рНЗМ-Vektors nach Verdauung mit Hin III und Xbal, mit den Oligonukleotiden EVSAL3 und EVSAL4 und den Gel-gereinigten 1,1 kb Hgal/Xbal cDNA-Fragmenten aus pAR 1 hergestellt. EVSAL3 und EVSAL4 sind komplementär mit den 5'-Hind III, EcoRV, Sal I und Hga !-Schnittstellen. Die Konstruktion enthält weiterhin die EcoRI bisXbal-Polylinker-Schnittstellen von pEMBL18, die derS'-untranslatierten Region folgen.The plasmid pH 3ARP is a рНЗМ-derived vector designed for transient expression of the AR precursor in COS cells. The plasmid contains 13bp of the AR 5 'untranslated region and the entire coding sequence as well as З' untranslated sequences. This plasmid was prepared by ligating the 4kb fragment of the рНЗМ vector after digestion with Hin III and XbaI, with the oligonucleotides EVSAL3 and EVSAL4 and the gel-purified 1.1 kb Hgal / XbaI cDNA fragments from pAR1. EVSAL3 and EVSAL4 are complementary to the 5'-Hind III, EcoRV, Sal I, and Hga! Interfaces. The construction also contains the EcoRI to Xbal polylinker sites of pEMBL18 following the S 'untranslated region.

5'5 ' EcoRVEcoRV Hga IHga I 3'3 ' HindillHind III SailSail EVSAL3EVSAL3 AG CTTGATATCGTCGAAG CTTGATATCGTCGA EVSAL4EVSAL4 ACTATAGCAGCTGACGCACTATAGCAGCTGACGC

Plasmid pSVDR/bOMPlasmid pSVDR / bOM

Das Plasmid pSVDR/bOM wurde von Jeff Kallestad, Oncogen, zur Verfügung gestellt. Es stellt eine Fusion zwischen pSV2 dhfr und pH3 M/bOM dar und ist ein Vektor mit einer cDNA, die durch den CMV/HIV-Promotor aus pH 3 M gesteuert wird und von der TGF-ß-Signalsequenz und den SV40-Polyadenylierungssignalen flankiert ist und zusätzlich das Maus-dhfr-Gen gesteuert vom SV40-Earlypromotor aufweist. Das Plasmid wurde durch Ligierung von BamHI/Nru I (filled)-verdautem pH3 M/bOM mit BamHI-verdautem pSV2 dhfr hergestellt.The plasmid pSVDR / bOM was provided by Jeff Kallestad, Oncogen. It represents a fusion between pSV2 dhfr and pH3 M / bOM and is a vector with a cDNA controlled by the CMV / HIV promoter from pH 3 M and flanked by the TGF-β signal sequence and SV40 polyadenylation signals and additionally having the mouse dhfr gene driven by the SV40 early promoter. The plasmid was prepared by ligation of BamHI / NruI (filled) digested pH3 M / bOM with BamHI digested pSV2 dhfr.

Plasmid pHrasPlasmid pHras

Das Plasmid pHras ist ein Säuger-Expressionvektor und wurde von Stan McKnight, Univ. of Washington, Dept. of Pharmacology entwickelt. Das Plasmid ist ein pML-verwandter Vektor, der ein 754bp EcoRI bis Tthlll I-Fragment von Harvey Ras LTR, einen Polylinker mit Smal, BamHI, Sail, Pst I, Hindlll und CIa !-Schnittstellen gefolgt von dem Maus-DHFR cDNA und dem Hepatitis B-Virus З'-untranslatierten/polyadenyIierungssignal enthält. Der Abstand von BamHI im Polylinker zum ATG der DHFR beträgt 54 bp.The plasmid pHras is a mammalian expression vector and has been described by Stan McKnight, Univ. of Washington, Dept. developed by Pharmacology. The plasmid is a pML-related vector containing a 754bp EcoRI to Tthlll I fragment from Harvey Ras LTR, a polylinker with SmaI, BamHI, Sail, PstI, HindIII and CIaI sites followed by the mouse DHFR cDNA and the Hepatitis B virus З'-untranslated / polyadenylation signal contains. The distance from BamHI in the polylinker to the ATG of the DHFR is 54 bp.

Plasmid pHLARGEPlasmid pHLARGE

Das Plasmid pHLARGE stellt eine Säuger-Expressionskonstruktion dar, welche die lOkb AR-genomischen Sequenzen (Smal bis Hindlll) gesteuert durch Harvey ras LTR und gefolgt von einem nicht-funktionalen, promotorfreien DHFR-Gen enthält. Es wurde durch Dreier-Ligierung folgender Fragmente hergestellt: 4,6kbpHrasSmal/HindIll-Fragment; 6,0kbSmal/HindIII Ar-genomisches Fragment von pARH12; und 6,4 kb Hindlll AR-genomisches Fragment von pARH6.The plasmid pHLARGE represents a mammalian expression construct containing the 10kb AR genomic sequences (SmaI to HindIII) controlled by Harvey ras LTR and followed by a non-functional, promoter-free DHFR gene. It was prepared by tri-ligation of the following fragments: 4,6kbpHrasSmal / HindIII fragment; 6.0kbSmal / HindIII Ar genomic fragment of pARH12; and 6.4 kb HindIII AR genomic fragment of pARH6.

Plasmid pHLARG 1 pcDPlasmid pHLARG 1 pcD

Das Plasmid pHLARG 1 pcD ist eine polycistronische Säuger-Expressionskonstruktion. Es enthält die AR-Prekursor-cDNA-Sequenz, gefolgt vom Maus-dhfr-Gen unter der Kontrolle einer einzelnen Harvey ras LTR-Sequenz. Das Primärtranskript stellt eine polycistronische Information mit 74bp zwischen dem Stoppkodon von AR und dem ATG-Startkodon von dhfr dar, wodurch das Ribosom reinitiiert und die Translation fortgesetzt wird. pH 3ARP wurde mit EcoRV verdaut und ein 700 bp-Fragment wurde isoliert. Dieses Fragment enthielt die 13 bp AR-5'-untranslatierte Region, die vollständige AR-Prekursor kodierende Region und 21 bp der5'-untranslatierten Sequenz. Dieses Fragment wurde mit dem BamHI geschnittenen, aufgefülltenund phosphatasebehandelten Vektor pH ras ligiert.The plasmid pHLARG 1 pcD is a polycistronic mammalian expression construct. It contains the AR precursor cDNA sequence followed by the mouse dhfr gene under the control of a single Harvey ras LTR sequence. The primary transcript represents 74bp polycistronic information between the stop codon of AR and the dhfr ATG start codon, thereby reinitiating the ribosome and continuing translation. pH 3ARP was digested with EcoRV and a 700 bp fragment was isolated. This fragment contained the 13 bp AR-5 'untranslated region, the complete AR precursor coding region, and 21 bp of the 5' untranslated sequence. This fragment was ligated to the BamHI cut, filled and phosphatase treated vector pH ras.

Plasmid pLOSNLPlasmid pLOSNL

Das Plasmid pLOSNL wurde von Dusty Miller, Fred Hutchison Cancer Research Center, Seattle, WAzur Verfugung gestellt. Dieser retrovirale Expressionsvektor wurde zur Erzeugung hoher Titer von amphotropem helferfreiem viralem Material entwickelt, das zur Infektion, aber nicht zur Replikation in einer großen Vielzahl von Wirten befähigt ist. Der Vektor enthält: ein mutiertes Moloney murine leukemia-Virus LTR mit deletierten Verpackungssignalen; psi ± Sequenzen; das Ornithintranscarbamylase (OCT)-Gen mit zwei Xho !-Schnittstellen zur Insertion einer cDNA und folgender Inaktivierung des OTC-Gens; SV 2 Neo, einen selektierbaren Marker; das 3'-LTR; und ein pBR322 Amp-Resistenzgerüst.Plasmid pLOSNL was provided by Dusty Miller, Fred Hutchison Cancer Research Center, Seattle, WA. This retroviral expression vector was designed to generate high titers of amphotropic helper-free viral material capable of infection but not replication in a wide variety of hosts. The vector contains: a mutant Moloney murine leukemia virus LTR with deleted packaging signals; psi ± sequences; the ornithine transcarbamylase (OCT) gene with two Xho! interfaces for insertion of a cDNA and subsequent inactivation of the OTC gene; SV 2 Neo, a selectable marker; the 3 'LTR; and a pBR322 amp-resistance scaffold.

Plasmid pLARSNLPlasmid pLARSNL

Das Plasmid pLARSNL ist eine amphotrope retrovirale Expressionskonstruktion, welche die AR-Prekursor kodierende cDNA-Region enthält, der ein Poly(A)-Schwanz fehlt, und durch virale LTR gesteuert wird. SV2 Neo ermöglicht die Selektion exprimierender Transfektanten. pLARSNL wurde durch Ligierung des 800bp SaI I-Fragmentes aus pHLARG 1 pcD mit dem 7,7kb-Fragment des Xho l-verdauten und phosphatase-behandelten pLOSNL-Vektorfragmentes erzeugt.The plasmid pLARSNL is an amphotropic retroviral expression construct containing the AR precursor encoding cDNA region lacking a poly (A) tail and controlled by viral LTR. SV2 Neo allows the selection of expressing transfectants. pLARSNL was generated by ligation of the 800bp SaI I fragment from pHLARG 1 pcD with the 7.7kb fragment of the Xho I-digested and phosphatase-treated pLOSNL vector fragment.

5.2.3. Identifizierung von Transfektanten oder Transformanten, welche das Amphiregulin-Gen exprimieren.5.2.3. Identification of transfectants or transformants expressing the amphiregulin gene.

Die Wirtszellen, welche die rekombinante AR-kodierende Sequenz enthalten und das biologisch aktive, maturierte Produkt exprimieren können, können mit Hilfe von wenigstens vier allgemeinen Verfahren identifiziert werden:The host cells containing the recombinant AR coding sequence and capable of expressing the biologically active mature product can be identified by at least four general methods:

(a) DNA-DNA-, DNA-RNA- oder RNA-Antisens (gegenläufige) RNA-Hybridisierung(a) DNA-DNA, DNA-RNA or RNA antisense (reverse RNA) hybridization

(b) Anwesenheit oder Abwesenheit von „Marker" Genfunktionen;(b) presence or absence of "marker" gene functions;

(c) Bestimmung der Transkriptionsrate auf Basis der Expression des AR-mRNA-Transkripts in der Wirtszelle; und(c) determining the transcription rate based on the expression of the AR mRNA transcript in the host cell; and

(d) Detektion des maturierten Genproduktes durch Immuno-Assay und zuletzt durch dessen biologische Aktivität(D) Detection of the mature gene product by immunoassay and finally by its biological activity

Im Rahmen des ersten Verfahrens wird die Human-AR-kodierende Sequenz, welche im Expressionsvektor insertiert ist, durch DNA-DNA-Hybridisierung unter Verwendung von Sonden detektiert. Diese Sonden umfasen Nukleotidsequenzen, welche zur kodierenden Sequenz von Human-AR homolog sind.In the first method, the human AR coding sequence inserted in the expression vector is detected by DNA-DNA hybridization using probes. These probes include nucleotide sequences that are homologous to the coding sequence of human AR.

In dem zweiten Verfahren kann das System aus rekombinantem Expressionsvektor und Wirt auf Grundlage des Vorhandenseins oder des Fehlens bestimmter Markergenfunktionen identifiziert und selektiert werden. Beispiele für Markergenfunktionen sind die Thymidinkinaseaktivität, Antibiotikaresistenz, Methotrexatresistenz, Transformationsphenotyp, Bildung von Einschlußkörpern (occlusion body) im Baculovirus, etc. Wenn z.B. die AR-kodierende Sequenz innerhalb einer Markergensequenz eines Vektors insertiert ist, können Rekombinanten, welche die AR-kodierende Sequenz enthalten, durch das Fehlen der Markergenfunktion identifiziert werden. Andererseits kann ein Markergen in Tandemposition mit der AR-Sequenz unter der Kontrolle des gleichen oder eines weiteren Promotors angeordnet werden, um die Expression der AR-kodierenden Sequenz zu kontrollieren. Die Expression des Markers aufgrund einer Induktion oder Selektion weist auf die Expression der AR-kodierenden Sequenz hin.In the second method, the recombinant expression vector and host system can be identified and selected based on the presence or absence of particular marker gene functions. Examples of marker gene functions are thymidine kinase activity, antibiotic resistance, methotrexate resistance, transformation phenotype, formation of occlusion body in baculovirus, etc. If e.g. the AR coding sequence is inserted within a marker gene sequence of a vector, recombinants containing the AR coding sequence can be identified by the lack of marker gene function. Alternatively, a marker gene may be placed in tandem with the AR sequence under the control of the same or a further promoter to control the expression of the AR coding sequence. The expression of the marker due to induction or selection indicates the expression of the AR coding sequence.

Beim dritten Verfahren kann die Transkriptionsaktivität für die AR-kodierende Region durch Hybridisierungs-Tests bestimmt weren. Beispielsweise kann man polyadenylierte RNA isolieren und durch Northern-Blotting unter Verwendung einer Sonde analysieren, welche zur AR-kodierenden Sequenz oder Teilbereichen davon homolog ist. Außerdem kann die gesamte Nukleinsäure der Wirtszelle extrahiert und auf Hybridisierung mit derartigen Sonden untersucht werden. Im vierten Verfahren wird die Expression des maturierten Proteinproduktes auf immunologischem Weg, z. B. durch Western-Blotting, Immuno-Assays, wie der Radioimmuno-Präzipitation, enzym-gebundenen Immunoassays usw. bestimmt. In einem letzten Test zur Bestimmung der Funktion des Expressionssystems wird das biologisch aktive AR-Genprodukt nachgewiesen. Wird das Genprodukt durch die Wirtszelle sezerniert, so kann das zellfreie Medium der transferierten Wirtszellkultur abgetrennt und auf AR-Aktivität getestet werden. Wird das Genprodukt nicht ausgeschieden, können Zellysate auf Aktivität getestet werden. In beiden Fällen können biologische Test wie die hierin beschriebenen Wachstumsinhibitions- und Stimulations-Tests oder ähnliche verwendet werden.In the third method, the transcriptional activity for the AR coding region can be determined by hybridization assays. For example, polyadenylated RNA can be isolated and analyzed by Northern blotting using a probe homologous to the AR coding sequence or portions thereof. In addition, the entire nucleic acid of the host cell can be extracted and assayed for hybridization with such probes. In the fourth method, expression of the mature protein product by immunological means, e.g. By Western blotting, immunoassays such as radioimmunoprecipitation, enzyme-linked immunoassays, etc. In a final assay to determine the function of the expression system, the biologically active AR gene product is detected. When the gene product is secreted by the host cell, the cell-free medium of the transferred host cell culture can be separated and tested for AR activity. If the gene product is not excreted, cell lysates can be tested for activity. In both cases, biological assays such as the growth inhibition and stimulation assays described herein or the like may be used.

5.3. StrukturvonAmphiregulin5.3. StrukturvonAmphiregulin

Aminosäuresequenzierung von gereinigtem AR ergab, daß die Präparation aus einem ungleichen Gemisch von zwei nahezu identischen Formen von AR bestand (siehe Fig. 12). Die größere der beiden Formen umfaßt etwa 16 % der Präparation. Die zweite Form, das verkürzte AR, umfaßt den überwiegenden Anteil der Präparation und unterscheidet sich von der längeren Form durch das Fehlen des aminoterminalen Hexapeptids SVRVEQ. Ansonsten sind die beiden Formen auf der Aminosäureebene absolut homolog.Amino acid sequencing of purified AR revealed that the preparation consisted of an unequal mixture of two nearly identical forms of AR (see Figure 12). The larger of the two forms comprises about 16% of the preparation. The second form, the truncated AR, comprises the vast majority of the preparation and differs from the longer form in the absence of the amino-terminal hexapeptide SVRVEQ. Otherwise, the two forms are absolutely homologous at the amino acid level.

AR ist ein extrem hydrophiles Glykoprotein mit einem mittleren relativen Molekulargewicht von 22,500 Dalton. Nach N-Glycanase-Behandlung, wodurch N-gebundene Kohlenhydrate entfernt werden, wandert AR in Form einer einzelnen Bande mit einem relativen Molekulargewicht von 14000. Dies stimmt annähernd mit den Molekulargewichtsbestimmungen für AR aus Gelpermeations-Chromatographiedaten überein. Unter nicht-reduzierenden Bedingungen wandert AR auf ähnliche Weise. AR ist deshalb ein Einzelstrang-Glykoprotein.AR is an extremely hydrophilic glycoprotein with an average molecular weight of 22,500 daltons. Upon N-glycanase treatment to remove N-linked carbohydrates, AR migrates as a single band having a relative molecular weight of 14,000. This roughly matches the molecular weight determinations for AR from gel permeation chromatography data. Under non-reducing conditions AR migrates in a similar way. AR is therefore a single-stranded glycoprotein.

Die Primärsturktur von AR wurde mit einer Vielzahl von Proteinsequenzen verglichen. Diese Vergleiche zeigen, daß AR ein neuartiges Protein ist, welches keine signifikanten Strukturhomologien mit irgendeinem der verglichenen Proteine zeigt. Die Primärstruktur von AR ist jedoch mit der Struktur mehrerer anderer Wachstumsfaktoren verwandt, wobei die meisten davon zur EGF-Oberfamilie gehören. Es ist daher sinnvoll, AR als Mitglied dieser Gruppe von Proteinen zu klassifizieren, da mehrere Strukturmerkmale dieses Proteins parallel verlaufen mit hochkonservierten Strukturmerkmalen, welche innerhalb der EGF-Proteinfamilie gefunden wurden. Beispielsweise ähnelt die N-terminale AR-Sequenz den N-terminalen Sequenzen von TGFa, VGF und MGF. Diese Regionen sind reich an Prolin-, Serin- und Threonin-Resten. AR weist auch Stellen für N-verknüpfte Glykosilierung, ähnlich wie die N-terminalen Prekursorregionen der TGFs und von VGF auf. AR zeigt außerdem eine Sequenzhomologie mit anderen EGF-ähnlichen Proteinen durch Konservierung von 6 Cysteinresten, die an 3 Disulfid-Bindungen beteiligt sind und die Sekundärstruktur der maturierten Formen dieser Wachstumsfaktoren definieren. Eine Analyse der hydropathischen Eigenschaften ergibt jedoch signifikante Unterschiede zwischen homologen AR und EGF-Sequenzen. Für weitere Vergleiche zwischen AR und anderen Mitgliedern der EGF-Oberfamilie ist auf Tabelle I, Fig. 13 und die Abschnitte 9.7 und 9.8 verwiesen.The primary structure of AR was compared to a variety of protein sequences. These comparisons show that AR is a novel protein that shows no significant structural homology with any of the compared proteins. However, the primary structure of AR is related to the structure of several other growth factors, most of which belong to the EGF superfamily. It therefore makes sense to classify AR as a member of this group of proteins since several structural features of this protein run parallel to highly conserved structural features found within the EGF protein family. For example, the N-terminal AR sequence is similar to the N-terminal sequences of TGFa, VGF and MGF. These regions are rich in proline, serine and threonine residues. AR also has sites for N-linked glycosylation, similar to the N-terminal precursor regions of TGFs and VGF. AR also shows sequence homology with other EGF-like proteins by conserving 6 cysteine residues involved in 3 disulfide bonds and defining the secondary structure of the mature forms of these growth factors. An analysis of the hydropathic properties, however, reveals significant differences between homologous AR and EGF sequences. For further comparisons between AR and other members of the EGF superfamily, see Table I, Figure 13 and Sections 9.7 and 9.8.

Tabelle ITable I Speciesspecies Region #1Region # 1 EGF ScoreEGF score Coag.COAG. #2# 2 Proteinprotein Humanhumanely CLHDGVCMYIECLHDGVCMYIE >20> 20 <20<20 CNCVVGYIGERCCNCVVGYIGERC EGFEGF Humanhumanely CFH-GTCRFLVCFH GTCRFLV <25<25 >25> 25 CVCHSGYVGARCCVCHSGYVGARC TGF-aTGF-a Vacciniavaccinia CLH-GDCIHARCLH GDCIHAR <20<20 <20<20 CRCSHGYTGIRCCRCSHGYTGIRC VGFVGF ShopeShope CLNNGTCFTIACLNNGTCFTIA CVCRINYEGSRCCVCRINYEGSRC SGFSGF Humanhumanely CLNXGSCKDDICLNXGSCKDDI CWCPFGFEGKNCCWCPFGFEGKNC Factor IXFactor IX Humanhumanely CQNXGKCKDGLCQNXGKCKDGL CTCLEGFEGKNCCTCLEGFEGKNC Factor XFactor X Humanhumanely CLHXGRCLEVECLHXGRCLEVE CHCPVGYTGPFCCHCPVGYTGPFC Factor XIIFactor XII Humanhumanely CCGXGTCIDGICCGXGTCIDGI CDCRSGWEGRFCCDCRSGWEGRFC Protein CProtein C Humanhumanely CIH-GECKYIECIH GECKYIE CKCQQEYFGERCCKCQQEYFGERC ARAR „Combined Homology Scores" für die Regionen # 1 und # 2Combined Homology Scores for Regions # 1 and # 2 Score AR ScoreScore AR score <40<40 Growth Factor FamilieGrowth Factor family <40<40 Coagulation-FaktorenCoagulation factors >40> 40 Amphiregulin-UnterfamilieAmphiregulin subfamily

Die in Fig. 12 angegebenen Amphiregulin-Aminosäuresequenzen ebenso wie funktioneilen Äquivalente sind Gegenstand dieser Erfindung. Beispielsweise kann das Amphiregulin-Produkt Deletionen, Additionen oder Substitutionen von Aminosäureresten innerhalb der Sequenz umfassen, die zu stummen Veränderungen führen und ein bioaktives Produkt produzieren. Derartige Aminosäuresubstitutionen können auf Grundlage von Ähnlichkeiten in der Polarität, der Ladung, der Löslichkeit, der Hydrophobizität, der Hydrophilie und/oder der amphipathischen Natur der entsprechenden Reste erfolgen. Beispielsweise umfassen negativ geladene Aminosäuren die Asparaginsäure und Glutaminsäure; positiv geladene Aminosäuren umfassen Lysin und Arginin; Aminosäuren mit ungeladenen polaren Kopfgruppen ähnlicher Hydrophobizität umfassen folgende Verbindungen: Leucin, Isoleucin, Valin, Glycin, Alanin, Asparagin, Gutamin, Serin, Threonin, Phenylalanin und Tyrosin.The amphiregulin amino acid sequences given in Figure 12, as well as functional equivalents, are the subject of this invention. For example, the amphiregulin product may include deletions, additions or substitutions of amino acid residues within the sequence that result in silent changes and produce a bioactive product. Such amino acid substitutions may be made on the basis of similarities in polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity and / or amphipathic nature of the corresponding residues. For example, negatively charged amino acids include aspartic acid and glutamic acid; positively charged amino acids include lysine and arginine; Amino acids with uncharged polar head groups of similar hydrophobicity include the following compounds: leucine, isoleucine, valine, glycine, alanine, asparagine, gutamine, serine, threonine, phenylalanine and tyrosine.

5.4 Eigenschaften von Amphiregulin5.4 Properties of Amphiregulin

Amphiregulin ist ein einzelsträngiges Glykoprotein mit einem mittleren Molekulargewicht von 22500 Dalton und zeigt bifunktionelle Wachstumsmodulationsaktivitäten in einer Vielzahl von Zellkulturen. AR ist strukturell mit der EGF-Familie von Wachstumsfaktoren verwandt und kann zusätzlich funktionell Ähnlichkeiten mit anderen Mitgliedern dieser Familie besitzen. Ein Hinweis darauf ist das ausgeprägt kompetitive Verhalten gegenüber EGF bei der Rezeptorbindung. AR stellt ein monomeres Protein dar, das um Aktivität zu zeigen, intramolekulare Disulfidbrücken benötigt. Glykosilierung ist für dessen biologische Aktivität nicht erforderlich. Das Protein ist gegenüber milder Säure- und Basen-Behandlung stabil; ebenso bei 30minütiger Hitzebehandlu ng bei 56°C. Die biologische Aktivität von AR geht vollständig verloren nach Reduktion, nach 5minütiger Hitzebehandlung bei 1000C, und durch Verdauung mit Trypsin, Endopeptidase Lys-C, EndopeptidaseArg und Endopeptidase GIu.Amphiregulin is a single-stranded glycoprotein with an average molecular weight of 22,500 daltons and exhibits bifunctional growth-modulating activities in a variety of cell cultures. AR is structurally related to the EGF family of growth factors and may additionally be functionally similar to other members of this family. One indication of this is the pronounced competitive behavior towards EGF in receptor binding. AR represents a monomeric protein that requires intramolecular disulfide bond activity to show activity. Glycosylation is not required for its biological activity. The protein is stable to mild acid and base treatment; also at 30 ° C heat treatment at 56 ° C. The biological activity of AR is completely lost after reduction, to 5 min of heat treatment at 100 0 C, and by digestion with trypsin, endopeptidase Lys-C, EndopeptidaseArg and endopeptidase Glu.

Durch proteolytische Spaltung mit Phospholipase D scheint AR in ein aktives Fragment oder aktive Fragmente mit einem relativen Molekulargewicht von etwa 5600 (bestimmt durch SDS-PAGE-Analyse), überführt zu werden. Aktive Fragmente von AR sind Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden in Abschnitt 5.5, unten, näher besprochen. AR zeigt in vitro ausgeprägte anti-proliferative Effekte auf mehrere Human-Krebszellinien epithelialen Ursprungs. Beispielsweise wird von AR die DNA-Synthese von Epidermalkarzinomen von Vulva A431-Zellen, Brustadenokarzinom-HTB 132-Zellen, Cervicalepidermoidkarzinom-CRL-1550-Zellen,Ovarial-papillär-Adenom-HTB75-Zellen, Ovarial-teratokarzinom-HTB-1572-Zellen und Brust-Adenokarzinom-HTB-26-Zellen wirkungsvoll inhibiert. Man beobachtet eine 50%ige Inhibition der DNA-Synthese in A431-Zellen nach Behandlung mitO,13nM AR.By proteolytic cleavage with phospholipase D, AR appears to be converted to an active fragment or active fragments having a relative molecular weight of about 5600 (as determined by SDS-PAGE analysis). Active fragments of AR are the subject of the present invention and are discussed in more detail in Section 5.5, below. AR shows in vitro pronounced anti-proliferative effects on several human cancer cell lines of epithelial origin. For example, the DNA synthesis of epidermal carcinomas from vulva A431 cells, breast adenocarcinoma HTB 132 cells, cervical epidermoid carcinoma CRL-1550 cells, ovarian papillary adenoma HTB75 cells, ovarian teratocarcinoma HTB-1572 cells and Breast Adenocarcinoma HTB-26 cells are effectively inhibited. One observes a 50% inhibition of DNA synthesis in A431 cells after treatment with O, 13nM AR.

Normale Rattennieren NRK-SA6-Zellen bilden gewöhnlich keine Kolonien in Softagar. Jedoch in Kombination mit exogenem EGF und TGF-ß im Kulturmedium dieser Zellen wird ein verankerungsunabhängiges Wachstum induziert, was auf einen transformierten Phenotyp hinweist. Eine Kombination von exogenem AR und TGF-ß induziert ebenfalls ein verankerungsunabhängiges Wachstum der NRK-SA6-Zellen, jedoch in geringerem Maße (siehe Tabelle V). Dies liefert einen direkten Hinweis auf die funktionell Verwandtschaft von AR und EKF.Normal Rat Kidneys NRK-SA6 cells usually do not form colonies in soft agar. However, in combination with exogenous EGF and TGF-β in the culture medium of these cells, anchorage-independent growth is induced, indicating a transformed phenotype. A combination of exogenous AR and TGF-β also induces anchorage-independent growth of NRK-SA6 cells, but to a lesser extent (see Table V). This provides a direct indication of the functional relationship of AR and EKF.

Die synergistische Wirkung von AR und TGF-ß impliziert AR als einen wichtigen Faktor bei der Regulation des Zellwachstums. Durch die vorliegende Erfindung werden erstmals Hilfsmittel zur Erforschung der komplexen Zusammenhänge der normalen Zeilwachstumskontrolle sowie dem charakteristischen Verlust der Wachstumskontrolle in neoplastischen Zellen bereitgestellt. AR induziert ebenso die Profileration von Human-Vorhautfibroblasten (Tabelle IV). Man beobachtet einen zweifachen Anstieg der DNA-Synthese in diesen Zellen bei einer AR-Konzentration von etwa 5OpM. Eine maximale, etwa sechsfache Stimulation beobachtet man bei etwa 5nM.The synergistic effect of AR and TGF-ß implicates AR as an important factor in the regulation of cell growth. For the first time, the present invention provides auxiliaries for investigating the complex relationships of normal cell growth control and the characteristic loss of growth control in neoplastic cells. AR also induces profiling of human foreskin fibroblasts (Table IV). There is a two-fold increase in DNA synthesis in these cells at an AR concentration of about 5OpM. A maximum, about sixfold stimulation is observed at about 5nM.

Der Mechanismus der Beeinflussung der Zellprofileration oder der Wachstumsinhibition durch AR ist nicht bekannt. Vorläufige Untersuchungen zur Charakterisierung der AR-Rezeptorbindung weisen darauf hin, daß AR möglicherweise einen spezifischen Rezeptor besitzt. AR zeigt ein kompetitives Verhalten mit EGF bei der Bindung an den EGF-Rezeptor und möglicherweise auch bei der Bindung an andere gemeinsame Rezeptoren, welche möglicherweise den AR-spezifischen Rezeptor selbst umfassen. Man weiß, daß die Anbindung eines Liganden an den EGF-Rezeptor ein wachstumsstimulierendes Signal, teilweise durch Aktivierung derTyrosinkinaseaktivität, erzeugt. Die Bindung von AR an den EGF-Rezeptor kann in ähnlicher Weise eine proliferative Antwort initiieren und/oder umgekehrt die Initiation eines proliferativen Signals dadurch blockieren, daß die Anzahl der verfügbaren EGF-Rezeptoren zur Bindung von EGF oder anderen signalerzeugenden Liganden eingeschränkt wird. Andererseits ist ein weiterer Mechanismus denkbar, über den AR das Zellwachstum inhibiert und wird durch die Daten aus Tabelle I nahegelegt. Vier Klone der A431 -Zellinie mit variablen EGF-Bindungsstellen je Zelle wurden auf ihre Sensitivität gegenüber der AR-inhibierenden Aktivität getestet. Die beobachtete fehlende Korrelation zwischen AR-Sensitivität und der Anzahl der EGF-Bindungsstellen pro Zelle weist darauf hin, daß das von AR erzeugte Wachstumsinhibitionssignal durch eine Rezeptorbindung initiiert wird, an der der EGF-Rezeptor nicht beteiligt ist. Solch eine Rezeptorbindung kann möglicherweise wachstums-profilerative Signale antagonisieren, welche von anderen Wachstumsfaktoren, wie z. B. TGF-o. ausgelöst wurden. AR kann somit seinen antiproliferativen Effekt durch spezifische Blockierung der mitogenen Antwort einer Zelle auf TGF-a oder andere autokrine Wachstumsfaktoren ausüben.The mechanism of influencing cell proliferation or growth inhibition by AR is unknown. Preliminary studies to characterize AR receptor binding indicate that AR may have a specific receptor. AR shows a competitive behavior with EGF in binding to the EGF receptor and possibly also in binding to other common receptors, possibly including the AR-specific receptor itself. It is known that the binding of a ligand to the EGF receptor produces a growth-stimulating signal, in part by activation of tyrosine kinase activity. The binding of AR to the EGF receptor can similarly initiate a proliferative response and / or conversely, block the initiation of a proliferative signal by limiting the number of available EGF receptors for binding EGF or other signal producing ligands. On the other hand, another mechanism by which AR inhibits cell growth is conceivable and is suggested by the data in Table I. Four clones of the A431 cell line with variable EGF binding sites per cell were tested for their sensitivity to AR inhibitory activity. The observed lack of correlation between AR sensitivity and the number of EGF binding sites per cell indicates that the AR-generated growth inhibition signal is initiated by a receptor binding that does not involve the EGF receptor. Such receptor binding may possibly antagonize growth-profilerative signals which are dependent on other growth factors, such as e.g. TGF-o. were triggered. AR can thus exert its antiproliferative effect by specifically blocking the cell's mitogenic response to TGF-α or other autocrine growth factors.

AR ist ein extrem hydrophiles Protein, dessen Aminosäuresequenz ein unverwechselbares Hydropathizitätsprofil erzeugt, das nur eine geringfügige Ähnlichkeit mit den Profilen anderer Proteine der EGF-Familie zeigt (Fig. 11). AR ist ein basisches Protein mit einem pl von 7,6 bis 8,0.AR is an extremely hydrophilic protein whose amino acid sequence produces a distinctive hydropathicity profile that shows only a slight similarity to the profiles of other proteins of the EGF family (Figure 11). AR is a basic protein with a pI of 7.6 to 8.0.

5.4.1 Charakterisierung der AR-Induktion durch TPA5.4.1 Characterization of AR induction by TPA

TPA induziert eine pleitrope Zellantwort einschließlich von Veränderungen in der Zellmorphologie, der Zellproliferation und Differenzierung im Membrantransport, bei Rezeptor-Ligand-Wechselwirkungen, bei der Proteinphosphorylierung und im Phospholipid-Metabolismus. Proteinkinase C (PKC) ist eine Ca2+- und Phospholipid-abhängige Proteinkinase und wirkt als Rezeptor für TPA. Die Bindung von TPA an PKC führt zur Phosphorylierung einer Vielzahl von Substraten, wie Wachstumsfaktor-Rezeptoren, Cytoskelettproteinen und trans-aktivierenden regulatorischen Proteinen.TPA induces a plauotropic cell response, including changes in cell morphology, cell proliferation and differentiation in membrane transport, receptor-ligand interactions, protein phosphorylation, and phospholipid metabolism. Protein kinase C (PKC) is a Ca 2+ and phospholipid-dependent protein kinase and acts as a receptor for TPA. The binding of TPA to PKC results in the phosphorylation of a variety of substrates, such as growth factor receptors, cytoskeletal proteins, and trans-activating regulatory proteins.

c-AMP stellt ein weiteres Molekül dar, welches verschiedene Effekte auf Zellen, überwiegend über die c-AMP-abhängige Proteinkinase A, ausübt. Der intrazelluläre c-AMP-Gehalt wird durch eine Kombination von Rezeptor-mediierter Aktivierung und Adenylatcyclase-Inhibition reguliert. Einige Studien weisen darauf hin, daß TPA- und c-AMP-induzierte Genexpression zu einemc-AMP represents another molecule that exerts different effects on cells, predominantly via the c-AMP-dependent protein kinase A. The intracellular c-AMP content is regulated by a combination of receptor mediated activation and adenylate cyclase inhibition. Some studies indicate that TPA- and c-AMP-induced gene expression is one

gemeinsamen Weg zusammenlaufen. Zur Untersuchung der Regulation der AR-Genexpression wurde der Einfluß verschiedener Aktivatoren oder Inhibitoren dieser beiden regulatorischen Wege auf die Produktion von AR-spezifischer RNA in MCF-7-Zellen bestimmt.converge together. To investigate the regulation of AR gene expression, the influence of various activators or inhibitors of these two regulatory pathways on the production of AR-specific RNA in MCF-7 cells was determined.

Forskolin ist ein Wirkstoff, welcher die Adenylatcyclase aktiviert und den Gehalt an intrazellulärem cAMP erhöht. Bei Verabreichung an MCF-7-Zellen in einer Konzentration von 25μΜ über einen Zeitraum von 4h beobachtet man eine markante Stimulierung der AR-mRNA. Die Ergebnisse weisen daraufhin, daß cAMP auch bei der Regulation der AR-Expression eine Rolle spielt.Forskolin is an active ingredient that activates adenylate cyclase and increases the level of intracellular cAMP. When administered to MCF-7 cells at a concentration of 25μΜ over a period of 4h, a marked stimulation of the AR mRNA is observed. The results indicate that cAMP also plays a role in the regulation of AR expression.

5.5 Von Amphiregulin abgeleitete Derivate, Analoga und Peptide5.5 Amphiregulin-derived derivatives, analogues and peptides

Die Produktion und die Verwendung von Derivaten, Analoga und Peptiden, welche von AR abgeleitet sind, sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Derartige Derivate, Analoga und Peptide, welche eine wachstumsmodulierende Aktivität zeigen, können in der Diagnose, Prognose sowie bei der Behandlung einer Vielzahl von Neoplasien angewendet werden. Derartige Derivate, Analoga oder Peptide können eine verstärkte oder verringerte biologische Aktivität im Vergleich zu nativem AR aufweisen und können den Bereich von AR GIA-susceptiblen Zellen erweitern oder verringern. In ähnlicher Weise können sich für die Produktion und Verwendung von Derivaten, Analoga und Peptiden, welche von AR abgeleitet sind, nützliche Anwendungsmöglichkeiten, z.B. bei der Behandlung von Wunden und Verbrennungen ergeben. Diese von AR abgeleiteten Proteine können eine vergrößerte oder verringerte wachstumsstimulierende Aktivität zeigen und/oder einen größeren oder geringeren Wirkungsbereich auf Zellen zeigen, welche auf die wachstumsstimulierende Aktivität von AR ansprechen. Erfindungsgemäße AR-Derivate, -Analoga und -Peptide können unter Verwendung einer Vielzahl von Hilfsmitteln aus dem Stand der Technik hergestellt werden. Verfahren und Manipulationen auf der genetischen Ebene sowie auf der Proteinebene sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung. Auf der Proteinebene kann man eine Vielzahl chemischer Modifikationen zur Herstellung AR-ähnlicher Derivate, Analoga oder Peptide mit Hilfe von Verfahren aus dem Stand der Technik herstellen. Beispiele hierfür sind spezifische Spaltungen durch Cyanogenbromid, Endopeptidasen (Trypsin, Chymotrypsin, V8-Protease und ähnliche) oder Exopeptidasen oder Acetylierung, Formylierung, Oxidation usw.The production and use of derivatives, analogs and peptides derived from AR are also provided by the present invention. Such derivatives, analogs and peptides showing growth modulating activity can be used in the diagnosis, prognosis and treatment of a variety of neoplasias. Such derivatives, analogs or peptides may have enhanced or decreased biological activity compared to native AR and may expand or decrease the range of AR GIA susceptible cells. Similarly, for the production and use of derivatives, analogs and peptides derived from AR, useful applications, e.g. in the treatment of wounds and burns. These AR-derived proteins may show increased or decreased growth-stimulating activity and / or show greater or lesser range of action on cells that respond to the growth-stimulating activity of AR. AR derivatives, analogs and peptides of the present invention may be prepared using a variety of prior art adjuvants. Methods and manipulations on the genetic level as well as on the protein level are likewise provided by the invention. At the protein level, a variety of chemical modifications can be made to produce AR-like derivatives, analogs, or peptides using prior art methods. Examples include specific cleavage by cyanogen bromide, endopeptidases (trypsin, chymotrypsin, V8 protease and the like) or exopeptidases or acetylation, formylation, oxidation, etc.

5.6 Anti-Amphiregulin-Antikörperproduktion5.6 Anti-amphiregulin antibody production

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Produktion polyklonaler und monoklonaler Antikörper, welche Amphiregulin oder verwandte Proteine erkennen.The present invention also relates to the production of polyclonal and monoclonal antibodies which recognize amphiregulin or related proteins.

Verschiedene aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren können zur Produktion polyklonaler Antikörper für AR-Epitope verwendet werden. Für die Antikörperproduktion können verschiedene Wirtstiere, wie z. B. Hasen, Mäuse, Ratten usw. durch Injektion des AR-Proteins oder eines synthetischen AR-Peptides immunisiert werden. Hierzu können zur Verstärkung der Immunantwort je nach Art des Wirtes verschiedene Adjuvantien verabreicht werden, wie z. B. das Freund'sche (komplette oder inkomplette) Adjuvans, mineralische Gele, wie Aluminiumhydroxid, oberflächenaktive Substanzen, wie Lysolecithin, pluronische Polyole, Polyanionen, Peptide, Ölemulsionen, Keyholelympethemocyanine, Dinitrophenol oder möglicherweise geeignete Human-Adjuvantien, wie das BCG (bacille Calmette-Guerin) und Corynebacterium parvum.Various methods known in the art may be used to produce polyclonal antibodies to AR epitopes. For the production of antibodies, various host animals, such. As rabbits, mice, rats, etc. are immunized by injection of the AR protein or a synthetic AR peptide. For this purpose, various adjuvants can be administered to enhance the immune response depending on the nature of the host, such as. Freund's (complete or incomplete) adjuvant, mineral gels such as aluminum hydroxide, surfactants such as lysolecithin, pluronic polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, keyhollyme-thymocyanines, dinitrophenol, or possibly suitable human adjuvants such as BCG (Bacillus Calmette -Guinin) and Corynebacterium parvum.

Ein monoklonaler Antikörper für ein AR-Epitop kann hergestellt werden, unter Verwendung irgendeiner Technik, die die Produktion von Antikörpermolekülen durch kontinuierliche Kulturen von Zellinien ermöglichen. Diese umfassen beispielsweise die Hybridomatechnik, welche ursprünglich von Kohler und Milstein (1975, Nature 256,495-497) beschrieben wurde, sowie die neuere Human-B-Zellhybridoma-TechniMKosbor et al., 1983, Immunology Today 4,72) und EBV-Hybridoma-Technik (CoIe et al., 1985, Monoclonal Antibodies und Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc. S.77-96).A monoclonal antibody for an AR epitope can be prepared using any technique that allows the production of antibody molecules by continuous cell line cultures. These include, for example, the hybridoma technique originally described by Kohler and Milstein (1975, Nature 256: 455-497), and the more recent human B-cell hybridoma TechniMKosbor et al., 1983, Immunology Today 4.72) and EBV hybridoma. Technique (CoIe et al., 1985, Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc. p.77-96).

Antikörperfragmente, die den Idiotyp des Moleküls enthalten, können mit Hilfe bekannter Techniken hergestellt werden.Antibody fragments containing the idiotype of the molecule can be prepared by known techniques.

Beispielsweise umfassen solche Fragmente das F(ab')2-Fragment, das durch Pepsin-Verdauung des Antikörpermoleküls hergestellt werden kann; die Fab'-Fragmente, die durch Reduktion der Disulfidbrücken des F(ab')2-Fragmentes erzeugt werden und die zwei Fab'- oder Fab-Fragmente, die durch Behandlung des Antikörpers mit Papain und einem Reduktionsmittel erzeugt werden können.For example, such fragments include the F (ab ') 2 fragment, which can be produced by pepsin digestion of the antibody molecule; the Fab 'fragments generated by reduction of the disulfide bridges of the F (ab') 2 fragment and the two Fab 'or Fab fragments that can be generated by treating the antibody with papain and a reducing agent.

Antikörper gegen AR können zur qualitativen und quantitativen Detektion von maturiertem AR und dessen Prekursor sowie dessen Unterkomponenten, bei der Affinitätsreinigung von AR-Proteinen und beim Nachweis der AR-Biosynthese, dessen Metabolismus und Funktion verwendet werden. Antikörper gegen AR können auch in diagnostischen und therapeutischen Mitteln verwendet werden.Antibodies against AR can be used for the qualitative and quantitative detection of mature AR and its precursor and its subcomponents, in the affinity purification of AR proteins and in the detection of AR biosynthesis, its metabolism and function. Antibodies to AR can also be used in diagnostic and therapeutic agents.

5.7 Verwendungen von Amphiregulin5.7 Uses of Amphiregulin

Die bifunktinelle Natur von AR ermöglicht eine große Vielfalt von in vitro- und in vivo-Anwendungen.The bi-functional nature of AR allows a wide variety of in vitro and in vivo applications.

Jegliche Art von Verbindungen, die AR oder Fragmente oder Derivate davon beinhalten und eine Wachstumsinhibition und/oder eine wachstumsstimulierende Aktivität einzeln oder in Verbindung mit anderen biologisch aktiven Wachstumsfaktoren, Inhibitoren oder Immunomodulatoren zeigen, können bei erfindungsgemäßen Anwendungen und Verfahren eingesetzt werden. Die Lokalisierung des AR-Gens in einem Bereich, der bei der Lymphocytendifferenzierung eine Rolle spielt, weist daraufhin, daß AR möglicherweise bei der hematopoetischen Zellentwicklung, bei der Aktivierung oder Immunsuppression beteiligt ist. Dies findet Unterstützung durch die Homologie zwischen der AR-3-untranslatierten Region und ähnlichen Regionen anderer Cytokine. Die vorliegenden Verbindungen können zur Modulation der Angiogenese, der Knochenresorption, der Immunantwort sowie der synaptischen und neuronalen Effektorfunktionen verwendet werden. AR kann ebenfalls zur Modulation der Arachidonsäure-Kaskade verwendet werden. Die enzymatische Oxidation der Arachidonsäure führt zu einer Vielzahl von wichtigen Produkten, wie Prostaglandine, Thromboxane, Prostacycline und Leukotriene. Diese Produkte sind äußerst wirksame, ubiquitäre Wirkstoffe mit einer Vielzahl von physiologischen Effekten, wie z.B. der Muskelkontraktion, der Blutplättchenaggregation, der Leukocytenmigration und der gastrischen Sekretion. AR, AR-verwandte Moleküle und Mischungen davon, können insbesondere bei der Behandlung von Verletzungen sowie zur Diagnose und der Behandlung von Krebs verwendet werden.Any type of compounds containing AR or fragments or derivatives thereof which exhibit growth inhibition and / or growth-stimulating activity alone or in conjunction with other biologically active growth factors, inhibitors or immunomodulators can be employed in the applications and methods of the invention. Localization of the AR gene in a region involved in lymphocyte differentiation indicates that AR may be involved in hematopoietic cell development, activation or immunosuppression. This finds support by the homology between the AR-3 untranslated region and similar regions of other cytokines. The present compounds can be used to modulate angiogenesis, bone resorption, immune response, and synaptic and neuronal effector functions. AR can also be used to modulate the arachidonic acid cascade. The enzymatic oxidation of arachidonic acid leads to a variety of important products, such as prostaglandins, thromboxanes, prostacyclins and leukotrienes. These products are extremely potent ubiquitous agents with a variety of physiological effects, such as muscle contraction, platelet aggregation, leukocyte migration and gastric secretion. AR, AR-related molecules and mixtures thereof can be used particularly in the treatment of injuries as well as for the diagnosis and treatment of cancer.

5.7.1 Behandlung von Wunden5.7.1 Treatment of wounds

AR kann in einem Verfahren zur Behandlung von Verletzungen wie kutane Verletzungen, korneale Verletzungen, verschiedene andere Epithelial- und Stroma-Verletzungen, wie einem chronischen Ulkus, Verbrennungen, Operationsschnitten, traumatischen Wunden und Verletzungen von hohlen, epithel-begrenzten Organen, wie der Speiseröhre, dem Magen, dem Dick- und Dünndarm, dem Mund, im Genitalbereich und im Harntrakt verwendet werden. Das Verfahren beruht auf der topischen Applikation des zur Behandlung verwendeten Mittels, welches AR in einem physiologisch verträglichen Träger enthält. Die erfindungsgemäßen Mittel können zur Behandlung einer Vielzahl von Verletzungen verwendet werden, die im wesentlichen sämtliche kutane Verletzungen, korneale Verletzungen sowie Verletzungen epithel-begrenzter Hohlorgane des Körpers umfassen. Zur Behandlung geeignete Wunden umfassen solche Verletzungen, die durch ein Trauma verursacht werden, wie Verbrennungen, Abschürfungen, Schnitte usw. sowie durch operative Eingriffe verursachte Verletzungen, wie Operationsschnitte und Hauttransplantationen. Andere Zustände, die zur Behandlung mit den erfindungsgemäßen Mitteln geeignet sind, umfassen weiterhin chronische Zustände, wie einen chronischen Ulkus, diabetischen Ulkus und andere nichtheilende (trophische) Zustände.AR may be used in a method of treating injuries such as cutaneous injury, corneal injury, various other epithelial and stromal injuries, such as chronic ulcer, burns, surgical incisions, traumatic wounds, and injury to hollow, epithelial-limited organs, such as the esophagus, the stomach, the large and small intestines, the mouth, the genital area and the urinary tract. The method is based on the topical application of the treatment agent containing AR in a physiologically acceptable carrier. The compositions of this invention can be used to treat a variety of injuries, including essentially all cutaneous injuries, corneal injuries, and injuries to epithelium-restricted hollow organs of the body. Wounds suitable for treatment include injuries caused by trauma, such as burns, abrasions, cuts, etc., as well as surgery-induced injuries such as surgical incisions and skin grafts. Other conditions suitable for treatment with the agents of the invention further include chronic conditions such as chronic ulcer, diabetic ulcer, and other non-healing (trophic) conditions.

AR kann in physiologisch verträglichen Trägern zur Anwendung auf dem betroffenen Bereich enthalten sein. Die Art des Trägers ist variierbar und abhängig vom jeweiligen Applikationsort. Für eine Applikation auf der Haut wird eine Creme oder eine Salbe als Grundlage verwendet; geeignete Grundlagen umfassen Lanolin, Silvaden (Marion) (insbesondere zur Behandlung von Verbrennungen), Aquaphor (Duke Laboratories, South Norwatk, Connecticut), usw. Gewünschtenfalls ist es möglich, AR-haltige Mittel in Bandagen und andere Wundauflagen zu integrieren, um die Wunde dem Peptid kontinuierlich auszusetzen. Aerosolanwendungen sind ebenfalls möglich. In dem zur Behandlung verwendeten Mittel gibt es keine kritische Konzentration für AR; sie sollte jedoch ausreichen, um die Epithetzellproliferation zu induzieren. Die Mittel können topisch auf die jeweilige Fläche aufgetragen werden, wobei typischerweise Augentropfen für die Augen oder Cremes, Salben oder Lotionen für die Haut verwendet werden. Im Falle der Augen ist eine wiederholte Behandlung wünschenswert, wobei gewöhnlich in Intervallen von 4 h oder weniger appliziert wird. Im Falle der Haut ist es wünschenswert, das Behandlungsmittel auf der jeweiligen Fläche während des Heilungsvorganges kontinuierlich zu behalten, wobei das Behandlungsmittel zwei bis viermal pro Tag oder häufiger appliziert wird. Die verwendete Menge des erfindungsgemäßen Polypeptides ist abhängig von der Art der Verabreichung, der Verwendung anderer aktiver Verbindungen usw. und liegt generell im Bereich von 1 pg bis 100pg. Das erfindungsgemäße Polypeptid kann mit einem physiologisch verträglichen Träger, wie Saline, phosphatgepufferter Saline usw. verwendet werden. Die Menge der verwendeten Verbindung wird empirisch bestimmt, basierend auf der in vitro beobachteten Antwort der Zellen und basierend auf der Reaktion von Versuchstieren auf die erfindungsgemäßen Polypeptide oder auf Formulierungen, die die erfindungsgemäßen Polypeptide enthalten.AR may be included in physiologically acceptable carriers for application to the affected area. The type of carrier is variable and depends on the respective application site. For an application on the skin, a cream or ointment is used as a base; suitable bases include lanolin, silvaden (Marion) (especially for the treatment of burns), Aquaphor (Duke Laboratories, South Norwatk, Connecticut), etc. If desired, it is possible to incorporate AR-containing agents into bandages and other dressings around the wound continuously suspend the peptide. Aerosol applications are also possible. There is no critical concentration for AR in the agent used for treatment; however, it should be sufficient to induce epithelial cell proliferation. The agents may be applied topically to the respective area, typically using eyedrops for the eyes or creams, ointments or lotions for the skin. In the case of the eyes, repeated treatment is desirable, usually at intervals of 4 hours or less. In the case of the skin, it is desirable to continuously maintain the treating agent on the respective surface during the healing process, the treating agent being applied two to four times a day or more frequently. The amount of the polypeptide of the invention used depends on the mode of administration, the use of other active compounds, etc., and generally ranges from 1 pg to 100 pg . The polypeptide of the invention may be used with a physiologically acceptable carrier such as saline, phosphate buffered saline, etc. The amount of compound used is determined empirically based on the response of the cells observed in vitro and based on the response of experimental animals to the polypeptides of the invention or to formulations containing the polypeptides of the invention.

AR-Verbindungen können einzeln oder in Kombination mit anderen Wachstumsfaktoren, Inhibitoren oder Immunomodulatoren verwendet werden.AR compounds may be used alone or in combination with other growth factors, inhibitors or immunomodulators.

5.7.2 Diagnose und Behandlung von Neoplasien5.7.2 Diagnosis and treatment of neoplasia

Die erfindungsgemäßen Mittel können zur Diagnose, Prognose und Behandlung einer großen Vielzahl von Neoplasien verwendet werden.The agents of the invention can be used for the diagnosis, prognosis and treatment of a wide variety of neoplasias.

Es gibt eine Vielzahl diagnostischer Anwendungsmöglichkeiten von AR und verwandten Molekülen.There are a variety of diagnostic applications of AR and related molecules.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können die erfindungsgemäßen Polypeptide mit einem Label, wie einem Radioisotop, einem Enzym, einem Fluoreszenzmarker, einem Chemilumineszenzmarker, einem Enzymfragment, einem Partikel usw.According to the present invention, the polypeptides of the present invention may be labeled such as a radioisotope, an enzyme, a fluorescent marker, a chemiluminescent marker, an enzyme fragment, a particle, etc.

verbunden werden. Derartige Verbindungen kann man zur Bestimmung der Anzahl der AR-Rezeptoren auf einer Zelle verwenden. Die Identifizierung von AR-Rezeptoren dient als Hinweise auf die potentielle Ansprechbarkeit der Zelle auf biologische Effekte von AR und verwandten Molekülen. AR, AR-verwandte Moleküle und/oder Antikörper hierfür können in kompetitiven Tests zum Nachweis von AR in Medien, insbesondere in physiologischen Medien verwendet werden. Eine Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannter diagnostischer Tests kann verwendet werden.get connected. Such compounds can be used to determine the number of AR receptors on a cell. The identification of AR receptors serves as an indication of the potential responsiveness of the cell to biological effects of AR and related molecules. AR, AR-related molecules and / or antibodies thereto can be used in competitive assays for detecting AR in media, especially in physiological media. A variety of diagnostic tests known in the art may be used.

Die Anwesenheit und der Gehalt von AR in Körperflüssigkeiten und Geweben kann proportional oder umgekehrt proportional zum Vorliegen und zur Ausbreitung bestimmter Krebsarten sein. Tests zur Bestimmung und/oder Quantifizierung von AR können eine Anwendung bei der Krebsdiagnose und Prognose finden (siehe Abschnitt 5.6, oben).The presence and content of AR in body fluids and tissues may be proportional or inversely proportional to the presence and spread of certain cancers. Assays for the determination and / or quantification of AR may find application in cancer diagnosis and prognosis (see section 5.6, above).

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin den Nachweis von AR-mRNA. Tests, welche Nukleinsäuresonden zum Nachweis von Sequenzen verwenden, welche die bekannte Gensequenz ganz oder teilweise enthalten, sind aus dem Stand der Technik bekannt und anwendbar. Der AR-mRNA-Gehalt kann auf ein Auftreten oder ein Bestehen von Neoplasien hinweisen. Deshalb sind Tests zur Quantifizierung des AR-mRNA-Gehalts geeignete diagnostische Hilfsmittel.The present invention further relates to the detection of AR mRNA. Tests which use nucleic acid probes to detect sequences which wholly or partly contain the known gene sequence are known and applicable in the art. The content of AR mRNA may indicate the presence or persistence of neoplasia. Therefore, assays to quantify AR mRNA levels are useful diagnostic tools.

Zusätzlich können maligne Zahlen, welche den AR-Rezeptor exprimieren, unter Verwendung von markiertem AR oder AR-verwandten Molekülen mit Hilfe eines Rezeptorbindungstests oder durch Verwendung von Antikörpern gegen den AR-Rezeptor nachgewiesen werden. Man kann Zellen aufgrund der Anwesenheit und der Dichte der AR-Rezeptoren unterscheiden, wobei eine Vorhersage der Suszeptiblität solcher Zellen für biologische Aktivitäten von AR möglich ist.In addition, malignant numbers expressing the AR receptor can be detected using labeled AR or AR-related molecules by means of a receptor binding assay or by using antibodies to the AR receptor. One can differentiate cells due to the presence and density of the AR receptors, predicting the susceptibility of such cells to biological activities of AR.

AR kann als anti-neoplastische Verbindung verwendet werden. Für eine In-vivo-Verwendung kann das erfindungsgemäße Mittel auf verschiedene Weise verabreicht werden. Beispiele hierfür sind Injektion, Infusion, sowie topische und parenterale Verabreichung, usw. Die Verabreichung kann in jedem physiologisch verträglichen Träger, wie z. B. phosphatgepufferter Saline, Saline, sterilisiertem Wasser, usw. erfolgen. AR und verwandte Moleküle können auch eingekapselt in Liposomen sowie konjugiert an Antikörper vorliegen, welche den Tumor oder zellspezifische Antigene erkennen und daran binden, wodurch ein „Targeting" der erfindungsgemäßen Mittel ermöglicht wird.AR can be used as an anti-neoplastic compound. For in vivo use, the agent of the invention may be administered in a variety of ways. Examples include injection, infusion, as well as topical and parenteral administration, etc. Administration can be carried out in any physiologically acceptable carrier, such as e.g. As phosphate-buffered saline, saline, sterilized water, etc. take place. AR and related molecules may also be encapsulated in liposomes as well as conjugated to antibodies that recognize and bind to the tumor or cell-specific antigens, thereby enabling targeting of the agents of the invention.

AR kann sich in vivo zur Induktion der terminalen Differenzierung von Tumorzellen eignen. Derartige Zellen haben den normalen Weg der Zelldifferenzierung verlassen, der für normale Zellen charakteristisch ist und sind zur ununterbrochenen Proliferation befähigt. Dagegen differenzieren normale Zellen zu Zellen, welche unter den meisten Umständen zu einer weiteren Zellteilung unfähig sind. Deshalb kann die Fähigkeit von AR zur Reaktivierung der normalen Zelldifferenzierung in Tumorzellen und schließlich die Unterbrechung des Tumorwachstums eine wertvolle Anwendung bei der Tumortherapie finden.AR may be useful in vivo for inducing terminal differentiation of tumor cells. Such cells have abandoned the normal pathway of cell differentiation characteristic of normal cells and are capable of uninterrupted proliferation. In contrast, normal cells differentiate into cells which in most circumstances are incapable of further cell division. Therefore, the ability of AR to reactivate normal cell differentiation in tumor cells, and ultimately disrupt tumor growth, may find valuable use in tumor therapy.

AR und verwandte Derivate, Analoga und Peptide können einzeln oder in Kombination mit mindestens einer weiteren antiproliferativen Verbindung, wie beispielsweise einem Interferon, TGF-ß1,TGF-ß 2, Tumornekrosefaktor-ß.Tumornekrosefaktor-aAR and related derivatives, analogs and peptides may be used alone or in combination with at least one other antiproliferative compound, such as an interferon, TGF-β1, TGF-β2, tumor necrosis factor-β.Tumornecrosis factor-a

usw. bei der Behandlung hormonen ansprechbarer Karzinome, die eine Vielzahl vn Organen, wie Lunge, Brust, Prostata, Dickdarm usw. betreffen können, verwendet werden. Hormoneil ansprechbare Karzinome können auch durch Induktion der AR-Produktion in den Karzinomzellen behandelt werden. Beispiele für Induktoren sind Estrogene, wie 17-B-Estradiol, Verbindungen mit Antiestrogenaktivität, wie Tamoxifen. Beliebige Kombinationen dieser Verbindungen können als Induktoren verwendet werden.etc. in the treatment of hormone-responsive carcinomas which may affect a variety of organs, such as lung, breast, prostate, colon, etc. Hormone-sensitive carcinomas can also be treated by induction of AR production in the carcinoma cells. Examples of inducers are estrogens, such as 17-B-estradiol, compounds with antiestrogen activity, such as tamoxifen. Any combinations of these compounds can be used as inducers.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen können in vitro zur Inhibierung des Zellwachstums von Zellinien verwendet werden, welche im Unterschied zu nicht-sensitiven Zellen eine AR-Sensitivität zeigen. Auf diese Art und Weise können heterogene Gemische oder Zellinien von ungewünschten Zellen befreit werden, wobei die ungewünschten Zellen auf die wachstumsinhibierende Aktivität von AR reagieren. Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Verbindungen in vitro zur Eliminierung maligner Zellen aus Knochenmark oder autologen Marktransplantaten sowie zur Eliminierung oder Inhibierung der Proliferation maligner Zellen in Blut vor einer Reinfusion verwendet werden.The compounds of the invention can be used in vitro to inhibit cell growth of cell lines which, unlike non-sensitive cells, exhibit AR sensitivity. In this way, heterogeneous mixtures or cell lines can be freed of unwanted cells, the undesired cells reacting to the growth-inhibiting activity of AR. For example, the compounds of the present invention can be used in vitro to eliminate malignant cells from bone marrow or autologous medulla transplants, as well as to eliminate or inhibit the proliferation of malignant cells in blood prior to reinfusion.

Die effektivste AR-Konzentration zur Inhibition der Proliferation einer gegebenen Zelle kann durch Zugabe unterschiedlicher AR-Konzentrationen zu den jeweiligen Tumorzellen und durch Aufzeichnung der Inhibitionsstärke der Zellproliferation bestimmt werden. Die wirksamste Konzentration eines einzelnen Induktors und/oder einer Kombination von Induktoren kann durch Aufzeichnung der AR-Produktion in Karzinomzellen bestimmt werden.The most effective AR concentration for inhibiting the proliferation of a given cell can be determined by adding different concentrations of AR to the respective tumor cells and by recording the inhibitory potency of cell proliferation. The most effective concentration of a single inducer and / or a combination of inducers can be determined by recording AR production in carcinoma cells.

Ausführungsbeispieleembodiments

6. Beispiel: Produktion, Reinigung und Charakterisierung von Human-Amphiregulin Die folgenden Unterabschnitte beschreiben die Reinigung und Charakterisierung von Amphiregulin aus TPA-behandelten MCF-7-Zellen.Example 6 Production, Purification and Characterization of Human Amphiregulin The following subsections describe the purification and characterization of amphiregulin from TPA-treated MCF-7 cells.

6.1 Material und Methoden6.1 Material and Methods

Die folgenden Verfahren wurden zur Induktion der AR-Synthese in MCF-7-Zellen und zur Präparation und Charakterisierung von im wesentlichen reinen AR verwendet.The following procedures were used to induce AR synthesis in MCF-7 cells and to prepare and characterize substantially pure AR.

6.1.1 SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese6.1.1 SDS polyacrylamide gel electrophoresis

Proteine wurden auf SDS-PAGE Slab-Gelen (Normal-oder Mini-Bio-Rad-System) wie beschrieben analysiert (Leammli, 1970, Nature 227: 680-685) und durch Silberfärbung detektiert (Merril et al., 1981, Science 211:1437-1439).Proteins were analyzed on SDS-PAGE Slab gels (normal or mini-Bio-Rad system) as described (Leammli, 1970, Nature 227: 680-685) and detected by silver staining (Merril et al., 1981, Science 211 : 1437-1439).

6.1.2 Isoelektrische Fokusierung6.1.2 Isoelectric Focusing

Die isoelektrische Fokusierung wurde im wesentlichen auf Basis der Beschreibung des Isolab Technical Data Sheets für Resolve IEF-GeI durchgeführt. Die Proben wurden hierzu auf vorgefertigten Agarosegelen (85 χ 100mm, pH3-10) aufgetragen und auf einer Resolve-FR-2 500-lsoelektrofokusierungseinheit unter Verwendung eines Bio-Rad-ЗОООХі computergesteuerten Elektrophoresespannungsgerätes fokusiert. IEF-Standards wurden neben der Probe fokusiert, gefärbt und das trockne Gel auf einen Kodak X-Omat AR-FiIm in einem DuPont Cronex-Beleuchtungs- und Verstärkungsschirm aufgelegt.The isoelectric focusing was performed essentially based on the description of the Isolab Technical Data Sheet for Resolve IEF-GeI. The samples were then loaded onto preformed agarose gels (85 x 100 mm, pH3-10) and focused on a Resolve FR-2 500 isoelectrofocusing unit using a Bio-Rad ЗОООХі computer-controlled electrophoresis apparatus. IEF standards were focused next to the sample, stained, and the dry gel placed on a Kodak X-Omat AR film in a DuPont Cronex illumination and intensification screen.

6.1.3 Proteiniodierung6.1.3 Proteiniodination

Proteine wurden mit 125I unter Verwendung der Chloramin-T-Methode markiert (Barridge, 1978, Methods Enzymol. 50: 54-65).Proteins were labeled with 125 I using the chloramine-T method (Barridge, 1978, Methods Enzymol., 50: 54-65).

6.1.4 Proteinbestimmung6.1.4 Protein determination

Die Proteinkonzentrationen wurden über die Absorption bei verschiedenen Wellenlängen (210 bis 280 nm) bestimmt. Die Verfahren nach Lowry (Lowry et al., 1951, J. Biol. Chem. 193:265-275) und Bradford (1976, Anal. Biochem. 72:248-252) wurden unter Verwendung von Rinderserumalbumin als Standard durchgeführt.The protein concentrations were determined by absorption at different wavelengths (210 to 280 nm). The methods of Lowry (Lowry et al., 1951, J. Biol. Chem. 193: 265-275) and Bradford (1976, Anal. Biochem. 72: 248-252) were performed using bovine serum albumin as a standard.

6.1.5 125-I-EGF-Bindungstest6.1.5 125 -I-EGF binding assay

Die Bindungstests wurden entweder in Gewebekulturschalen mit 48 Näpfchen durchgeführt, wenn frisch gewachsene und/oder Formalin fixierte A431-Zellen wie beschrieben verwendet wurden (Carpenter et al.,1979, J. Biol. Chem. 254,4484-4891,-Shoyab et al., 1979, Nature 279: 387-391; DeLarco et al., 1980, J. Biol. Chem. 225: 3685-3690). Die Bestimmung erfolgte in Polyvinylchloridplatten mit 96-Näpfchen durch Immobilisierung der Plasmamembran (Kimball and Warren, 1984, Biochem. Biophys.Acta 771; 82-88).Binding assays were performed in either 48-well tissue culture dishes when freshly grown and / or formalin-fixed A431 cells were used as described (Carpenter et al., 1979, J. Biol. Chem. 254, 4484-4891, -Shoyab et al , 1979, Nature 279: 387-391; DeLarco et al., 1980, J. Biol. Chem. 225: 3685-3690). The determination was carried out in 96-well polyvinyl chloride plates by immobilization of the plasma membrane (Kimball and Warren, 1984, Biochem., Biophys. Acta 771, 82-88).

6.2 Produktion von Amphiregulin6.2 Production of Amphiregulin

6.2.1 Abtrennung konditionierter Medien von TPA-behandelten MCF-7-Zellen MCF-7-Zellen wurden inTISOCorning-Gewebskulturflaschen in einem Gesamtvolumen von 25ml 50%igem IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Media) +50%igem DMEM mit 0,6u^j/ml Insulin und 15% hitzeinaktiviertem fetalem Rinderserum kultiviert (komplettes MCF-7-Medium). Ungefähr 1 x 106-Zellen werden pro Flasche überimpft und bei 37°C mit 5% CO2 inkubiert. Am 6.Tag wird das gesamte Medium entfernt und man gibt 20ml frisches komplettes MCF-7-Medium mit 100ng/ml TPA zu jeder Flasche hinzu. 48h später wird das Medium entfernt und jede Flasche mit 15ml 50% IDMM + 50% DMEM (Serumfreies Medium) gewaschen und nach Zugabe von 25ml frischem serumfreien Medium zu jeder Flasche bei 37°C in 5% CO2 inkubiert. 4 Tage später wird das konditionierte serumfreie Medium isoliert und nach Abzentrifugieren von Zellbestandteilen bei -200C aufbewahrt. Die Flaschen werden erneut mit 25ml serumfreiem Medium beschickt und konditioniertes serumfreies Medium wird jeden 3. oder 4. Tag isoliert. Ein Teil des konditionierten Mediums jeder einzelnen Isolierung wird auf Wachstumsinhibitions-Aktivität (GIA) auf A431 -Human-Epidermal-Karzinomzellen getestet. Gewöhnlich wird von jeder Serie von TPA-behandelten MCF-7-Zellen drei- bis viermal konditionierte Medium abgetrennt.6.2.1 Separation of conditioned media from TPA-treated MCF-7 cells MCF-7 cells were grown in TISOCorning tissue culture bottles in a total volume of 25 ml of 50% IMDM (Iscove's Modified Dulbecco's Media) + 50% DMEM at 0.6 μJ / ml insulin and 15% heat-inactivated fetal bovine serum (complete MCF-7 medium). Approximately 1 x 10 6 cells are inoculated per bottle and incubated at 37 ° C with 5% CO 2 . On day 6, all media is removed and 20 ml of fresh complete MCF-7 medium containing 100ng / ml TPA is added to each bottle. 48h later, the medium is removed and each flask is washed with 15ml 50% IDMM + 50% DMEM (serum free medium) and incubated after addition of 25ml fresh serum free medium to each flask at 37 ° C in 5% CO 2 . 4 days later, the conditioned serum-free medium is isolated and stored after centrifuging cell components at -20 0 C. The bottles are again loaded with 25 ml of serum-free medium and conditioned serum-free medium is isolated every 3 or 4 days. Part of the conditioned medium of each individual isolate is tested for growth inhibitory activity (GIA) on A431 human epidermal carcinoma cells. Usually, three to four times conditioned medium is separated from each series of TPA-treated MCF-7 cells.

6.2.2 Isolation von rohem AR6.2.2 Isolation of crude AR

Etwa 4500 ml konditioniertes Medium wird aufgetaut und 15 Min. bei 4°C und 3500 Upm zentrifugiert. Der Überstand wird in einem 2-l-Konzentrator der Fa. Amicon unter Verwendung einer YM10-Membran (Amicon) bei 4°C konzentriert. Beträgt das Volumen des Retentats etwa 200 ml, gibt man 1000 ml kaltes Mili-E-Q-Wasser hinzu und konzentriert erneut das Gemisch aufAbout 4500 ml of conditioned medium is thawed and centrifuged at 4 ° C and 3500 rpm for 15 min. The supernatant is concentrated in a 2 liter Amicon concentrator using a YM10 membrane (Amicon) at 4 ° C. If the volume of the retentate is about 200 ml, add 1000 ml of cold Mili-E-Q water and re-concentrate the mixture

Das Konzentrat wird entfernt und in einen vorgekühlten 250ml Corning-Zentrifugenbehälter überführt.The concentrate is removed and transferred to a precooled 250 ml Corning centrifuge container.

Konzentrierte Essigsäure wird unter Rühren langsam bis zu einer Endkonzentration von 1M Essigsäure hinzugefügt. Das Gemisch wird lh bei 4°C aufbewahrt und 20 Min. bei 40.000 χ gbei4°C in einer SorvalRC-5 B-Zentrifuge zentrifugiert. Der Überstand wird abgetrennt und bei 4°C aufbewahrt. Das Pellet wird in 30 ml 1M Essigsäure suspendiert und wie oben beschrieben erneut zentrifugiert. Der Überstand wird erneut vorsichtig abgetrennt und mit dem ersten Überstand vereinigt und anschließend gegen 1710,1 M Essigsäure in einem Spektropordialysechlauch Nr.3 (Molekulargewichtauschluß etwa 3000) dialysiert. Der Dialysepuffer wird innerhalb von 2 Tagen 3x gewechselt. Das Retentat wird lyophilisiert. Das trockene Produkt wird isoliert, vereinigt, gewogen und bei -209C bis zur weiteren Verwendung aufbewahrt. Dieses Produkt wird als Rohpulver bezeichnet.Concentrated acetic acid is added slowly with stirring to a final concentration of 1M acetic acid. The mixture is stored for 1 h at 4 ° C and centrifuged for 20 min. At 40,000 bei gbei4 ° C in a SorvalRC-5 B centrifuge. The supernatant is separated and stored at 4 ° C. The pellet is suspended in 30 ml of 1M acetic acid and recentrifuged as described above. The supernatant is carefully separated again and combined with the first supernatant and then dialyzed against 1710.1 M acetic acid in a spectroprotial dialysis tube No. 3 (molecular weight exclusion about 3000). The dialysis buffer is changed 3 times within 2 days. The retentate is lyophilized. The dry product is isolated, pooled, weighed and stored at -20 9 C until further use. This product is called raw powder.

6.3 Reinigung von Amphiregulin6.3 Purification of amphiregulin

6.3.1 Reversed-Phase-Flüssigchromatographie6.3.1 Reversed-phase liquid chromatography

950mg des Rohpulvers (aus etwa 91 serumfreiem konditionierten Medium) wird in 300ml 0,1 % TFA (Trifluoressigsäure) suspendiert und 20МІП. bei 7000 x g zentrifuiert. Der Überstand wird vorsichtig abgetrennt und auf eine präparative CI8-Säule (2,54cm χ 27cm; 55-105 Mikron; Wasser) aufgetragen, die mit 0,1% TFA in Wasser äquilibriert ist. Hierauf wurde der chromatographische Träger in Acetonitril (MeCN) mit 0,1 %TFA suspendiert, die Aufschlämmung wurde in eine Säule mit einem Durchmesser von 2,54cm gegossen und mit 400ml MeCN in 0,1 % TFA gewaschen und anschließend mit 600ml 0,1 % TFA in Wasser äquilibriert. Die Flußrate beträgt 4ml/Min. und die Chromatographie wird bei Zimmertemperatur durchgeführt. Die Säule wird mit 650 ml in 0,1 % TFA in Wasser gewaschen. Der Durchlauf und die Waschfraktion werden gemeinsam gesammelt. Anschließend wird wie folgt eluiert:950 mg of the raw powder (from about 91 serum-free conditioned medium) is suspended in 300 ml of 0.1% TFA (trifluoroacetic acid) and 20 ml. Centrifuge at 7000 x g. The supernatant is carefully separated and applied to a preparative CI8 column (2.54 cm χ 27 cm, 55-105 microns, water) equilibrated in water with 0.1% TFA. Then the chromatographic support was suspended in acetonitrile (MeCN) with 0.1% TFA, the slurry was poured into a 2.54 cm diameter column and washed with 400 ml MeCN in 0.1% TFA and then with 600 ml 0.1 % TFA equilibrated in water. The flow rate is 4ml / min. and the chromatography is carried out at room temperature. The column is washed with 650 ml in 0.1% TFA in water. The run and wash fraction are collected together. Then elute as follows:

(1) 650 m 120 % MeC N/H2O m it 0,1 % TFA(1) 650m 120% MeC N / H 2 O with 0.1% TFA

(2) 650ml 40% MeCN/H2O mit 0,1 %TFA(2) 650ml 40% MeCN / H 2 O with 0.1% TFA

(3) 650ml 60% MeCN/НгО mit0,1 % TFA und(3) 650ml 60% MeCN / НгО with 0.1% TFA and

(4) 750ml 100% MeCN mit 0,1 %TFA.(4) 750ml 100% MeCN with 0.1% TFA.

Eine Probe jeder Fraktion wird auf GIA getestet. Etwa 77% der gesamten GIA-Aktivität sind im Durchlauf und den Waschfraktionen zu finden.A sample of each fraction is tested for GIA. About 77% of total GIA activity is found in the run and wash fractions.

Durchlauf und Waschfraktionen werden isokratisch auf eine präparative Partisil 10ODS-3-Säule(10 Mikron, 2,2 χ 50cm, Whatman) aufgetragen, die an ein hochauflösendes Flüssigkeitschromatographie- (HPLC-) System (Waters) angeschlossen ist. Die Flußrate beträgt 4 ml/Min. Nach Auftragen der Probe auf die Säule, wird die Säule mit 250 ml 0,1 % TFA in Wasser gewaschen. Man erzeugt einen linearen Gradienten zwischen 0,1 % TFA in Wasser als erstes Lösungsmittel und Acetonitril mit 0,1 % TFA als zweites Lösungsmittel. Die Bedingungen für den Gradienten sind wie folgt:Run and wash fractions are isocratically applied to a preparative Partisil 10ODS-3 column (10 microns, 2.2 x 50 cm, Whatman) attached to a high-resolution liquid chromatography (HPLC) system (Waters). The flow rate is 4 ml / min. After applying the sample to the column, the column is washed with 250 ml of 0.1% TFA in water. A linear gradient is generated between 0.1% TFA in water as the first solvent and acetonitrile with 0.1% TFA as the second solvent. The conditions for the gradient are as follows:

0 bis 15% in 10МІП., 15 bis 15% in ЗОМіп., 15 bis 25% in 150МІП., 25 bis 65% in ЮОМіп., und 65 bis 100% in 10Min. Es wurden HPLC-Grade-Lösungsmittel verwendet. 14-ml-Fraktionen werden gesammelt und Proben einer jeden Fraktion werden auf GIA getestet. Es werden zwei breite Aktivitätspeaks gefunden (Fig. 1). Der zuerst eluierte Peak (eluiert zwischen 20-23% Acetonitril) wird weiter gereinigt und charakterisiert.0 to 15% in 10МІП., 15 to 15% in ЗОМіп., 15 to 25% in 150МІП., 25 to 65% in ЮОМіп., And 65 to 100% in 10min. HPLC grade solvents were used. 14 ml fractions are collected and samples from each fraction are assayed for GIA. Two broad activity peaks are found (Figure 1). The first eluted peak (eluted between 20-23% acetonitrile) is further purified and characterized.

Die Fraktionen 47 bis 62 werden vereinigt. Man gibt 224ml 0,1 %TFA in Wasser zu den vereinigten Fraktionen hinzu. Das Gemisch wird isokratisch auf eine semipräparative p-Bondapak-CI8-Säule (7,8 x 300 mm, Waters) bei einer Flußrate von 2 ml/Min, bei Zimmertemperatur aufgetragen. Die Parameter des linearen Gradienten sind: 0 bis 17% in 10Min., 17 bis 17% in ЗОМіп., 17 bis 25% in 320 Min. und 25 bis 100% in 40 Min. Die Flußrate beträgt 1 ml/Min, während der Anlegung des Gradienten und Fraktionen mit einem Volumen von 4ml werden gesammelt. Proben davon werden auf GIA getestet. Man erhält zwei Hauptaktivitätsmaxima, die bei einer Acetonitrilkonzentration von etwa 20% bzw. 21 % eluiert werden (Fig. 2). Die Fraktionen 49 bis 53 werden vereinigt und man fügt 20 ml 0,1 % TFA hinzu. Das Gemisch wird isokratisch auf eine μ-Bondapak-CI8-Säule (3,9 χ 300 mm, Waters) bei einer Flußrate von 1 ml/Min, bei Zimmertemperatur aufgetragen. Die Gradientenparameter sind: 0-18% in 10Min., 18bis18%in30Min., 18bis25%in280Min. und 25 bis 100% in 20Min. Die Flußrate beträgt 0,4 ml/Min, und das Fraktionsvolumen 2 ml. Der größte Teil der Aktivität wird von der Säule bei einer Acetonitrilkonzentration von etwa 21,5% eluiert (Fig. ЗА). Die Fraktionen 54 bis 59 (Fig. 2) werden vereinigt und unter identischen Bedingungen wie für Fig. ЗА angegeben, chromatographiert. Der größte Teil der Aktivität wird von der Säule bei einer Acetonitrilkonzentration von etwa 22,2% eluiert (Fig. 3B).The fractions 47 to 62 are combined. Add 224 ml of 0.1% TFA in water to the pooled fractions. The mixture is isocratically applied to a semi-preparative p-Bondapak CI8 column (7.8 x 300 mm, Waters) at a flow rate of 2 ml / min, at room temperature. The parameters of the linear gradient are: 0 to 17% in 10 minutes, 17 to 17% in ЗОМіп., 17 to 25% in 320 minutes and 25 to 100% in 40 minutes. The flow rate is 1 ml / min Application of the gradient and fractions with a volume of 4ml are collected. Samples of these are tested for GIA. Two major activity maxima are obtained which are eluted at an acetonitrile concentration of about 20% and 21%, respectively (Figure 2). Fractions 49 to 53 are combined and 20 ml of 0.1% TFA are added. The mixture is isocratically applied to a μ-Bondapak CI8 column (3.9 x 300 mm, Waters) at a flow rate of 1 ml / min, at room temperature. The gradient parameters are: 0-18% in 10 minutes, 18 to 18% in 30 minutes, 18 to 25% in 280 minutes. and 25 to 100% in 20min. The flow rate is 0.4 ml / min, and the fraction volume is 2 ml. Most of the activity is eluted from the column at an acetonitrile concentration of about 21.5% (Figure ЗA). Fractions 54-59 (Figure 2) are pooled and chromatographed under identical conditions as indicated for Figure 6A. Most of the activity is eluted from the column at an acetonitrile concentration of about 22.2% (Figure 3B).

6.3.2 Gelpermeations-Chromatographie6.3.2 Gel permeation chromatography

Die Fraktionen 35 bis 38 (Fig. ЗА) werden jeweils unter Verwendung eines Speed-Vac-Konzentrators (Savant) auf 70 μΙ auf konzentriert und mit dem gleichen Volumen Acetonitril mit 0,1 % TFA versetzt. Diese 140-цІ-РгоЬеп werden auf zwei Bio-sil TSK-250-Säulen (jeweils 7,5 χ 300 mm, Bio-Rad) in Tandemanordnung aufgetragen. Die Elution erfolgt isokratisch mit einer mobilen Phase von 50% Acetonitril/H2O mit 0,1 % TFA bei Zimmertemperatur. Die Flußrate beträgt 0,4ml/Min, und einer Schreibergeschwindigkeit von 0,25cm/Min.; Fraktionen von 0,4 ml werden gesammelt und Proben davon auf GIA getestet. Das Elutionsprofil der Fraktionen 35,36 und 37 (Fig.ЗА) sind in den Fig.4 A, 4 B bzw. 4C gezeigt. Die Fraktionen 41 und 42 (Fig.3B) werden vereinigt, auf 70μΙ aufkonzentriert und wie oben beschrieben, einer Gelpermeations-Chromatographie unterzogen. Das Elutionsprofil zeigt Fig.4D.The fractions 35 to 38 (FIG. 6A) are each concentrated to 70 μΙ using a Speed Vac concentrator (Savant) and admixed with the same volume of acetonitrile with 0.1% TFA. These 140-цІ-РгоЬеп are applied in tandem on two Bio-sil TSK-250 columns (each 7.5 χ 300 mm, Bio-Rad). Elution is isocratic with a mobile phase of 50% acetonitrile / H 2 O with 0.1% TFA at room temperature. The flow rate is 0.4 ml / min, and a writing speed of 0.25 cm / min .; 0.4 ml fractions are collected and samples thereof tested for GIA. The elution profiles of fractions 35, 36 and 37 (Fig. A) are shown in Figs. 4A, 4B and 4C, respectively. Fractions 41 and 42 (Fig. 3B) are pooled, concentrated to 70μΙ and subjected to gel permeation chromatography as described above. The elution profile is shown in Fig.4D.

6.4 Zellwachstumstests6.4 Cell growth tests

6.4.1 Zellwachstumsmodulationstests mit Hilfe des '25I-Deoxyuridineinbaus in DNA Die Tests werden auf Platten mit 96 flachen Näpfchen (Falcon 3072) durchgeführt. Menschliche epidermale Pulverkarzinomzellen (A431) werden als Testzellen für die Wachstumsinhibitionsaktivität (GIA) und Human-Vorhautfibroblasten6.4.1 Cell Growth Modulation Assays Using DNA- 25 I Deoxyuridine Incorporation Tests are performed on 96-well plates (Falcon 3072). Human epidermal powder carcinoma cells (A431) are used as growth inhibitory activity (GIA) and human foreskin fibroblast test cells

(Sadamoto) als Indikatorzellen zur Bestimmung derwachstumstimulierenden Aktivität (GSA) verwendet. 3,5 χ 104-Zellen in 50μΙ DMEM mit 5% hitzeinaktiviertem fötalem Rinderserum (FBS), Penicillin/Streptomycin (PS) und Glutamin (Testmedium) werden in allen Näpfchen mit Ausnahme der peripheren Näpfchen vorgelegt. In die peripheren Näpfchen überführt man 50μΙ PBS. 3 h später gibt man 50μΙ der zu testenden Probe in Testmedium zu jedem Näpfchen hinzu, während den Kontrollnäpfchen lediglich 50 μΙ Testmedium zugefügt wird. 3 Näpfchen werden je Konzentration der zu testenden Probe verwendet. Die Platten bei 370C 2 bis 3 Tage inkubiert. Anschließend gibt man 100μΙ einer Lösung von 12SModo-2'-l26l-deoxyuridin (4Ci/mg-0,5 mCi/ml) (2 μΙ/ml in Testmedium) hinzu und inkubiert die Platten bei 370C. Nach 4 bis 6 Tagen wird das Medium aus den Näpfchen abgesaugt und 1 χ mit 200μΙ PBS nachgewaschen. Anschließend fügt man zu jedem Näpfchen 200 μΙ Methanol hinzu, inkubiert die Platten 10Min. bei Zimmertemperatur und saugt das Methanol ab. Man gibt 200 μ11 M Natriumhydroxid zu jedem Näpfchen hinzu und inkubiert die Platten ЗОМіп. bei 37°C. Natriumhydroxid wird mit Hilfe von „Titertek plugs" (Flow Labs) entfernt. Man überführt die Plugs in 12 χ 75 mm Plastikröhrchen und mißt diese in einem Gammazähler zur Quantifizierung des 126MUdR-Einbaus.(Sadamoto) used as indicator cells for determination of growth-stimulating activity (GSA). 3.5 × 10 4 cells in 50 μM DMEM with 5% heat-inactivated fetal bovine serum (FBS), penicillin / streptomycin (PS) and glutamine (test medium) are placed in all wells except the peripheral wells. In the peripheral wells transferred 50μΙ PBS. 3 hours later, 50 μΙ of the sample to be tested in test medium is added to each well while only 50 μΙ of test medium is added to the control wells. 3 wells are used per concentration of the sample to be tested. The plates are incubated at 37 ° C. for 2 to 3 days. Subsequently, 100 μΙ of a solution of 12S modo-2'- l26 l-deoxyuridine (4Ci / mg-0.5 mCi / ml) (2 μΙ / ml in test medium) was added and incubated the plates at 37 0 C. After 4 to 6 days, the medium is aspirated from the wells and washed 1 χ with 200μΙ PBS. Add 200 μΙ methanol to each well, incubate the plates for 10 min. at room temperature and the methanol is filtered off with suction. Add 200 μL of sodium hydroxide to each well and incubate ЗОМіп plates. at 37 ° C. Sodium hydroxide is removed with the aid of "Titertek plugs" (Flow Labs), the plugs are transferred to 12 χ 75 mm plastic tubes and measured in a gamma counter to quantify the 126 MUdR fitting.

6.4.2 Softager-Kolonietest6.4.2 Softager Colony Test

Eine O,5-ml-BasisschichtausO,5% Agar (Agar Noble; Difco Laboratories, Detroit, Michigan) in DMEM mit 10% hitzeinaktiviertem FBS wird zu Costar-Gewebskulturplatten mit 24 Näpfchen hinzugefügt. 0,5ml eines 0,3%igen Agars mit dem gleichen Medium-FBS-Gemisch, 5 bis 10 χ 103-Testzellen und den bei verschiedenen Konzentrationen zu testenden Faktoren werden zur Überschichtung der ersten Agarschicht verwendet. Man inkubiert die Platten bei 370C in einer humidifizierten Atmosphäre von 5% CO2 in Luft und füttert erneut nach 7 Tagen durch Zugabe von 0,5ml 0,3%igem Agar, der das gleiche Medium und die gleichen Konzentrationen der zu testenden Verbindung enthält. Die Kolonien werden unfixiert und ungefärbt gezählt und die Anzahl der Kolonien mit mehr als 20 Zellen werden zwischen dem 7 und dem 14. Tag bestimmt.An O.5 ml base layer of O, 5% agar (Agar Noble, Difco Laboratories, Detroit, Mich.) In DMEM with 10% heat-inactivated FBS is added to Costar 24-well tissue culture plates. 0.5 ml of a 0.3% agar with the same medium-FBS mixture, 5 to 10 x 10 3 test cells and factors to be tested at various concentrations are used to cover the first agar layer. Incubate the plates at 37 0 C in a humidified atmosphere of 5% CO 2 in air and feeding again after 7 days by addition of 0.5 ml of 0.3% agar containing the same medium and the same concentrations of the compound to be tested contains. The colonies are counted unfixed and unstained and the number of colonies with more than 20 cells are determined between the 7th and the 14th day.

6.4.3 Zellwachstums-Inhibitionstest6.4.3 Cell growth inhibition test

A431 -Zellen werden mit 2,1 χ 104-Zellen pro Näpfchen in 0,3ml Medium (DMEM mit 10%igem FBS, P/S Glutamin) in Costarplatten (24Näpfchen etwa 2cm2 pro Näpfchen) ausplattiert und 2h bei 370C inkubiert. Anschließend werden die Testverbindungen bei verschiedenen Konzentrationen jeweils 2x in 0,3 ml Medium in jedes Näpfchen gegeben. Die Kontrollnäpfchen enthalten Medium ohne Probe. Die Platten werden bei 37°C 72h inkubiert. Das Medium wird anschließend abgesaugt, die Zellen werden mit 1 ml PBS/Näpfchen gewaschen, mit 0,5 ml Trypsin (0,5%-EDTA, 0,5 mM) abgelöst und unter Verwendung eines „Coulter"-Zählers gezählt.A431 cells are χ 2.1 10 4 cells per well in 0.3 ml medium (DMEM with 10% FBS, P / S glutamine) were plated in Costar (24Näpfchen about 2 cm 2 per well), and 2 h at 37 0 C. incubated. Subsequently, the test compounds are added at different concentrations each 2x in 0.3 ml of medium in each well. The control wells contain medium without sample. The plates are incubated at 37 ° C for 72h. The medium is then aspirated, the cells are washed with 1 ml PBS / well, detached with 0.5 ml trypsin (0.5% EDTA, 0.5 mM) and counted using a Coulter counter.

6.5 Analyse der AR-Primärstruktur6.5 Analysis of the AR primary structure

6.5.1 Reduktion und S-Pyridylethylierung6.5.1 Reduction and S-pyridylethylation

AR (20-30μ9> wird in einem I.S-ml-Mikrozentrifugen-Polypropylenröhrchen getrocknet und in ΙΟΟμΙ 3M Harnstoff in 0,05 M TRIS-HCI, pH 7,5, suspendiert.AR (20-30μ9) is dried in an I.S ml microcentrifuge polypropylene tube and suspended in ΙΟΟμΙ 3M urea in 0.05M TRIS-HCl, pH 7.5.

4μΙ 2-Mercaptoethanol werden zu dem Gemisch hinzugefügt, vermischt, mit Stickstoff gespült und bei 25°C inkubiert. Nach 2,5h gibt man 4,5 μ! frisch destilliertes 4-Vinylpyridin zu dem Gemisch hinzu, spült das Röhrchen erneut mit Stickstoff und inkubiert 2 h bei 25°C. Das Reaktionsgemisch wird auf pH 2,0 mit 10% TFA angesäuert. Das S-pyridylethylierte AR wird durch rp HPLC unter Verwendung einer μ-Bondapak CI8-Säule (3,9 χ 300mm, Waters) gereinigt. Die Acetonitrilkonzentration wird innerhalb von 55 Min. linear erhöht (1 %/Min.) bei einer Flußrate von 1 ml/Min. Als erstes Lösungsmittel wird 0,1 % TFA verwendet. S-pyridylethyliertes AR (SPE-AR) wird bei etwa 26,5% Acetonitril, einer um etwa 4% höheren Acetonitrilkonzentration als für unbehandeltes AR, eluiert.4μΙ 2-mercaptoethanol are added to the mixture, mixed, purged with nitrogen and incubated at 25 ° C. After 2.5h you give 4.5 μ! Add freshly distilled 4-vinylpyridine to the mixture, rinse the tube again with nitrogen and incubate for 2 h at 25 ° C. The reaction mixture is acidified to pH 2.0 with 10% TFA. The S-pyridylethylated AR is purified by rp HPLC using a μ-Bondapak CI8 column (3.9 x 300 mm, Waters). The acetonitrile concentration is increased linearly (1% / min) within 55 min. At a flow rate of 1 ml / min. The first solvent used is 0.1% TFA. S-pyridylethylated AR (SPE-AR) is eluted at about 26.5% acetonitrile, an about 4% higher acetonitrile concentration than for untreated AR.

6.5.2 N-Glycanase-Behandlung6.5.2 N-glycanase treatment

AR oder S-pyridylethyliertes AR (10 bis 20μ9) wird in 1,5ml Polypropylen-Mikrozentrifugenröhrchen getrocknet und in 80μΙ 0,1 M Phosphatpuffer, pH 5,5, suspendiert. Man inkubiert das Gemisch 16h bei 37"C, fügt 0,9 ml 0,1 TFAzu dem Reaktionsgemisch hinzu und injiziert eine Probe in eine Ultrapore-RPSC C3 rp HPLC-Säule (4,6 χ 75mm, Altex) bei einer Flußrate von 1 ml/Min, im Anschluß an eine Äquilibrierung der Säule mit 0,1 % TFA als erstem Lösungsmittel. Acetonitril mit 0,1 % TFA wird als zweites Lösungsmittel verwendet. Die Acetonitrilkonzentration wird linear (0,4%/Min.) während 85 Min. bei Zimmertemperatur erhöht. N-deglykosiliertes AR und N-deglykosiliertes S-pyridylethyliertes AR werden bei einer Acetonitrilkonzentration von annähernd 16,5 bzw. 20,5% eluiert.AR or S-pyridylethylated AR (10 to 20μ9) is dried in 1.5ml polypropylene microcentrifuge tubes and suspended in 80μl 0.1M phosphate buffer, pH 5.5. The mixture is incubated at 37 ° C for 16 hours, 0.9 ml of 0.1 TFA is added to the reaction mixture and a sample is injected into an Ultrapore RPSC C3 rp HPLC column (4.6 x 75 mm, Altex) at a flow rate of 1 ml / min, following equilibration of the column with 0.1% TFA as the first solvent, acetonitrile with 0.1% TFA as the second solvent, acetonitrile concentration being linear (0.4% / min) over 85 min At room temperature, N-deglycosylated AR and N-deglycosylated S-pyridylethylated AR are eluted at an acetonitrile concentration of approximately 16.5 and 20.5%, respectively.

6.5.3 Enzymatische Spaltung von N-glykanasebehandeltem S-pyridylethyliertem AR6.5.3 Enzymatic cleavage of N-glycanase-treated S-pyridylethylated AR

Spaltung mit Endopeptidase Lys-C wird in 60μΙ 0,1 M TRIS-Essigsäurepuffer, pH8,0 innerhalb von 16h bei 25°C durchgeführt. Das Enzym/Substratverhältnis beträgt 1 bis 5 (w/w).Cleavage with endopeptidase Lys-C is carried out in 60 μM 0.1 M TRIS-acetic acid buffer, pH 8.0 within 16 h at 25 ° C. The enzyme / substrate ratio is 1 to 5 (w / w).

Endopeptidase-Arg- und S.Aureus V8-Proteaseverdauung werden in 80μΙ 0.05M TRIS-HCI, pH 8,0 und 0,1 M Ammoniumbicarbonat innerhalb von 16h bei 370C durchgeführt. Das Enzym/Substratverhältnis beträgt wieder 1 bis 5.Endopeptidase-Arg and S. aureus V8 protease digestion M ammonium bicarbonate carried out in 80μΙ 0.05M TRIS-HCl, pH 8.0 and 0.1 within 16 h at 37 0 C. The enzyme / substrate ratio is again 1 to 5.

6.5.4 Chemische Spaltung6.5.4 Chemical cleavage

Zur CNBr-Spaltung am Methioninrest werden 5μg N-glycanase-behandeltes S-pyridylethyliertes AR in 1,5ml Polypropylen-Mikrozentrifugenröhrchen getrocknet, in 75μΙ 70% Ameisensäure suspendiert und anschließend mit 25μΙ einer CNBr-Lösung (25 mg/ml in 70% HCOOH) versetzt. Man mischt und spült das Röhrchen mit Stickstoff. Die Reaktion führt man 22 h bei 250C im Dunklen durch. Das Reaktionsgemisch wird auf 1,1 ml mit Wasser verdünnt und in einem Speed-Vac-Konzentrator getrocknet. Die getrockene Probe in 20 μΙ 2-Aminoethanol suspendiert, 10Min. bei 220C aufbewahrt und anschließend vakuumgetrocknet. Das Gemisch wird in 0,9ml 0,2%TFA suspendiert.For CNBr cleavage on the methionine residue, 5 μg of N-glycanase-treated S-pyridylethylated AR are dried in 1.5 ml polypropylene microcentrifuge tubes, suspended in 75 μl of 70% formic acid and then mixed with 25 μl of a CNBr solution (25 mg / ml in 70% HCOOH). added. Mix and rinse the tube with nitrogen. The reaction is carried out for 22 h at 25 0 C in the dark. The reaction mixture is diluted to 1.1 ml with water and dried in a Speed Vac concentrator. The dried sample suspended in 20 μM 2-aminoethanol, 10 min. stored at 22 0 C and then vacuum dried. The mixture is suspended in 0.9 ml of 0.2% TFA.

6.5.5 Peptidisolierung6.5.5 Peptide isolation

Die Peptide werden auf einer Reverse-Phase HPLC C8-Säule (4,6 χ 100 mm, Whatman) getrennt, die an ein HPLC-System (Waters) angeschlossen ist. Die angesäuerte Probe (pH 2,0) wird bei einer Flußrate von 1 ml/Min, auf eine Säule aufgetragen, die mit 0,1 % TFA (erstes Lösungsmittel) äquilibriert ist. Anschließend wäscht man die Säule mit 15 ml 0,1 % TFA. Man verwendet lineare Gradienten zwischen dem ersten Lösungsmittel und dem zweiten Lösungsmittel Acetonitril mit 1 % TFA. Die Gradientenparameter sind: Obis 50% in 125Min. bei einer Flußrate von 0,5ml/Min.The peptides are separated on a reverse phase HPLC C8 column (4.6 x 100 mm, Whatman) connected to a Waters HPLC system. The acidified sample (pH 2.0) is applied at a flow rate of 1 ml / min to a column equilibrated with 0.1% TFA (first solvent). Subsequently, the column is washed with 15 ml of 0.1% TFA. Linear gradients are used between the first solvent and the second solvent acetonitrile with 1% TFA. The gradient parameters are: Obis 50% in 125Min. at a flow rate of 0.5 ml / min.

6.5.6 Aminosäureanalyse6.5.6 Amino acid analysis

Getrocknete Proben werden mit konstant siedender HCI (5,7 M Pierce), welche 1 % (v/v) Phenol enthält, bei vermindertem Druck in einer Teflon-versiegelten Glashydrolyseampulle (Pierce) bei 105°C während 16h hydrolysiert. Die Hydrolysate werden in einem Speed-Vac-Konzentrator (Savant Instruments) getrocknet und mit Phenylisothiocyanat 20 Min. bei Zimmertemperatur derivatisiert. Die Phenylthiocarbamylaminosäure-Derivate werden durch rp HPLC auf einer Octadecylsäule (4,5 x 250mm, IB) analysiert. Es wird ein linearer Gradient zwischen dem ersten Lösungsmittel (0.15M Natriumacetat, pH 6,4,0,05%Triethylamin, titriert auf pH6,4 mit Essigsäure) und dem zweiten Lösungsmittel (60% Acetonitril) bei einer Flußrate von 1 ml/Min, bei 38°C verwendet.Dried samples are hydrolyzed with constant boiling HCl (5.7 M Pierce) containing 1% (v / v) of phenol at reduced pressure in a Teflon-sealed glass hydrolysis ampoule (Pierce) at 105 ° C for 16 h. The hydrolysates are dried in a Speed Vac concentrator (Savant Instruments) and derivatized with phenylisothiocyanate for 20 min. At room temperature. The phenylthiocarbamyl amino acid derivatives are analyzed by rp HPLC on an octadecyl column (4.5 x 250mm, IB). There is a linear gradient between the first solvent (0.15M sodium acetate, pH 6.4, 0.05% triethylamine, titrated to pH 6.4 with acetic acid) and the second solvent (60% acetonitrile) at a flow rate of 1 ml / min , used at 38 ° C.

6.5.7 Bestimmung der Aminosäuresequenz6.5.7 Determination of the amino acid sequence

Peptidsequenzen werden auf einem Applied-Biosystem-Modell 475-Gasphasensequenator wie beschrieben bestimmt (Hewick et al., 1981, J. Biol. Chem. 256:7990-7997). Drei Vorcyclen des Edman-Abbaus werden vor dem Einbringen der Probe vor jedem Lauf durchgeführt. 25% TFA wird zur Überführung der Triazolin-Derivate in die Phenylthiohydantoinaminsäuren verwendet. Die Identifizierung der Phenythiohydantoinaminosäuren wird on-line auf einem PTH-Analyzer Modell 120 A (Applied Biosystem) wie beschrieben (Hunkapiller and Hood, 1983, Science 219: 650-659) durchgeführt.Peptide sequences are determined on an Applied Biosystem Model 475 gas phase sequencer as described (Hewick et al., 1981, J. Biol. Chem. 256: 7990-7997). Three pre-cycles of Edman degradation are performed prior to loading the sample before each run. 25% TFA is used to convert the triazoline derivatives to the phenylthiohydantoinamic acids. Identification of the phenythiohydantoin amino acids is performed on-line on a Model 120 A PTH Analyzer (Applied Biosystem) as described (Hunkapiller and Hood, 1983, Science 219: 650-659).

6.5.8 Verschiedene Behandlungen6.5.8 Different treatments

50 bis 100 Units von entweder halbgereinigtem (semi-präparativer rp CI8-Schritt) oder von gereinigtem AR werden für diese Experimente verwendet (Tabelle 1). N-Glykanase und O-Glykanase werden von Genzyme Corp., Boston gezogen; alle anderen Enzyme werden von Boehringer Mannheim Biochemicals oder Worthington Biochemicals bezogen. Die Behandlungen werden in 50 bis 200 μΙ eines geeigneten Puffers durchgeführt. Die Enzyme werden im Überschuß verwendet, gewöhnlich 5 bis 20% (w/w) der Substratkonzentration. Nach den Behandlungen werden die Proben auf GIA nach Entfernung störender Verbindung mit Hilfe unterschiedlicher analytischer Mittel getestet. In den meisten Fällen wird der pH der Proben mit 10% TFA auf etwa 2 eingestellt. Die Proben werden auf eine Reverse-Phase Ultra-pore RPSC C3-Säule (4,6 χ 75mm, Altex) aufgetragen, welche mit 0,1 % TFA äquilibriert ist. Die Säule wird mit dem ersten Lösungsmittel 0,1 % TFA gewaschen. Anschließend erfolgt die Eiution unter Verwendung von Acetonitril mit 0,1 % TFA als zweites Lösungsmittel. Die Gradientenparameter sind 0 bis 50% 0,2 Min. und 50 bis 50%, 19,8Min. Die Flußrate beträgt O,5ml/Min. und Fraktionen mit 2ml Volumen werden gesammelt. Proben davon werden auf GIA getestet. Die AR-Aktivität wird gewöhnlich mit Fraktion 4 eluiert.50 to 100 units of either semi-purified (semi-preparative rp CI8 step) or purified AR are used for these experiments (Table 1). N-glycanase and O-glycanase are raised by Genzyme Corp., Boston; all other enzymes are purchased from Boehringer Mannheim Biochemicals or Worthington Biochemicals. The treatments are carried out in 50 to 200 μΙ of a suitable buffer. The enzymes are used in excess, usually 5 to 20% (w / w) of the substrate concentration. After the treatments, samples are tested for GIA after removal of interfering compound by various analytical means. In most cases, the pH of the samples is adjusted to about 2 with 10% TFA. The samples are loaded on a reverse-phase Ultra-pore RPSC C3 column (4.6 x 75 mm, Altex) equilibrated with 0.1% TFA. The column is washed with the first solvent 0.1% TFA. Subsequently, the elution is carried out using acetonitrile with 0.1% TFA as the second solvent. The gradient parameters are 0 to 50% 0.2 min and 50 to 50%, 19.8 min. The flow rate is O, 5ml / min. and fractions of 2ml volume are collected. Samples of these are tested for GIA. The AR activity is usually eluted with fraction 4.

6.6 DNA-Bindungsstudien6.6 DNA binding studies

Die Bindung von AR an native Kalbsthymus-DNA-Cellulose, denaturierte Kalbsthymus-DNA, und Cellulose wird wie beschrieben durchgeführt (Herick and Alberts, 1971, Methods Enzymology 21:198). Die Cellulosen (10mg) werden in 500μΙ Beladungspuffer (2OmM Tris pH7,4,10% Glycerin, 1 mM EDTA, 1 mM ß-Mercaptoethanol, 100цд/тІ BSA und 5OmM NaCI) rehydratisiert. Die Reaktionen werden zweimal in 1,5ml Eppendorf-Behältem mit 300μΙ hydratisieren (gepacktes Volumen) Celluloseproben durchgeführt, welche 5x mit Beladungspuffer gewaschen wurden. Anschließend gibt man 0,2 ng 125I-AR (spezifische Aktivität 425pCi/pg) oder andere 125l-markierte Proteine in 250μΙ Beladungspuffer zu jedem Gefäß hinzu. Die Proben werden gemischt und 20 Min. bei 4°C unter periodischem Schütteln inkubiert und anschließend 5x mit je 200 μΙ Beladungspuffer gewaschen. Die Eiution erfolgte schrittweise mit 0,1 M, 0,15 M, 0,25M, 0,6M, 1 M und 2M NaCI in Beladungspuffern (5x mit 200μΙ bei jeder Konzentration). Als spezifisch gebundenes Material wird solches betrachtet, welches bei einer NaCI-Konzentration von 0,25M oder größer eluiert wird. Das bei einer Konzentration von 0,15 M NaCI oder weniger eluierte Material gilt als nicht-spezifisch gebunden.The binding of AR to native calf thymus DNA cellulose, denatured calf thymus DNA, and cellulose is performed as described (Herick and Alberts, 1971, Methods Enzymology 21: 198). The celluloses (10 mg) are rehydrated in 500 μl loading buffer (20 mM Tris pH 7.4.10% glycerol, 1 mM EDTA, 1 mM β-mercaptoethanol, 100 mg / μl BSA and 50 mM NaCl). The reactions are carried out twice in 1.5 ml Eppendorf containers with 300μΙ hydrated (packed volume) cellulose samples, which are washed 5x with loading buffer. Subsequently, 0.2 ng of 125 I-AR (specific activity 425 pCi / pg) or other 125 l-labeled proteins in 250 μl loading buffer are added to each vessel. The samples are mixed and incubated for 20 min. At 4 ° C with periodic shaking and then washed 5x with 200 μΙ loading buffer. The elution was carried out step by step with 0.1 M, 0.15 M, 0.25 M, 0.6 M, 1 M and 2 M NaCl in loading buffers (5 × with 200 μΙ at each concentration). As the specific bound material, one which is eluted at a NaCl concentration of 0.25M or greater is considered. The material eluted at a concentration of 0.15 M NaCl or less is considered non-specifically bound.

6.7 Ergebnisse6.7 results

6.7.1 Produktion von AR durch TPA-behandelte MCF-7-Zellen6.7.1 Production of AR by TPA-treated MCF-7 cells

MCF-7-Zellen, die auf einem plastischen Substrat gezogen werden, zeigen typische ephiteliale Eigenschaften: die Zellen sind klein und weisen eine polygonale Form auf. TPA induziert deutliche morphologische dosisabhängige Veränderungen. Im Anschluß an eine TPA-Behandlung verlieren MCF-7-Zellen ihre definierte Morphologie, formen sich rundlich und breiten sich aus. TPA führt zu einer dosisabhängigen Reduktion der Zellzahl und zu einer Zunahme des Zellvolumens im Vergleich zu unbehandelten Zellen.MCF-7 cells grown on a plastic substrate show typical ephitelial properties: the cells are small and polygonal in shape. TPA induces marked morphological dose-dependent changes. Following TPA treatment, MCF-7 cells lose their defined morphology, become rounded and proliferate. TPA results in a dose-dependent reduction in cell number and an increase in cell volume compared to untreated cells.

Serumfreies konditioniertes Medium von MCF-7-Zellen enthält keinerlei nachweisbare wachstumsinhibierende Aktivität für A431-Zellen. Serumfreier Überstand, der jedoch nach einer 2- bis 3tägigen Behandlung von MCF-7-Zellen mit TPA isoliert wird, inhibiert die Proliferation von A431-Epidermal-Karzinomzellen. Optimale Induktion der inhibierenden Aktivität wird bei 25 bis 100ng/ml TPA beobachtet. Auch nach Entfernung von TPA sezernieren TPA-behandelte MCF-7-Zellen diese Aktivität in das serumfreie Medium noch wenigstens 8 Tage. Obwohl eine Verminderung der wachstumsinhibierenden Aktivität innerhalb dieses Zeitraums nach der TPA-Entfemung zu beobachten ist, weisen diese Ergebnisse auf Amphiregulin hin, dessen Expression in TPA behandelten MCF-7-Zellen impliziert oder verstärkt wurde.Serum-free conditioned medium of MCF-7 cells does not contain any detectable growth-inhibiting activity for A431 cells. However, serum-free supernatant, which is isolated after 2 to 3 days treatment of MCF-7 cells with TPA, inhibits the proliferation of A431 epidermal carcinoma cells. Optimal induction of inhibitory activity is observed at 25 to 100 ng / ml TPA. Even after removal of TPA, TPA-treated MCF-7 cells secrete this activity into the serum-free medium for at least another 8 days. Although a reduction in growth-inhibiting activity is observed within this period after TPA removal, these results indicate amphiregulin, the expression of which has been implicated or enhanced in TPA-treated MCF-7 cells.

6.7.2 Erste Charakterisierung6.7.2 Initial characterization

Tabelle Il faßt den Einfluß verschiedener physikalischer chemischer und enzymatischer Behandlungen auf die anti-proliferative Aktivität von Amphiregulin zusammen. Die Wachstumsinhibierende Aktivität (GIA) bleibt trotz Behandlungen mit 1M Essigsäure, 1M Ammoniumhydroxid, 6M Harnstoff, 0,01 M Natriummetaperiodat, 30minütiges Erhitzen auf 56°C undTable II summarizes the effect of various physical chemical and enzymatic treatments on the anti-proliferative activity of amphiregulin. Growth inhibitory activity (GIA) persists despite treatment with 1M acetic acid, 1M ammonium hydroxide, 6M urea, 0.01M sodium metaperiodate, heating to 56 ° C for 30 minutes, and

Behandlungen mit Neuraminidase, N-Glykanase, O-Glykanase, Lipase, Phospholipase A2, C oder D erhalten. Die Aktivität reagiert jedoch auf lOminütige Hitzebehandlung bei 100°C, auf Reduktion, auf Reduktion und 4-Vinylpyridinbehandlung und auf Verdauung mit Proteinasen, wie Trypsin, Endopeptidase Lys-C, Endopeptidase-Arg und Endopeptidase-Glu (V8). Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß Amphiregulin ein Protein ist, welches Cystein in Disulfidbrücken enthält, welche von essentieller Bedeutung für die biologische Aktivität sind. Das Protein kann Oligosaccharid- und/oder Lipideinheiten enthalten, die für die biologische Aktivität nicht obligatorisch sind.Treatments with neuraminidase, N-glycanase, O-glycanase, lipase, phospholipase A2, C or D obtained. However, the activity responds to heat treatment at 100 ° C for 10 minutes, reduction, reduction and 4-vinylpyridine treatment and digestion with proteinases such as trypsin, endopeptidase Lys-C, endopeptidase-Arg and endopeptidase-Glu (V8). These results indicate that amphiregulin is a protein containing cysteine in disulfide bridges, which are of essential importance for biological activity. The protein may contain oligosaccharide and / or lipid moieties which are not obligatory for biological activity.

Tabelle IlTable II

Einflüsse verschiedener Behandlungen auf die GIA von AmphiregulinInfluences of various treatments on the GIA of amphiregulin

Behandlungtreatment

Prozent der KontrollePercent of control

1 M Essigsäure, 2 h bei 4 0C 1021 M acetic acid, 2 h at 4 0 C 102

1MNH4OH, 2 h bei 4 0C 971MNH 4 OH for 2 hours at 4 0 C 97

56°Cbei30in 9656 ° C at 30 in 96

1000C bei 10 in 5100 0 C at 10 in 5

6 M Harnstoffen bei 25 °C) 826 M ureas at 25 ° C) 82

0,2 M 2-Mercaptoethanol (2,5 h bei 25 0C) 60.2 M 2-mercaptoethanol (2.5 h at 25 ° C.) 6

2-Mercaptoethanol + 4 Vinylpyridin (2,5 h bei 25 0C) + (2 h bei 25 0C) 12-mercaptoethanol + 4-vinylpyridine (2.5 h at 25 ° C.) + (2 h at 25 ° C.) 1

0,01 MNatrium-metaperiodat(6hbei4°CimDunkeln) 860.01 M sodium metaperiodate (6h at 4 ° C dark) 86

TPCK-Trypsin(6hbei37°C) 3TPCK trypsin (6h at 37 ° C) 3

TPCK-Trypsin + Soyabohnen-Inhibitor (6 h bei 37 0C) 82TPCK-trypsin + soybeans inhibitor (6 h at 37 0 C) 82

Soyabohnen-Trypsin-Inhibitor (6 h bei 37 0C) 109Soybean trypsin inhibitor (6 h at 37 ° C.) 109

Endopeptidase Lys-C (20 h bei 25"C) 5Endopeptidase Lys-C (20 h at 25 "C) 5

EndopeptidaseArg(16hbei37°C) 4Endopeptidase Arg (16h at 37 ° C) 4

EndopeptidaseGlu(16hbei37°C) 6Endopeptidase Glu (16h at 37 ° C) 6

Neuraminidase (16 h bei 37°C) 103Neuraminidase (16 h at 37 ° C) 103

N-Glycanase(16hbei37°C) 90N-glycanase (16h at 37 ° C) 90

O-Glycanase(16hbei37°C) 102O-glycanase (16h at 37 ° C) 102

Neuraminidase + N-Glycanase (16 h bei 37 "C) 94Neuraminidase + N-glycanase (16 h at 37 ° C) 94

Neuraminidase + O-Glycanase (16 h bei 37 0C) 105Neuraminidase + O-glycanase (16 h at 37 0 C) 105

Phospholipase A 2 (6 h bei 37 "C) 82Phospholipase A 2 (6 h at 37 ° C) 82

Phospholipase C (6 h bei 37 "C) 95Phospholipase C (6 h at 37 ° C) 95

Phospholipase D (6 h bei 37 0C) 80Phospholipase D (6 h at 37 ° C.) 80

Lipase (6 h bei 37 "C) 111Lipase (6 h at 37 ° C) 111

6.7.3 Reinigung von Amphiregulin6.7.3 Purification of amphiregulin

Eine Zusammenfassung der Amphiregulin-Reinigung ist in Tabelle III enthalten. Es wird eine 1842fache Anreicherung mit 5,1 % Ausbeute für die TsK 250-l-Fraktion I und eine 2270fache Anreicherung mit 1,7% Ausbeute für die TSK-Fraktion Il erreicht. Das Verfahren ist reproduzierbar. Amphiregulin wurde 4x mit ähnlichem Ergebnis gereinigt. Die spezifische Aktivität von gereinigtem Amphiregulin liegt im Bereich von 2,7 bis3,4 x 10e-Units/mg-Protein. Gereinigtes Amphiregulin von der TSK-250-I-Säule weist eine spezifische Aktivität von 3,0 χ 106 auf und wurde zur Strukturbestimmung und anderen biochemischen StudienA summary of amphiregulin purification is included in Table III. An 1842-fold enrichment with 5.1% yield for the TsK 250-l fraction I and a 2270-fold enrichment with 1.7% yield for the TSK fraction II is achieved. The process is reproducible. Amphiregulin was purified 4x with similar results. The specific activity of purified amphiregulin ranges from 2.7 to 3.4 x 10 e units / mg protein. Purified amphiregulin from the TSK-250-I column has a specific activity of 3.0 χ 10 6 and was used for structure determination and other biochemical studies

verwendet.used.

Tabelle IIITable III Zusammenfassung der Reinigung von Amphiregulin (GIA)Summary of Amphiregulin (GIA) Purification

Fraktionfraction Volumen (mUVolume (m Protein (цд)Protein (цд) GIA* (UnitsXIO"3)GIA * (UnitsXIO " 3 ) Spezifische Aktivität UnitsXIO"3 pro mgSpecific activity UnitsXIO " 3 per mg Ausbeute %Yield% Reinigung (-fach)Cleaning (-fold) CrudeCrude 300300 916,600916.600 13631363 1,491.49 100100 11 Prep. Cl 8 Durchlaufu. WaschfraktionPrep. Cl 8 runs. wash fraction 950950 532,000532000 10521052 1,981.98 77,277.2 1,31.3 Prep. rp. ODSPrep. rp. ODS 225225 2,2812,281 286286 125,43125.43 21,021.0 84,284.2 Semi prep. rp.CI8-l -IlSemi prep. rp.CI8-l -Il 20 2020 20 339 235339 235 97 9297 92 286,14 391,49286.14 391.49 7,1 6,77.1 6.7 192,0 262,7192.0 262.7 Anal rp. Cl 8-1 -IlAnal rp. Cl 8-1 -Il 6 66 6 242 173242 173 50 4650 46 206,61 265,89206.61 265.89 3,7 3,43.7 3.4 138,7 178,4138.7 178.4

TSK250-ITSK250-I

3,63.6

25,525.5

2,745.102,745.10

5,15.1

1 842,31 842.3

Fortsetzung Tabelle IIIContinuation Table III

Fraktionfraction Volumen ImL)Volume ImL) Protein (μ9>Protein (μ9> GIA* (UnitsXIO"3)GIA * (UnitsXIO " 3 ) Spezifische Aktivität UnitsXKT3 pro mgSpecific activity UnitsXKT 3 per mg Ausbeute %Yield% Reinigung (-fach)Cleaning (-fold) I-A I-B I-CI-A I-B I-C 1,6 1,2 0,81.6 1.2 0.8 6,6 11,4 7,56.6 11.4 7.5 15 33 2215 33 22 2,272,73 2,894,74 2,933,332,272.73 2,894.74 2,933.33 1,1 2,4 1,61.1 2.4 1.6 1,525,3 1,942,8 1,968,71,525.3 1,942.8 1,968.7 TSK250-IITSK250 II 1,21.2 6,86.8 2323 3,382,353,382,35 1,71.7 2,270,02,270,0

* Die Einzelheiten sind in Abschnitt 6.1.3 und den folgenden Unterabschnitten angegeben. Eine Unit von GEA entspricht der Menge des Faktors, die erforderlich ist, um die 125l-Deoxyuridin-Aufnahme in A431-Zellen um 50% zu inhibieren.* The details are given in section 6.1.3 and the following subsections. One unit of GEA corresponds to the amount of factor required to inhibit 125 I deoxyuridine uptake in A431 cells by 50%.

6.7.4 Analyse von Amphiregulin (AR) und S-pyridylethyliertem Amphiregulin (SPE-AR) durch HPLC6.7.4 Analysis of amphiregulin (AR) and S-pyridylethylated amphiregulin (SPE-AR) by HPLC

Die Gelpermeations-Chromatographie von AR und SPE-AR über eine TSK-Säule (7,5mm χ 600 mm, Bio-Rad) ist in den Fig. 5A bzw. 5B dargestellt. Die Aktivität wurde zusammen mit dem Protein-Peakeluiert (5 A). Das Molekulargewicht von AR und SPE-AR wurde aus den Daten in Fig.5 bestimmt und beträgt etwa 14000 bzw. 17000. Die berechneten Molekulargewichte für die Strukturen von verkürztem AR und AR in Fig. 12 betragen etwa 8500 bzw. 9100 Dalton.Gel permeation chromatography of AR and SPE-AR over a TSK column (7.5mm χ 600mm, Bio-Rad) is shown in Figures 5A and 5B, respectively. The activity was eluted together with the protein peak (5 Å). The molecular weight of AR and SPE-AR was determined from the data in Figure 5 and is approximately 14,000 and 17,000, respectively. The calculated molecular weights for the structures of truncated AR and AR in Figure 12 are approximately 8500 and 9100 daltons, respectively.

AR und SPE-AR wurde als symmetrische Einzel-Peaks von einer Ultrapore RPSC C3 rp HPLC-Säule (4,6 mm χ 75 mm, Altex) (Fig.6A und b) eluiert. Die GIA wurde zusammen mit dem Protein-Peak eluiert (Fig.6A). SPE-AR wurde bei einer Acetonitril-Konzentration von etwa 21 %, und somit bei einer um etwa 4% höheren Acetonitril-Konzentration im Vergleich zu unbehandeltem Protein, eluiert. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß AR reich an Cysteinresten ist, die durch 4-Vinylpyridin modifiziert werden, wodurch AR hydrophober wird und folglich bei einer höheren Acetonitrilkonzentration eluiert wird.AR and SPE-AR were eluted as symmetrical single peaks from an Ultrapore RPSC C3 rp HPLC column (4.6 mm χ 75 mm, Altex) (Figures 6A and b). The GIA was eluted along with the protein peak (Fig. 6A). SPE-AR was eluted at an acetonitrile concentration of about 21%, and thus at about 4% higher acetonitrile concentration compared to untreated protein. These results indicate that AR is rich in cysteine residues that are modified by 4-vinylpyridine, rendering AR more hydrophobic and thus eluting at a higher acetonitrile concentration.

6.7.5 SDS-PAGE-AnalysevonAR6.7.5 SDS-PAGE analysis of AR

Fig. 7 A zeigt eine Analyse von AR, N-Glykanase-behandeltem AR (NG-AR) SPE-AR und N-Glykanase-behandelten AR (NG-SPE-AR) in 15% Acrylamid unter reduzierenden Bedingungen (Fig.7 A). AR und SPE-AR wandern in dem Gel als breite diffuse Einzelbande mit einem mittleren relativem Molekulargewicht von 22500 innerhalb eines Bereichs von 20000 bis 25000 (Bahnen 1 und 3). Die Behandlung von AR und SPE-AR mit N-Glykanase führt zu einer größeren Wandergeschwindigkeit dieser Proteine. NG-AR und NG-SPE-AR wandern in Form einer Einzelbahn mit einem mittleren Molekulargewicht von 14 000 bzw. 14500 Dalton. Ähnliche Ergebnisse erhält man, wenn die Proteine in einem 15%igem Gel unter nichtreduzierenden Bedingungen analysiert werden (Daten nicht angegeben). Die Behandlung von AR mit Neuraminidase, O-Glykanase oder Neuraminidase und O-Glykanase zusammen führen zu keiner Veränderung der elektrophoretischen Mobilität in einem Gel unter reduzierenden oder nicht-reduzierenden Bedingungen. AR ist somit ein Einzelstrang-Glykoprotein und enthält eine oder mehrere N-verbrückte Oligosaccharidketten, die in vitro für die GIA von AR nicht erforderlich sind.Figure 7A shows an analysis of AR, N-glycanase-treated AR (NG-AR) SPE-AR and N-glycanase-treated AR (NG-SPE-AR) in 15% acrylamide under reducing conditions (Fig ). AR and SPE-AR migrate in the gel as broad diffuse single bands with a mean relative molecular weight of 22,500 within a range of 20,000 to 25,000 (lanes 1 and 3). The treatment of AR and SPE-AR with N-glycanase leads to a higher migration rate of these proteins. NG-AR and NG-SPE-AR migrate in the form of a single lane with an average molecular weight of 14,000 and 14500 daltons, respectively. Similar results are obtained when the proteins are analyzed in a 15% gel under nonreducing conditions (data not shown). Treatment of AR with neuraminidase, O-glycanase or neuraminidase and O-glycanase together does not result in alteration of electrophoretic mobility in a gel under reducing or non-reducing conditions. AR is thus a single-stranded glycoprotein and contains one or more N-linked oligosaccharide chains that are not required in vitro for the GIA of AR.

Die Behandlung von NG-AR oder AR mit Phospholipase D (PLD) (Kohl) führen zu einer GIA-Reduktion auf 80% des Kontrollwerts. PLD-behandeltes NG-AR wird auf eine C3-rp HPLC-Säule aufgetragen und die gereinigten aktiven Peaks werden auf einem 20% SDS-PAGE (Fig.7 B) analysiert. Eine Einzelbande mit Mr 5600 ist zu beobachten. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß PLD oder eine oder mehrere Protease-Kontaminationen in der PLD-Preparation, AR in ein oder mehrere aktive Fragmente überführen.Treatment of NG-AR or AR with phospholipase D (PLD) (cabbage) results in GIA reduction to 80% of the control value. PLD-treated NG-AR is applied to a C3-rp HPLC column and the purified active peaks are analyzed on a 20% SDS-PAGE (Figure 7B). A single band with Mr 5600 can be observed. These results indicate that PLD or one or more protease contaminants in the PLD preparation converts AR into one or more active fragments.

6.7.6 Analyse von AR durch isoelektrische Fokusierung (IEF)6.7.6 Analysis of AR by Isoelectric Focusing (IEF)

Eine IEF-Analyse von 126l-markiertem AR wird gemäß der Anleitung in Abschnitt 6.1.1.2, oben, durchgeführt. AR wird als einzelne breite Bande mit einem д-Wert zwischen 7,6 und 8 fokusiert (Fig.8).An IEF analysis of 126 L-labeled AR is performed according to the instructions in Section 6.1.1.2, above. AR is focused as a single broad band with an δ value between 7.6 and 8 (Figure 8).

NG-AR wird als einzelne Bande mit einem д-Wert von 8,05 fixiert. AR stellt somit ein basisches einzelnes N-verbrücktes Glykoprotein dar.NG-AR is fixed as a single band with an δ value of 8.05. AR thus represents a basic single N-bridged glycoprotein.

6.7.7 Biologische Eigenschaften6.7.7 Biological properties

Die Inhibition der 125l-Deoxyuridinauf nähme in die DNA von A431 -Zellen durch verschiedene Konzentration von gereinigtem AR ist in Fig. 9 A angegeben. Eine 50%ige-lnhibition der DNA-Synthese wird bei annähernd O,2ng/Näpfchen beobachtet. Eine 50%ige Inhibition der DNA-Synthese in A431-Human-Epidermal-Karzinomzellen ist daher bei einer Konzentration des reinen Proteins von etwa 0,13nM zu beobachten. Es ist zu bemerken, daß die wachstumsinhibierende Aktivität von AR von experimentellen Bindungen, wie der Anzahl der Zellen pro Näpfchen (Zelldichte), dem Zeitpunkt der Faktor-Applikation, der Behandlungsdauer, der Serumkonzentration sowie von anderen Variablen abhängig ist.The inhibition of 125 I-deoxyuridine uptake into the DNA of A431 cells by different concentrations of purified AR is given in Figure 9A. A 50% inhibition of DNA synthesis is observed at approximately 0.24ng / well. A 50% inhibition of DNA synthesis in A431 human epidermal carcinoma cells is therefore observed at a pure protein concentration of about 0.13 nM. It should be noted that the growth-inhibiting activity of AR is dependent on experimental bindings such as the number of cells per well (cell density), the time of factor application, the duration of treatment, the serum concentration and other variables.

Wenn A431 -Zellen in Gegenwart oder Abwesenheit verschiedener AR-Konzentrationen gezüchtet werden, und das Zellwachstum durch Zählen der Zellen aufgezeichnet wird, findet man, daß AR in A431-Proliferation dosisabhängig inhibiert (Daten nicht angegeben). Das Ausmaß der der 126l-Deoxyuridin-Aufnahme in die DNA stellt somit ein gutes Maß für das Zellwachstum dar.When A431 cells are grown in the presence or absence of various concentrations of AR, and cell growth is recorded by counting the cells, it is found that AR inhibits dose-dependently in A431 proliferation (data not shown). The extent of 126 l-deoxyuridine incorporation into the DNA thus represents a good measure of cell growth.

Die Stimulation der 125l-Deoxyuridin-Aufnahme in die DNA von Human-Vorhautfibroblasten (Sadamoto) in Abhängigkeit von verschiedenen Konzentrationen von gereinigtem AR ist in Fig.9B dargestellt. Man erhält eine zweifache Stimulierung der 125l-Deoxyuridin-inkorporation bei etwa 0,7 ng/ml oder etwa 0,05nM AR. Die maximale Antwort ist eine sechsfache Stimulierung des 12sl-Deoxyuridineinbaus in diese Fibroblasten. AR wirkt somit als Wachstumsfaktor für Human-Fibrolasten sogar in Gegenwart von 5% FBS. Der Effekt von AR auf den Einbau von 126l-Deoxyuridin in die DNA verschiedener Tumorzellinien und Nicht-Tumorhumanzellinien sowie einige Nicht-Humanzellinien wurde untersucht. Die Daten sind in Tabelle IV zusammengefaßt. AR inhibiert das Wachstum verschiedener Klone von A431-Zellen, Human-Brustkarzinomzellen HTP132, Human-Ovarial-Teratokarzinom-Zellen HTP1575, von Human-Cervix-Epidermal-Karzinomzellen CRL155, Human-Ovarial-Papillaradenomzellen НТВ 75 und Human-Brustadenokarzinomzellen НТВ 26. Der Faktor zeigt keine signifikante Wirkung auf eine Vielzahl von Zellen (Tabelle III). AR stimuliert die Aufnahme von 125l-Deoxyuridin in mehreren Human-Fibroblastenzellinien,The stimulation of 125 I-deoxyuridine uptake into DNA of human foreskin fibroblasts (Sadamoto) as a function of various concentrations of purified AR is shown in Figure 9B. There is a twofold stimulation of 125 I-deoxyuridine incorporation at about 0.7 ng / ml or about 0.05 nM AR. The maximum response is a six-fold stimulation of 12s l-deoxyuridine incorporation into these fibroblasts. AR thus acts as a growth factor for human fibrolasts even in the presence of 5% FBS. The effect of AR on the incorporation of 126 l-deoxyuridine into the DNA of various tumor cell lines and non-tumor human cell lines as well as some non-human cell lines was investigated. The data are summarized in Table IV. AR inhibits the growth of various clones of A431 cells, human mammary carcinoma cells HTP132, human ovarian teratocarcinoma cells HTP1575, human cervical epidermal carcinoma cells CRL155, human ovarian papillary adenoma cells НТВ 75 and human breast adenocarcinoma cells НТВ 26. The Factor shows no significant effect on a variety of cells (Table III). AR stimulates the uptake of 125 l-deoxyuridine in several human fibroblast cell lines,

in Human-Hypophysentumorzellen CRL7386, in Human-Ovarialadenokarzinomzellen HTB77, in den Leberzellen BSCI der afrikanischen grünen Meerkatze und Rattennierenzellen SA6. AR zeigt keinen signifikanten Einfluß auf die Proliferation von T-, B- oder Endothelial-Zellen. AR supprimiert nicht menschliche proliferative oder cytotoxische T-Zellen-Antworten in gemischten Leukocytenkulturreaktionen (MLC).in human pituitary tumor cells CRL7386, in human ovarian adenocarcinoma cells HTB77, in the liver cells BSCI of the African green monkey and rat kidney cells SA6. AR does not significantly affect the proliferation of T, B or endothelial cells. AR does not suppress human proliferative or cytotoxic T cell responses in mixed leukocyte culture reactions (MLC).

AR stellt ein monomeres Protein dar, welches für seine Aktivität Disulfidbrücken innerhalb der Proteinkette benötigt. Eine Glykosilierung ist für die Aktivität nicht erforderlich. AR ist stabil unter schwach sauren und basischen Bedingungen sowie bei 30minütiger Hitzebehandlung bei 56°C. Die biologische Aktivität von AR geht vollständig verloren durch Reduktion, durch 5minütige Hitzebehandlung bei 1000C, durch Verdauung mit Trypsin, Endopeptidase Lys-C, Endopeptidase ARG oder Endopeptidase GLU.AR represents a monomeric protein which requires disulfide bonds within the protein chain for its activity. Glycosylation is not required for the activity. AR is stable under mildly acidic and basic conditions and at 30 ° C heat treatment at 56 ° C. The biological activity of AR is completely lost by the reduction by 5 minute heat treatment at 100 0 C, by digestion with trypsin, endopeptidase Lys-C endopeptidase ARG or endopeptidase GLU.

Tabelle VlTable VI

Wirkung von Amphiregulin auf die Proliferation von Zellen*Effect of amphiregulin on the proliferation of cells *

Indikatorzellenindicator cells Wachstumsgrowth Wachstums-growth inhibitor-inhibitor Stimulator-stimulator Aktivitätactivity Aktivitätactivity GIA (Units)"GIA (Units) " (Units) GSA(Units) GSA Humanhumanely Vulvaepidermalkarzinom A431Vulvaepidermal carcinoma A431 125125 Humanhumanely Brustadenokarzinom НТВ 132Breast adenocarcinoma НТВ 132 240240 Humanhumanely Cervixepidermalkarzinom CRL1550Cervixepidermal carcinoma CRL1550 2828 Humanhumanely Ovarialpapjllaradeno НТВ 75Ovarian papilla RADIO НТВ 75 1919 Humanhumanely Ovarialteratokarzinom НТВ 1572Ovarian teratocarcinoma НТВ 1572 5555 Humanhumanely Brustadenokarzinom НТВ 26Breast adenocarcinoma НТВ 26 55 Humanhumanely MelanomA375MelanomA375 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Brustadenokarzinom ZR 7530Breast adenocarcinoma ZR 7530 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Brustadenokarzinom MCF-7Breast adenocarcinoma MCF-7 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely LungenadenokarzinomA549LungenadenokarzinomA549 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Prostataadenokarzinom PC3Prostate adenocarcinoma PC3 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Kolonkarzinom H3347Colon carcinoma H3347 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Lymphoblastoid (T-Zellen) CEMLymphoblastoid (T cells) CEM N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely EBV-transformierte B-ZellenEBV-transformed B cells N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Larynxepidermalkarzinom Hep 2Laryngeal epidermal carcinoma Hep 2 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Cervicalkarzinom CRL1594Cervical carcinoma CRL1594 N.D.N.D. N.D.N.D. Humanhumanely Ovarialadenokarzinom НТВ 77Ovarian adenocarcinoma НТВ 77 2525 Humanhumanely Vorhautfibrolasten (Sadamoto)Foreskin Fibrolastics (Sadamoto) 225225 Humanhumanely Vorhautfibrolasten (Goodwin)Foreskin Fibrolasts (Goodwin) 7070 BovinBovin Fötale HerzendothelzellenFetal cardiac endothelial cells N.D.N.D. N.D.N.D. MurinMurin Balb/3T3Balb / 3T3 N.D.N.D. N.D.N.D. SimianSimian Afrikanische grüne Meerkatzen-African Green Meerkat Nierenzellen BSC-1Kidney cells BSC-1 6565 Niere SA 6Kidney SA 6 4545

a 125 Units (GIA auf A431-Zellen) von AR werden in 250μΙ Testmedium suspendiert, Sfach seriell verdünnt mit Testmedium. Sechs Verdünnungen werden für jede Zelle verwendet. Die Fraktionen werden aufA 125 Units (GIA on A431 cells) of AR are suspended in 250μΙ assay medium, serially diluted serially with assay medium. Six dilutions are used for each cell. The fractions are on

wachstumsmodulierende Aktivität getestet und die GIA- und GSA-Units werden berechnet, b Eine GIA-Elnheit ist definiert als diejenige Menge des Faktors, die zu einer 50%igen Inhibierung dergrowth modulating activity is tested and the GIA and GSA units are calculated; b A GIA rarity is defined as that amount of factor which results in a 50% inhibition of the

125l-Deoxyuridinaufnahme in Zellen benötigt wird 125 l-deoxyuridine uptake into cells is needed

с Eine GSA-Unit ist definiert als diejenige Menge des Faktors, die zu einer 100%'igen Steigerung der с A GSA unit is defined as the amount of the factor that leads to a 100% increase in the

'25I-Deoxyuridinaufnahme in die Zellen erforderlich ist 25 I-deoxyuridine uptake into the cells is required

N.D. = nicht nachweisbar N.D. = undetectable

Der Einfluß von AR und EGF auf die NRK-SA6-Zellenkoloniebildung in Softagar in Gegenwart bzw. Abwesenheit von TGF-ß wurde getestet. Die Ergebnisse sind in Tabelle Vzusammengestellt. EgF induziert in Gegenwart von TGF-ß ein dosisabhängiges und verankerungsunabhängiges Wachstum von SA6-Zellen. AR ist ein sehr schwacher Induktor für die SA-G-Koloniebildung in Softagar.The influence of AR and EGF on NRK-SA6 cell colony formation in soft agar in the presence or absence of TGF-β was tested. The results are summarized in Table V. In the presence of TGF-ß, EgF induces a dose-dependent and anchorage-independent growth of SA6 cells. AR is a very weak inducer for SA-G colony formation in Softagar.

Tabelle VTable V

Effekt von AR und EGF auf NRK-SA6-Zellen-Koloniebildung in SoftagarEffect of AR and EGF on NRK-SA6 cell colony formation in soft agar

Zugabeencore Anzahl der KolonienNumber of colonies beschrieben.described. (pro ml)(per ml) pro 6 Felderper 6 fields keinenone 00 TGF-ßdng)TGF-ßdng) 00 AR (2 ng)AR (2 ng) 00 AR(4ng)AR (4 ng) 00 AR (2 ng) + TGF-ßdng)AR (2 ng) + TGF-βdng) 77 AR (4ng)+TGF-ßdng)AR (4ng) + TGF-βdng) δδ EGF(2ng)EGF (2 ng) 00 EGF (4ng)EGF (4ng) 66 EGF(2ng) +TGF-ßdng)EGF (2ng) + TGF-βdng) 3030 EGF (4ng)+TGF-ßdng)EGF (4ng) + TGF-βdng) 114114 Die Tests wurden wie in AbschnittThe tests were as in section

6.7.8 Einfluß von AR auf die Bindung von EGF an dessen spezifische Rezeptoren Man findet, daß AR die Bindung von 125I-EGF an A431-Zellen sowie an A431-Plasmamembranen inhibiert (Fig. 10). Eine 50%ige Inhibition der 126l-EGF-Bindung an fixierte Zellen und Membranen ist bei etwa 1,1 nM bzw. 1,8nM EGF zu beobachten, während eine 50%ige Reduktion der EGF-Bindung an Zellen und Membranen bei etwa 1,8nM bzw. 5,7 nM AR zu beobachten ist.6.7.8 Effect of AR on the binding of EGF to its specific receptors It is found that AR inhibits the binding of 125 I-EGF to A431 cells as well as to A431 plasma membranes (Figure 10). A 50% inhibition of 126 l-EGF binding to fixed cells and membranes is observed at approximately 1.1 nM and 1.8 nM EGF, respectively, while a 50% reduction in EGF binding to cells and membranes at approximately 1 , 8nM and 5.7 nM AR, respectively.

Unmarkiertes EGF inhibiert die 125l-EGF-Rezeptorwechselwirkung bei höheren Konzentrationen in beiden Systemen. Die Kompetitions-Maxima mit AR betrugen 75% und 50 %für die Bindung an Zellen bzw. Membranen. Die Kompetitions-Kurven für AR verlaufen mit denjenigen von EGF nicht parallel. Diese Ergebnisse weisen daraufhin, daß AR eine geringere Aktivität gegenüber EGF-Rezeptoren zeigt als EGF selbst. Außerdem könnte der AR-spezifische Rezeptor mit dem EGF-Rezeptor nahe verwandt sein.Unlabeled EGF inhibits 125 I-EGF receptor interaction at higher concentrations in both systems. The competition maxima with AR were 75% and 50% for binding to cells and membranes, respectively. The competition curves for AR are not parallel with those of EGF. These results indicate that AR shows less activity on EGF receptors than EGF itself. In addition, the AR-specific receptor could be closely related to the EGF receptor.

Aus mehreren selektionierten Klonen der A431 -Zellinie mit unterschiedlicher Sensitivität gegenüber der AR-Inhibition ist eine fehlende Korrelation zwischen AR-Sensitivität und der Anzahl der EGF-Rezeptoren pro Zelle oder dem KD-Wert zu beobachten.From several selected clones of the A431 cell line with different sensitivity to AR inhibition, a lack of correlation between AR sensitivity and the number of EGF receptors per cell or K D value can be observed.

Tabelle VlTable VI Fehlende Korrelation zwischen Amphiregulin-Sensitivität verschiedener A431 -Klone und dem KD-Wert des EGF-RezeptorsLack of correlation between amphiregulin sensitivity of different A431 clones and the K D value of the EGF receptor

EGF-BindungsparameterEGF binding parameters K0(NM)K 0 (NM) Relativerelative 1,801.80 Sensitivitätsensitivity A 431 KloneA 431 clones Bindungsstelle pro ZelleBinding site per cell 3,133.13 (GIA) to AR(GIA) to AR A-3A-3 4,6 χ 105 4.6 χ 10 5 1,381.38 3434 F-8F-8 9,0 χ 105 9.0 χ 10 5 3,183.18 2020 A-2A-2 5,1 χ 10s 5.1 χ 10 s 1111 A-8A-8 5,3 x 10s 5.3 x 10 s 11

Verschiedene A431 -Klone wurden durch Wachstum im Softagar selektioniert. EGF-Bindung erfolgte gemäß Abschnitt 6.6.1.5 oben. Kd und die Anzahl der Bindungsstellen wurden aus Scatchards-Plots abgeleitet (Scatchard et al., 1949, Ann. N. Y. Acad. Sei.Different A431 clones were selected by growth in soft agar. EGF binding was performed according to section 6.6.1.5 above. Kd and the number of binding sites were derived from Scatchards plots (Scatchard et al., 1949, Ann. N.Y. Acad.

51:660-672).51: 660-672).

6.7.9 Chemische Struktur von Amphiregulin6.7.9 Chemical structure of amphiregulin

Die Aminosäuresequenz von AR wurde aus der Mikrosequenzanalyse von S-pyridylethyliertem Protein (SPE-AR) und den durch Endoproteinase Lys-C, Staphylococcus aureus-Protease V8 und Endopeptidase Arg erzeugten Fragmente abgeleitet. Die Sequenzen des verkürzten Proteins sowie des Proteins mit sechs zusätzlichen Aminosäuren sind folgende:The amino acid sequence of AR was deduced from the microsequence analysis of S-pyridylethylated protein (SPE-AR) and the fragments produced by endoproteinase Lys-C, Staphylococcus aureus protease V8 and endopeptidase Arg. The sequences of the truncated protein as well as the protein with six additional amino acids are the following:

Verkürztes ARShortened AR

1 10 201 10 20

VVKPPQNKTE SENTSDKPKR KKKGGKNGK 30 40 50VVKPPQNKTE SENTSDKPKR KKKGGKNGK 30 40 50

NRRNRKKKNPC NAEFQNFCIH GECKYINRRNRKKKNPC NAEFQNFCIH GECKYI

60 70 7860 70 78

EHLE AVTCKCQQEY FGERCGEKEHLE AVTCKCQQEY FGERCGEK

Größeres ARBigger AR

1 10 201 10 20

SVRVEQVVKP PQNKTESENT SDKPKRKKKSVRVEQVVKP PQNKTESENT SDKPKRKKK

30 40 5030 40 50

G GKNGKNRRNR KKKNPCNAEFQNFCIG GKNGKNRRNR KKKNPCNAEFQNFCI

60 70 80 8460 70 80 84

HGECK YIEHLEAVTC KCQQEYFGER CGEKHGECK YIEHLEAVTC KCQQEYFGER CGEK

In den oben angegebenen Sequenzen werden die Aminosäuren mit dem üblichen Einbuchstabencode für eine Aminosäure bezeichnet. Aminosäuren, deren Identität nicht völlig abgesichert ist, sind in Klammern angegeben. Der Buchstabe „X" bezeichnet Aminosäuren unbekannter Identität. Die Menge des größeren AR beträgt etwa 16% des verkürzten AR.In the sequences given above, the amino acids are named with the usual one-letter code for an amino acid. Amino acids whose identity is not fully protected are given in parentheses. The letter "X" denotes amino acids of unknown identity, the amount of the larger AR is about 16% of the truncated AR.

Die Proteinsequenz von AR wurde mit allen Proteinen in der National Biomedical Research Foundation-Datenbank(PIR 13) und in der Genetic Sequenz-Datenbank (Bolt Beranek und Newman, Inc. Los Alamos National Laboratory DNA sequence library (Release γ #12) verglichen. Diese Recherchen ergaben, daß AR ein neues Protein ist und zur EGF-Oberfamilie von Wachstumsfaktoren gehört. Diese Familie umfaßt EGF (Maus, Mensch, Ratte, Rind usw.), TGF-a, virale Wachstumsfaktoren (Vaczina, Myso, Shopefibroma), Human-Plasminogenaktivator, Rinderfaktor IX, menschlicher Faktor X, LDL-Rezeptor, Rinderprotein C, menschliches Proteoglykan-core-protein, Produkt des Drosophila Notch-Gens, Produkt des C. elegans Mn 12-Gens, und das Produkt des „cell lineage" spezifischen Gens für Seeigel S. Purpuratus. Ein Vergleich der AR-Struktur mit den Strukturen von Proteinen der EGF-Oberfamilie ergibt, daß AR wie andere Mitglieder der EGF-Oberfamilie, die charakteristischen sechs essentiellen Cysteinreste enthält, die Konservierung der Abstände zwischen den Cysteinresten beibehält und einen Teil der charakteristischen stark konservierten Aminosäuren enthält. Es scheint, daß AR zwischen EGF und TGF-ähnlichen Mitgliedern bzw. MGF- und SFGF-ähnlichen Mitgliedern der Wachstumsfaktorfamilie einzuordnen ist, insbesondere im Hinblick auf das Auftreten von Asparagin. Beispielsweise weisen an Position 2 (erstes Cystein = 1) alle TGF's und EGF's einen Prolinrest auf, VGFzeigt einen Glycinrest und MGF, SFGF und AR besitzen einen Asparaginrest. In der gleichen Schleife an Position 7 besitzen EGF's und VGF's einen Glycinrest,TGF's einen Glutaminrest und MGF, SFGF und AR einen Asparaginrest. Jedoch in der dritten Schleife weist AR nicht den konservierten Betaturn an Position 34 auf (entweder ein Asparagin in MGF und SFGF und ein Glycinrest bei all den anderen Mitgliedern), sondern besitzt an dieser Stelle einen Glutaminsäurerest (niedriges Betaturn-Potential). AR besitzt eine andere Struktur für den stark konservierten dritten Loop, der die Rezeptorbindung beeinflußen kann. Im AR fehlen auch die Asparaginreste, welche möglicherweise in MGF und SFGF als Glykosilierungsstellen innerhalb der Wachstumsfaktorstruktur verwendet werden.The protein sequence of AR was compared to all proteins in the National Biomedical Research Foundation database (PIR 13) and in the Genetic Sequence Database (Bolt Beranek and Newman, Inc. Los Alamos National Laboratory DNA Sequence library (Release γ # 12). These searches revealed that AR is a novel protein belonging to the EGF superfamily of growth factors, including EGF (mouse, human, rat, bovine, etc.), TGF-α, viral growth factors (Vaczina, Myso, Shopefibroma), human Plasminogen activator, bovine factor IX, human factor X, LDL receptor, bovine protein C, human proteoglycan core protein, product of Drosophila Notch gene, product of C. elegans Mn 12 gene, and the product of "cell lineage" specific Genus for sea urchin S. purpuratus A comparison of the AR structure with the structures of proteins of the EGF superfamily reveals that AR, like other members of the EGF superfamily containing the characteristic six essential cysteine residues, i The preservation of the distances between the cysteine residues and contains a part of the characteristic strongly conserved amino acids. It appears that AR is to be classified between EGF and TGF-like members and MGF and SFGF-like members of the growth factor family, in particular with regard to the occurrence of asparagine. For example, at position 2 (first cysteine = 1) all TGFs and EGFs have a proline residue, VGF has a glycine residue and MGF, SFGF and AR have an asparagine residue. In the same loop at position 7, EGF's and VGF's have a glycine residue, TGF's a glutamine residue and MGF, SFGF and AR an asparagine residue. However, in the third loop, AR does not have the conserved beta at position 34 (either asparagine in MGF and SFGF and one glycine residue in all the other members), but has a glutamic acid residue (low beta potential) at this point. AR has a different structure for the highly conserved third loop, which can affect receptor binding. The AR also lacks the asparagine residues, which may be used in MGF and SFGF as glycosylation sites within the growth factor structure.

Die N-terminale Sequenz von AR zeigt eine gewisse Analogie mit den N-terminalen Sequenzen von TGFs, VGF und MGF insofern, als sie reich an Prolinen, Serinen und Threoninen ist wie TGFs und VGF potentielle N-verbrückte Glykosilierungsstellen (in Wirklichkeit eine Stelle) und ebenso die Möglichkeit zur O-verbrückten Glykosilierung in diesem Bereich aufweist, da diese Region reich an Serinen, Threoninen und Prolinen ist. Dieser Bereich ist stark konserviert zwischen dem N-Terminus des TGF-Prekursors und dem N-Terminus von VGF und scheint eine stark glykosilierte Region zu sein.The N-terminal sequence of AR shows some analogy with the N-terminal sequences of TGFs, VGF and MGF in that it is rich in prolines, serines and threonines such as TGFs and VGF potential N-linked glycosylation sites (in reality one site). and also has the potential for O-linked glycosylation in this area, as this region is rich in serines, threonines and prolines. This region is highly conserved between the N-terminus of the TGF precursor and the N-terminus of VGF and appears to be a highly glycosylated region.

AR ist ein extrem hydrophiles Protein, insbesondere im Bereich der Aminosäuren 8 bis 45 (Fig. 2). Das Hydropathizitätsprofil von AR zeigt wenig Ähnlichkeit mit den Profilen anderer Mitglieder der EGF-Familie. Das Hydrophatizitätsprofil des C-terminalen Bereichs von AR unterscheidet sich trotz struktureller Verwandtschaft mit anderen Mitgliedern der EGF-Familie, gegenüber den Profilen anderer Mitglieder dieser Familie (Fig. 11 B und C).AR is an extremely hydrophilic protein, especially in the region of amino acids 8 to 45 (FIG. 2). The hydropathicity profile of AR shows little similarity to the profiles of other members of the EGF family. The hydrophilicity profile of the C-terminal region of AR differs from other members of the EGF family in structural similarity to other members of this family (Figures 11 B and C).

6.7.10 Spezifische Bindung von AR an DNA6.7.10 Specific binding of AR to DNA

126I-AR wird auf seine Fähigkeit zur Anbindung an Cellulose, denaturierter DNA-Cellulose und nativerDNA-Cellulose gemäß den Testbedingungen in Abschnitt 6.6, oben, geprüft. Die Ergebnisse in Fig. 14A weisen daraufhin, daß AR spezifisch sowohl an denaturierte als auch an native DNA-Cellulose, nicht aber Cellulose selbst bindet. Die Anbindung an nativer DNA war 3 bis 4χ größer als die Anbindung denaturierter DNA. 126 I-AR is tested for its ability to bind to cellulose, denatured DNA-cellulose and native DNA-cellulose according to the test conditions in section 6.6, above. The results in Figure 14A indicate that AR specifically binds to both denatured and native DNA cellulose, but not cellulose itself. The binding to native DNA was 3 to 4χ greater than the binding of denatured DNA.

Die Fähigkeit von AR zur spezifischen Anbindung an DNA unterscheidet AR von allen anderen Mitgliedern der EGF-Oberfamilie.The ability of AR to bind specifically to DNA distinguishes AR from all other members of the EGF superfamily.

Beispielsweise ist EGF nicht in der Lage an DNA-Cellulose anzubinden (Fig. 14B). Die Ergebnisse geben einen starken Hinweis darauf, daß die hydrophile 45 Aminosäuren-N-terminale Domäne von AR, die weder in EGF, noch in anderen Mitglieder der EGF-Familiezu finden ist, eine nukleare Lokalisierungsequenz darstellt, welche beim „Targeting"-Vorgang von AR zum Nukleus beteiligt ist, wo dann der Faktor mit der DNA wechselwirkt.For example, EGF is unable to bind to DNA cellulose (Figure 14B). The results strongly suggest that the hydrophilic 45 amino acid N-terminal domain of AR, which is found neither in EGF nor in other members of the EGF family, is a nuclear localization sequence involved in the "targeting" of AR is involved to the nucleus, where then the factor interacts with the DNA.

7. Beispiel: Antikörper gegen AmphiregulinExample 7: Antibodies to Amphiregulin

Die Produktion von Antikörpern gegen AR, synthetischem AR und AR-Prekursorpeptiden wird in den folgenden Unterabschnitten beschrieben.The production of antibodies to AR, synthetic AR and AR precursor peptides is described in the following subsections.

7.1 Material und Methoden7.1 Material and Methods

7.1.1 Festphasenpeptid-Synthese7.1.1 Solid Phase Peptide Synthesis

Amphiregulin wird gemäß Abschnitt β hergestellt und gereinigt. Fünf Peptide, die den Resten 31-50 (Nr. 279), 71-90 (Nr. 280), 108-130 (Nr.264), 166-184 (Nr.259) und 221-240 (Nr.281) der AR-Primärstruktur entsprechen (Fig. 15) werden mit Hilfe der Festphasentechnik auf einem automatischen Peptid-Synthesizer der Fa. Applied Biosystems Inc. wie beschrieben synthetisiert (Merrifield, 1963, J. Amer. Chem. Soc. 85:2149). Die synthetisierten Peptide werden vom Trägerharz mit Hilfe von HF abgespalten (Tarn et al., 1988, J. Amer. Chem. Soc. 105:6442). Die synthetischen Peptide werden mit Hilfe der Reverse-Phase-HPLC gereinigt.Amphiregulin is prepared and purified according to Section β. Five peptides containing residues 31-50 (# 279), 71-90 (# 280), 108-130 (# 264), 166-184 (# 259) and 221-240 (# 281) corresponding to the AR primary structure (Figure 15) are synthesized by solid phase technique on an automated peptide synthesizer made by Applied Biosystems Inc. as described (Merrifield, 1963, J. Amer. Chem. Soc. 85: 2149). The synthesized peptides are cleaved from the carrier resin by means of HF (Tarn et al., 1988, J. Amer. Chem. Soc. 105: 6442). The synthetic peptides are purified by reverse phase HPLC.

7.1.2 Antikörperproduktion7.1.2 Antibody production

PolyklonaleAntiseren gegen maturiertes AR und synthetische AR-Peptide, chemisch konjugiert mit Keyhole-limpet hemocyanin (KLH) werden in jungen erwachsenen weißen Neuseeland-Hasen hergestellt. Die synthetischen Peptide werden mit KLH wie beschrieben konjugiert (Ishikawa et al., 1983, Immunoassay 4:235). Maturiertes AR wurde nicht gekoppelt. AR oder die Peptidkonjugate werden mit dem Ribi-Adjuvans-System emulgiert (Ribi Immunchem. Research, Inc., Hamilton, MT). Eine Gesamtdosis von 1 ml wird an jeden Hasen verabreicht: 0,8ml intramuskulär an zwei Stellen in jedes Hinterbein und 0,2 ml subkutan an einer Stelle. Zur Erzeugung von Antiseren gegen maturiertes AR werden 30pg maturiertes AR für die erste Inokulation verwendet und 15цд für die folgenden „Booster~-Injektionen. Zur Erzeugung von Antiseren gegen synthetische AR-Peptide werden 100 цд des konjugierten Peptides für die Erstinjektion und 50 цд für die folgenden Booster-Injektionen verwendet. Die Booster-Injektionen erfolgen in drei- bis vierwöchigem Abstand und dem Hasen wird 10 bis 14 Tage nach der Booster-Injektion Blut entnommen.Polyclonal antisera to mature AR and synthetic AR peptides chemically conjugated to keyhole limpet hemocyanin (KLH) are produced in young adult New Zealand white rabbits. The synthetic peptides are conjugated with KLH as described (Ishikawa et al., 1983, Immunoassay 4: 235). Matured AR was not paired. AR or the peptide conjugates are emulsified with the Ribi adjuvant system (Ribi Immunochem Research, Inc., Hamilton, MT). A total dose of 1 ml is administered to each rabbit: 0.8 ml intramuscularly at two sites in each hind leg and 0.2 ml subcutaneously at one site. For the generation of antisera to mature AR 30pg mature AR is used for the first inoculation and 15k for the following "booster" injections. For production of antisera to synthetic AR-peptides 100 цд of the conjugated peptide are used for the first injection and 50 цд for the subsequent booster injections. The booster injections are made every three to four weeks, and the rabbit is bled 10 to 14 days after the booster injection.

7.1.3 Immunopräzipitation7.1.3 Immunoprecipitation

AR wird mit 125I unter Verwendung der Chloramin-T-Methode (Barridge, 1978, Methods Enzymol. 50:54-65) radiomarkiert. 10μΙ polyklonales Serum (oder verdünnt in PBS) wird mit 10μΙ 125I-AR (50ng/ml, spezfische Aktivität 425цСі/цд) und 30μΙ PBS kombiniert und im wesentlichen wie beschrieben getestet (LeBier et al., 1982, J. Immunol. 129:2287-2292).AR is radiolabeled with 125 I using the chloramine-T method (Barridge, 1978, Methods Enzymol. 50: 54-65). 10μΙ polyclonal serum (or diluted in PBS) is combined with 10μΙ 125 I-AR (50ng / ml, specific activity 425 cc / цd) and 30μΙ PBS and assayed essentially as described (LeBier et al., 1982, J. Immunol : 2287-2292).

7.1.4 Radioimmunoassay7.1.4 Radioimmunoassay

Polygonale Seren werden 1:50 in PBS verdünnt. 126I-AR (1 цд/ті, spezifische Aktivität 425 цСі^д) wird 1:200 mit TNEN/0,1 % BSA (2OmM TrispH 7,4,5mM EDTA, 15OmM NaCI, 0,05% NP-40,0,1 % BASA) verdünnt. 10μΙ unmarkiertes Ar (1 mg/ml), 10μΙ verdünntes polyklonales Serum und 30 μΙ verdünntes 126I-AR werden vereinigt und bei Zimmertemperatur 45 Min. inkubiert. Eine Protein-A-Sepharose-Lösung wird wie folgt hergestellt: 200mg trockene Protein-A-Sepharose (Pharmacia) wird mit 1,4ml PBS rehydratisiert ипс!80цІ des Rehydrates wird gewaschen und auf 400 μΙ mit einer Lösung aus lOOmMTris pH 8,1,15OmM NaCI, 0,5% Triton X-100,2mM PMSF, 1 % Aprotinin und O^g/ml Levpeptin verdünnt. 20μΙ Protein-A-Lösung werden dann zu dem Gemisch hinzugefügt und weitere 30Min. inkubiert. Die Sepharose wird anschließend 2x mit 500μΙ TNEN/0,1 % BSA gewaschen, in 50μΙ SB (80 mM Tris pH 6,8,3 % SDS, 15% Glycin, 0,01 % Bromphenol blau, 5% ß-Mercaptoethanol) suspendiert und 5 Min. auf 100°C erhitzt. Die Proben werden zentrifugiert und die Überstände auf Radioaktivität in einem γ-Zähler überprüft. Mit diesen Verfahren können noch 100pg von AR nachgewiesen werden.Polygonal sera are diluted 1:50 in PBS. 126 I-AR (1 цд / ті, specific activity 425 цСі ^ д) is diluted 1: 200 with TNEN / 0.1% BSA (20 mM TrispH 7.4.5 mM EDTA, 15 mM NaCl, 0.05% NP-40, 0.1% BASA). 10 μΙ unlabeled Ar (1 mg / ml), 10 μΙ diluted polyclonal serum and 30 μΙ diluted 126 I-AR are combined and incubated at room temperature for 45 min. A protein A Sepharose solution is prepared as follows: 200mg dry protein A Sepharose (Pharmacia) is rehydrated with 1.4ml PBS ipsa 80g of the Rehydrate is washed and 400μΙ with a solution of 100mM Tris pH 8.1 , 15 mM NaCl, 0.5% Triton X-100.2 mM PMSF, 1% aprotinin and O ^ g / ml of levpeptin. 20 μΙ protein A solution is then added to the mixture and an additional 30 min. incubated. The Sepharose is then washed 2x with 500μΙ TNEN / 0.1% BSA, suspended in 50μΙ SB (80mM Tris pH 6.8.3% SDS, 15% glycine, 0.01% bromophenol blue, 5% β-mercaptoethanol) and heated to 100 ° C for 5 min. The samples are centrifuged and the supernatants are checked for radioactivity in a gamma counter. With this procedure, 100pg of AR can still be detected.

7.1.5 Enzym-Iinked Immunosorbent-Assay7.1.5 Enzyme-linked immunosorbent assay

Die Festphasen-Mikro-ELISA-Methode wurde gegenüber der US-Anmeldung 740124 modifiziert. Terasaki Mikrotrays werden durch Zugabe von 5μΙ des synthetischen AR-Peptids, das in PBS auf verschiedene Konzentrationen verdünnt wurde, zu jedem Näpfchen hinzugefügt. Anschließend läßt man die Lösung über Nacht bei Zimmertemperatur trocknen. 5% Blotto in PBS wird zu den Platten hinzugefügt und bei Zimmertemperatur 1 h stehengelassen. Im nächsten Schritt werden 10μΙ Verdünnungen der polyklonalen Antikörperlösung (verdünnt in PBS/1 % Blotto/0,05% Triton X-100) zu jedem Näpfchen hinzugefügt, 1 h bei Zimmertemperatur inkubiert und anschließend 4x mit PBS gewaschen. 5μΙ von Peroxidase-konjugiertem Ziegen-anti-Hasen-IgG (Cappel) wird in einer Verdünnung von 1:1000 in PBS/1 % Blotto/0,05% Triton X-100 jedem Näpfchen hinzugefügt, 1 h bei Zimmertemperatur inkubiert und anschließend 6x mit PBS gewaschen. 10μΙ der Micro-EIA-Chromogan-Lösung (Genetic Systems Corp.) werden in einer 1:20-Verdünnung hinzugefügt. Anschließend bestimmt man die Absorption bei OD492 nach 20Min. und 40 Min. gemäß der Genetic Systems-Micro-EIA-Anleitung.The solid phase micro ELISA method has been modified from US application 740124. Terasaki microtrays are added to each well by adding 5μΙ of the synthetic AR peptide diluted in PBS to various concentrations. Then the solution is allowed to dry overnight at room temperature. 5% Blotto in PBS is added to the plates and allowed to stand at room temperature for 1 hour. In the next step, 10 μl dilutions of the polyclonal antibody solution (diluted in PBS / 1% Blotto / 0.05% Triton X-100) are added to each well, incubated for 1 h at room temperature and then washed 4x with PBS. 5μΙ of peroxidase-conjugated goat anti-rabbit IgG (Cappel) is added to each well at 1: 1000 dilution in PBS / 1% Blotto / 0.05% Triton X-100, incubated for 1 h at room temperature and then 6x washed with PBS. 10μl of the Micro-EIA-Chromogan solution (Genetic Systems Corp.) are added in a 1:20 dilution. Subsequently, the absorption at OD 492 is determined after 20 min. and 40 minutes according to the Genetic Systems Micro EIA manual.

7.1.6 Western-Blotting7.1.6 Western blotting

Die Proben werden auf einem 15% Polyacrylamidgel oder einem 16%igenTricinpolyacrylamidgel in einer BioRad-Minigelapparatur elektrophoretisiert. Das Gel wird anschließend mit einem Nitrocelluloseblatt so in die Kassette eingelegt, daß die Nitrocelluloseblatt so in die Kassette eingelegt, daß die Nitrocellulose auf der Kathodenseite angeordnet ist. Der Proteintransfer erfolgt bei einer Stromstärke von 400mA und konstanter Leistung innerhalb von 30 Min. Die Nitrocellulose wird anschließend entfernt und in 2,5% Blotto/PBS/0,2% NP-40 über Nacht bei 4°C eingetaucht.The samples are electrophoresed on a 15% polyacrylamide gel or a 16% tricine polyacrylamide gel in a BioRad minigel apparatus. The gel is then loaded with a nitrocellulose sheet into the cassette so that the nitrocellulose sheet is placed in the cassette so that the nitrocellulose is placed on the cathode side. The protein transfer occurs at a current of 400mA and constant power within 30 min. The nitrocellulose is then removed and immersed in 2.5% Blotto / PBS / 0.2% NP-40 overnight at 4 ° C.

Der Nitrocellulosefilter wird dann mit Antiserum, verdünnt in 2,5% Blotto/PBS/0,2% NP-40-Reaktionspuffer, 90Min. bei Zimmertemperatur auf einer Schüttelapparatur versetzt, gefolgt von 4 Waschschritten (jeweils 5 Min.) in 2,5 Blotto/PBS/0,2% NP-40.The nitrocellulose filter is then washed with antiserum diluted in 2.5% Blotto / PBS / 0.2% NP-40 reaction buffer, 90 min. On a shaker at room temperature, followed by 4 washes (5 min. each) in 2.5 blotto / PBS / 0.2% NP-40.

Alkalische phosphatase-konjugiertes Protein A (Cappel) 1:500 verdünnt in 2,5% Blotto/PBS/0,25% NP-40 wird anschließend zu dem Nitrocelluloseblatt hinzugefügt und 60 Min. bei Zimmertemperatur in einer Schüttelapparatur inkubiert. Der Filter wird anschließend 4x mit PBS/0,2% NP-40 gewaschen (je 3 Min. !,gefolgt von einer Sminütigen Inkubation in APS-Puffer (10OmM Tris pH9,5,10OmM NaCI, 5 mM MgCI2). Die Filter werden in einem Farbreagens (40 ml APS-Puffer, 12 mg Б-Вгот^-сЫог-З-indoylphosphat (Sigma), 6,8mg Nitroblautetrazolium (Sigma) hergestellt unmittelbar vor Gebrauch und durch ein 0,2 μη Filter filtriert) entwickelt, die Reaktion wird mit H2O gequencht und anschließend wird an der Luft getrocknet.Alkaline phosphatase-conjugated Protein A (Cappel) diluted 1: 500 in 2.5% Blotto / PBS / 0.25% NP-40 is then added to the nitrocellulose sheet and incubated for 60 min. At room temperature in a shaker. The filter is then washed 4x with PBS / 0.2% NP-40 (3 min each!) Followed by a 5 minute incubation in APS buffer (10 mM Tris pH 9.5, 10 mM NaCl, 5 mM MgCl 2 ) are developed in a color reagent (40 ml of APS buffer, 12 mg of Б-ггот ^ -сЫог-З-indoylphosphate (Sigma), 6.8 mg of nitroblue tetrazolium (Sigma) prepared immediately before use and filtered through a 0.2 μm filter), the reaction is quenched with H 2 O and then air dried.

7.2 Charakterisierung von AR-Antikörpern7.2 Characterization of AR Antibodies

Polyklonale Antikörper gegen maturiertes AR und synthetische AR-Peptide werden durch Radioimmunopräzipitation, Radioimmuno-Assay, ELISA, und Western-Blotting charakterisiert. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII zusammengefaßt.Polyclonal antibodies to mature AR and synthetic AR peptides are characterized by radioimmunoprecipitation, radioimmunoassay, ELISA, and Western blotting. The results are summarized in Table VII.

Tabelle VIITable VII Charakterisierung von Antikörpern gegen Amphiregulin und synthetisches AR-PeptidCharacterization of antibodies to amphiregulin and synthetic AR peptide

Polyklonalespolyclonal Test-MethodeTest Method ELISAELISA WBWB Serum gegen RIPSerum against RIP RIARIA NDND 1:2501: 250 Maturiertes AR 1:256"Matured AR 1: 256 " 1:2501: 250 (1ng)(1 ng) (.100pb)b (.100pb) b NDND NDND Peptid 259 1:256Peptide 259 1: 256 NDND 1:1001: 100 1:1001: 100 Peptid 264 1:256Peptide 264 1: 256 1:2501: 250 (5 ng)(5 ng) (0,1 ng)(0.1 ng) (.100 pb)(.100 pb) 1:5001: 500 (1ng)(1 ng) 1:1001: 100 NDND Peptid 279 NDPeptide 279 ND NDND (5 ng)(5 ng) 1:1001: 100 NDND Peptid 280 NDPeptide 280 ND NDND (5 ng)(5 ng) 1:1001: 100 NDND Peptid 281 NDPeptide 281 ND NDND (5 ng)(5 ng)

a Verdünnung der Antiseren erforderlich.a dilution of the antisera required.

b Die Werte in Klammem zeigen die Sensitivität der Methode anb The values in brackets indicate the sensitivity of the method

RIP = RadioimmunopräiipitionRIP = Radioimmunopräipition

RIA = RadioimmunoassayRIA = radioimmunoassay

ELISA = Enzym-Iinked Immunosorbent-AssayELISA = enzyme-linked immunosorbent assay

WB = Western-BlottingWB = Western blotting

ND = nichtbestimmtND = not determined

8. Beispiel: cDNA-Klonierung des Amphiregulin-Prekursors8. Example: cDNA cloning of the amphiregulin precursor

Das folgende Beispiel beschreibt Klonierung und Analyse von cDNAS, die für den Amphiregulin-Prekursor aus TPA-behandelten MCF-7-Humanbrustkarzinomzellen kodieren.The following example describes cloning and analysis of cDNAS encoding the amphiregulin precursor from TPA-treated human MCF-7 carcinoma cells.

8.1. Material und Methoden8.1. material and methods

8.1.1 RNA-Präparation8.1.1 RNA preparation

Die RNA wird aus subkonfluenten Zellen, die in T150-Gewebskulturflaschen gezüchtet wurden oder aus frisch aufgetauten Gewebskulturen mit Hilfe der von Chirgwin (1979, Biochemistry, 19,5294) beschriebenen Guanidinium-Methode isoliert. Zellen aus vier T150-Flaschen werden in PBS gewaschen, trypsinisiert und erneut in PBS gewaschen. Das Pellet wird in 8 ml 4 M Guanidiniumisothiocyanat-Lösung suspendiert. Die DNA wird beim Durchlauf der Lösung durch eine „18-Gauge"-Nadel verkleinert. Mit der Probe werden 2,4ml einer 5,7 M CsCI-Lösung in einem Beckman-SW41Ti-Becher überschichtet und bei 32000 Upm 20h bei 200C zentrifugiert. Die Pellets werden in 300μΙ 2,5M CsCI resuspendiert, und bei Zimmertemperatur mit 2 Volumina EtOH präzipitiert. Die Pellets werden in 300 μΙ H2O resuspendiert und nach Zugabe von 35 μΙ 3Μ Natriumacetat (pH 5,1) und 800 μΙ EtOH wird RNA bei -70°C präzipitiert. Die Ausfällung wird wiederholt und die RNA kurz getrocknet. Anschließend wird die RNA in ΙΟΟμΙ H2O resuspendiert bei OD26O quantifiziert und bei -700C gelagert.The RNA is isolated from subconfluent cells grown in T150 tissue culture flasks or from freshly thawed tissue cultures using the guanidinium method described by Chirgwin (1979, Biochemistry, 19, 5294). Cells from four T150 bottles are washed in PBS, trypsinized and washed again in PBS. The pellet is suspended in 8 ml of 4 M guanidinium isothiocyanate solution. The DNA is reduced during the passage of the solution through a "18-gauge" needle. With the sample 2.4 ml of a 5.7 M CsCl solution in a Beckman SW41Ti cups are overlaid and at 32,000 rpm for 20 h at 20 0 C. The pellets are resuspended in 300μΙ 2.5M CsCl and precipitated at room temperature with 2 volumes of EtOH The pellets are resuspended in 300μΙ H 2 O and added after addition of 35μΙ 3Μ sodium acetate (pH 5.1) and 800μΙ EtOH RNA is precipitated at -70 ° C. the precipitation is repeated and the dried short RNA. then the RNA is quantitated at OD 26 O and stored at -70 0 C resuspended in H 2 O ΙΟΟμΙ.

8.1.2 „Random Primed "-Markierung mit 32P-TTP8.1.2 "Random primed" label with 32 P-TTP

Spezifische Fragmente für die AR-kodierende Region werden aus „low gel temperature"-Agarose (BioRad) ausgeschnitten und mit 32P-TTP (NEN, 300Ci/mmol) unter Verwendung der „Random primed'-Methode von Feinberg (1983, Anal. Biochem. 137, 266) markiert. Nicht eingebaute Deoxyribunukleoside werden zur Chromatographie über eine 1,5ml Sephadex-50-Säule entfernt. Spezifische Aktivitäten liegen typischerweise im Bereich von 0,5-2,5 x 109cpm^g.Specific fragments for the AR coding region are excised from low gel temperature agarose (BioRad) and probed with 32 P-TTP (NEN, 300 Ci / mmol) using the random primed method of Feinberg (1983, Anal. Biochem., 137, 266.) Unincorporated deoxyribonucleosides are removed for chromatography on a 1.5 ml Sephadex-50 column Specific activities are typically in the range of 0.5-2.5 x 10 9 cpm ^ g.

8.1.3 RNA-GeIe und Northern-Blot-Analyse8.1.3 RNA Gene and Northern Blot Analysis

10 oder 20μ9 der Gesamt-RNA werden auf 1,2% Agarose/Formaldehydgelen für die Northern-Blot-Analyse elektrophoretisiert. Die Agarose/Formaldehyd-Gele werden in4OmM N-Morpholinopropansulfonsäure (MOPS), pH7,0/1 mM EDTA/10mM Natriumacetat/2M deionisiertes Formaldehyd (pH 5,6) in einer IBI VCV-Gelapparatur mit gekühlten Platten vorbereitet. RNA wird im gleichen Puffer mit 50% Formamid bei 650C denaturiert und in 1 x MOPS bei 20 bis 3OmA während 3 bis 5h aufgetrennt. Das Gel wird ЗОМІп. in 10x SSC gespült und auf Hybond-N-Membrane (Amersham) transferiert, UV-vemetzt (1200 μ Joules) prehybridisiert und in 5x SSPE (1 χ SSPE istO,18M NaCI/10mM Natriumphosphat, pH7,7,0,1 mM EDTA), 5x Denhardt's, 0,5% SDS, und 20pg/ml denaturierter Lachs-Sperma-DNA als Carrier hybridisiert. Die Hybridisierungen werden 16h bei 42°C mit 2 x 106cpm/ml 32P-ARBPI durchgeführt. Die Blots werden mehrere Male in 2x SSC mit 0,1 % SDS bei Zimmertemperatur und mit 1x SSC/0,1%SDS bei 65°C gewaschen und auf einen Kodak X-OMAT-FiIm mit zwei Dupont-Lightning Plus-Verstärkerschirmen bei -7O0C aufgelegt. Die Banden werden als (+) eingestuft, wenn sie über Nacht sichtbar sind, als (+/—), wenn sie nach 3 Tagen sichtbar sind und als (+ + ) wenn sie nach 6h detektierbar sind.10 or 20μ9 of the total RNA are electrophoresed on 1.2% agarose / formaldehyde gels for Northern blot analysis. The agarose / formaldehyde gels are prepared in 480 mM N-morpholinopropanesulfonic acid (MOPS), pH 7.0 / 1 mM EDTA / 10 mM sodium acetate / 2M deionized formaldehyde (pH 5.6) in an IBI VCV chilled-plate gelator. RNA is denatured in the same buffer with 50% formamide at 65 0 C and separated in 1 x MOPS at 20 to 3OmA for 3 to 5h. The gel becomes ЗОМІп. rinsed in 10x SSC and transferred to Hybond-N membrane (Amersham), prehybridized UV-crosslinked (1200 μ Joules) and 5x SSPE (1X SSPE is O, 18M NaCl / 10 mM sodium phosphate, pH7, 7.0 mM EDTA ), 5x Denhardt's, 0.5% SDS, and 20pg / ml denatured salmon sperm DNA hybridized as a carrier. Hybridizations are performed at 42 ° C for 16h with 2 x 10 6 cpm / ml 32 P-ARBPI. The blots are washed several times in 2x SSC with 0.1% SDS at room temperature and with 1x SSC / 0.1% SDS at 65 ° C and on a Kodak X-OMAT-FiIm with two Dupont-Lightning Plus intensifying screens at - 7O 0 C launched. The bands are classified as (+) if they are visible overnight, as (+/-) if they are visible after 3 days, and as (+ +) if they are detectable after 6 hours.

8.1.4 cDNA-Klonierung8.1.4 cDNA cloning

RNA wird aus MCF-7-Zellen nach einer 24,40 und 72h-Dauerbehandlung mit 100pg/ml ^-O-Tetradecanoyl-phorboMS-acetat (TPA) isoliert. PoIy(A)+RNA wird aus einzelnen Pools dieser Proben isoliert und als Matrize für die Doppelstrang-cDNA-Synthese wie beschrieben verwendet (Gubler und Hoffman, 1983, Gene 25:263). G-verlängerte cDNA wird in die EcoRI-Schnittstelle von Xgt 10 unter Verwendung der BR 1-Oligonukleotid-Adapter legiert (Rose et al., 1986, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 83:1261-1265).RNA is isolated from MCF-7 cells after a 24.40 and 72h continuous treatment with 100pg / ml of ^ -O-tetradecanoyl-phorboMS acetate (TPA). Poly (A) + RNA is isolated from individual pools of these samples and used as template for double-stranded cDNA synthesis as described (Gubler and Hoffman, 1983, Gene 25: 263). G-extended cDNA is ligated into the EcoRI site of Xgt 10 using the BR 1 oligonucleotide adapters (Rose et al., 1986, Proc Natl Acad. See, USA, 83: 1261-1265).

Im einzelnen werden 5цд PoIy(A)+-RNA aus TPA-behandelten MCF-7-Zetlen hitzedenaturiert und mit 5μg Oligo(dT) unter Verwendung von 100 U reverse Transkriptase in 45 μΙ Reaktionsvolumen behandelt. Die Synthese des zweiten Stranges wird unter Verwendung von 4U RNase H und 115 U E. coli DNA pol I durchgeführt. 10μg T4 DNA-Polymerase werden zur Entfernung der З'-überstehenden Enden unter Erzeugung von glatten Enden verwendet. Die gesamten 6,8μg der Doppelstrang-cDNA werden über eine Sephadex G 50-Säule nach Größe getrennt. Es werden cDNAs größer 500bp ausgewählt. Anschließend werden 150ng cDNA unter Verwendung der terminalen Deoxynukleotidyltransferase durch dG-Tailing verlängert. Die dG-tailed cDNA wird mit der EcoRI-Schnittstelle von Xgt 10 unter Verwendung des BR 1-Adapters (AATTCCCCCCCCCCCC) ligiert. Die ligierte DNA wird in vitro verpackt (Grosveld et. al., 1981, Gene 13:227-237) und auf E. CoIi C600 rK~ mK hf I mit einer Effektivität von 106-Rekombinanten^gcDNA ausplattiert. Es werden doppelte Nitrocellulose-Filterabdrücke von 2,5 χ 105-Rekombinanten angefertigt und die Filter werden mit l32P]-markierten „best guess"-und degenerierten Olionukleotidsonden (Tabelle VII, unten) gescreent. Die Sonden sind aus der AR-Primärsequenz abgeleitet, die durch den automatisierten Edman-Abbau von AR nach N-Glykanasebehandlung, Reduktion und S-pyridyl-ethyliertes AR erhalten wurde (Abschnitt 6, oben).Specifically, 5 μl of poly (A) + RNA are heat denatured from TPA-treated MCF-7 cells and treated with 5 μg oligo (dT) using 100 U reverse transcriptase in 45 μΙ reaction volume. The synthesis of the second strand is performed using 4U RNase H and 115 U E. coli DNA pol I. 10 μg of T4 DNA polymerase are used to remove the З 'protruding ends to produce blunt ends. The entire 6.8 μg of double-stranded cDNA are segregated on a Sephadex G 50 column. It selects cDNAs greater than 500bp. Subsequently, 150ng cDNA is extended by dG tailing using the terminal deoxynucleotidyltransferase. The dG-tailed cDNA is ligated to the EcoRI site of Xgt 10 using the BR 1 adapter (AATTCCCCCCCCCCCC). The ligated DNA is packaged in vitro (Grosveld et al., 1981, Gene 13: 227-237) and plated on E. coli C600 rK ~ mK hf I with an efficacy of 10 6 recombinant gcDNA. Double nitrocellulose filterprints of 2.5χ 10 5 recombinants are made and the filters are screened with l 32 P] -labeled "best guess" and degenerate oligonucleotide probes (Table VII, below). Derived from the automated Edman degradation of AR after N-glycanase treatment, reduction and S-pyridyl-ethylated AR (Section 6, supra).

Sequenzsequence CC Ee KK KK NN CC KK QQ YY CC QQ II Ee Ee (Y)(Y) FF QQ NN FF CC LangeLong Sondeprobe ACAACA CTTCTT TTCTTC TTTTTT TTGTTG ACAACA TTTTTT GTTGTT ATAATA ACGACG GTTGTT TAATAA CTTCTT CTTCTT AT 5'AT 5 ' AAGAAG GTCGTC TTGTTG AAGAAG ACGACG Degenerationdegeneration DegeneriertDegenerate GG CC II CC HH GG CC CC GG Ee CC CC CC 3'3 ' TAGDAY CC GTAGTA CTCCTC (H)(H) ARD41ARD41 (Y)(Y) ACAACA II PP HH NN AA GT5'GT5 ' VV TT CC KK CC 2020 AGAG GG TAATAA GGTGGT GTAGTA TTATTA CGACGA CACCAC TGGTGG ACGACG TTCTTC ACGACG (64fach)(64-fold) 3'3 ' QQ QQ GG YY CC (K)(K) RR CC GG (E)(E) ARD58ARD58 GTCGTC GTCGTC CCGCCG ATGATG ACGACG TT 5'TT 5 ' Ee GCCGCC ACAACA CCGCCG CT 5'CT 5 ' 2020 VV VV Ee PP LL Ee CTCCTC KK TT Ee SS Ee (32fach)(32x) Best GuessBest Guess CACCAC CACCAC CTCCTC GGGGGG GACGAC CTCCTC TTCTTC TGTTGT CTCCTC AGGAGG GTCGTC 3'3 ' NN TT Ee DD FF GG (R)(R) ARK31ARK31 TTGTTG TGGTGG CTCCTC CTCCTC AAAAAA CCGCCG AA TGTG 5353 KK PP QQ CGACGA TTCTTC GGGGGG GTCGTC Ee 3'3 ' SS KK PP CTCCTC ARK41ARK41 AGAAGA TTCTTC GGGGGG DD 6767 CTGCTG KK 3'3 ' TTGTTG ARNTARNT 5959

Die Restriktionsanalyse ergibt eine geringe Anzahl von Schnittstellen in den cDNA-lnserts von pAR1, mit einer Schnittstelle von Bsml, EcoRV, Hgal, Nael, Pvull, Smal und Sstl und zwei Schnittstellen für Sspl. Keine Verdauung innerhalb des Inserts erfolgt mit BamHI, CIaI, EcoRI, Hindill, Kpnl, Pstl, Pvul, Sphl, Stul, und Xbal. Ein 170bp großes Bsml-PvUII-Fragment wird isoliert und als Sonde für eine zweite cDNA-Genbank von 100000 Rekombinanten verwendet, die wie oben beschrieben hergestellt wird. Man identifiziert 13 positive Klone mit Inserts in einem größeren Bereich von 300bp bis 1,3 kb, wobei sechs Inserts größer als 1 kb sind und fünf Inserts eine einzelne Sstl-Schnittstelle aufweisen, von denen man weiß, daß sie innerhalb eines 100-bp-Fragmentes am 5'-EndevonpAR1 liegt. Vier der fünf Inserts (pAR3,pAR 5, pAR9,pAR 13) werden zur weiteren Restriktions-und Sequenzanalyse subkloniert. Sämtliche dieser Klone weisen identische Restriktionsmuster auf der Basis von Bsml, EcoRV, Pvull, Sstl und Smal auf, mit Ausnahme von pAR9, das am З'-Ende um 100bp verkürzt ist und von dem man später fand, daß es von einer As-Folge ausgeht, die möglicherweise für ein Priming mit Oligo(dT) geeignet ist.Restriction analysis reveals a small number of cleavage sites in the cDNA inserts of pAR1, with an interface of Bsml, EcoRV, Hgal, Nael, Pvull, SmaI and SstI and two Sspl sites. No digestion within the insert occurs with BamHI, CIaI, EcoRI, HindIII, KpnI, PstI, Pvul, Sphl, Stul, and XbaI. A 170 bp BspI-PvUII fragment is isolated and used as a probe for a second cDNA library of 100,000 recombinants prepared as described above. One identifies 13 positive clones with inserts in a wider range from 300bp to 1.3kb, with six inserts larger than 1kb and five inserts having a single Sstl interface known to be within a 100bp Fragment at the 5 'end of pAR1. Four of the five inserts (pAR3, pAR5, pAR9, pAR13) are subcloned for further restriction and sequence analysis. All of these clones have identical restriction patterns based on Bsml, EcoRV, Pvull, Sstl, and SmaI except for pAR9, which is shortened by 100bp at the З 'end and later found to be of an As sequence possibly suitable for priming with oligo (dT).

8.2 Nukleotidsequenz-Analyse von AR-cDNA-Klonen8.2 Nucleotide sequence analysis of AR cDNA clones

Exakte Oligonukleotid-Primer werden zur Sequenzierung beider Stränge des 1,230bp großen pAR 1-Klons unter Verwendung der Dideoxy-Kettenabbruch-Methode verwendet (Sanger et al., 1977, Proc. Natl., Acad. Sei. USA, 74: 5463-5467). Die gesamte Nukleotidsequenz sowie die davon abgeleitete Aminosäuresequenz des Klons pAR 1 ist in Fig. 16 angegeben. Ein offener Leserahmen von 965 bp beginnt beim Nukleotid Nr. 1. Das erste AUG liegt bei Position 210, stimmt aber nicht mit dem optimalen Kozak-Konsensus für Translationsstartbereiche überein (Kozak, 1984, Nucleic Acids Research 12: 857-872; Kozak, 1986, Cell 44: 283-292), da ein Purin an der Position -3 fehlt. Solche AUG-Tripletts können jedoch als Initiator-Kodon dienen (wie Kozak für etwa 3% der untersuchten Informationen gefunden hat; möglicherweise ist auch von Wichtigkeit das Vorliegen eines Adenosins auf Position —1 bei all diesen „weniger bevorzugten" AUGs und in der mRNA von AR. Obwohl ein zweites Methionin beim Nukleotid 378 vorliegt und mit der Initiator-Konsensussequenz übereinstimmt, nimmt man an, daß das erste AUG der eigentliche Translationsstartpunkt ist, da auf diesen eine vorhergesagte 19-Aminosäure-Sequenz folgt, die überwiegend aus hydrophoben Resten besteht, welche von 3 Prolinen unterbrochen wird, wastypisch füreine Signalpeptidsequenz ist (Heijne, 1983, J. Biochem. 133:17-21).Exact oligonucleotide primers are used to sequencing both strands of the 1,230 bp pAR 1 clone using the dideoxy chain termination method (Sanger et al., 1977, Proc. Natl., Acad. Sci. USA, 74: 5463-5467 ). The entire nucleotide sequence and the deduced amino acid sequence of the clone pAR 1 is shown in FIG. 16. An open reading frame of 965 bp starts at nucleotide # 1. The first AUG is at position 210, but does not match the optimal Kozak consensus for translation start regions (Kozak, 1984, Nucleic Acids Research 12: 857-872, Kozak, 1986 , Cell 44: 283-292) because a purine is missing at position -3. However, such AUG triplets may serve as the initiator codon (as Kozak has found for about 3% of the information studied, possibly also important is the presence of adenosine at position -1 in all of these "less preferred" AUGs and in the mRNA of Although a second methionine is present at nucleotide 378 and is consistent with the initiator consensus sequence, it is believed that the first AUG is the translation start point proper since it is followed by a predicted 19 amino acid sequence consisting predominantly of hydrophobic residues. which is interrupted by 3 prolines, which is typical of a signal peptide sequence (Heijne, 1983, J. Biochem., 133: 17-21).

Der längste offene Leserahmen, beginnend mit einem Methionin, kodiert für ein 252-Aminosäuren-Polypeptid, und erhält das 19-Reste lange Signalpeptid. Die kodierte Sequenz folgt einer 5'-untranslatierten Sequenz mit 209 Nukleotiden. Auf die kodierende Sequenz folgt das Translationstoppsignal (TAA) und die З'-untranslatierte Sequenz mit 262 Nukleotiden. Eine potentielle Poly(A)-Additionssignalsequenz (AATAA) ist 64 Nukleotide upstream (in 5'-Richtung) von einer Folge von 15 Adenylatresten zu finden, die wahrscheinlich den PoIy(A)-TaU darstellt. Die З'-untranslatierte Region von AR enthält vier Kopien der Sequenz ATTTTA, die auch in bestimmten Lymphokines Cytokinen und Protooncogenen zu finden ist. In GM-CSF mediatisiert diese Sequenz die Destabilisierung und den Abbau der RNA (Shaw, 1986, Cell 46: 659-667). Eine Konservierung dieser Einheit in funktionell ähnlichen Molekülen weist darauf hin, daß AR auch zu dieser Klasse von Lymphokinen verwandt ist. Die cDNA-Sequenz bestätigt die Peptidsequenz von maturiertem AR (Abschnitt 6, oben) mit Ausnahme von Aminosäure 113 (Fig. 15), die durch Proteinsequenzierung als Asparaginsäure (D) bestimmt wird. Aus den cDNA-Klonen wird hierfür ein Asparagin (AAT=N) abgeleitet. Von fünf untersuchten cDNAs befanden sich sämtliche 5'-Enden innerhalb der ersten 25bp der pAR1-Sequenz.The longest open reading frame, starting with a methionine, encodes a 252 amino acid polypeptide and receives the 19-residue signal peptide. The encoded sequence follows a 5'-untranslated sequence of 209 nucleotides. The coding sequence is followed by the translation stop signal (TAA) and the З'-untranslated sequence of 262 nucleotides. A potential poly (A) addition signal sequence (AATAA) is found 64 nucleotides upstream (in the 5 'direction) of a series of 15 adenylate residues, which is likely to represent the poly (A) -TaU. The З'-untranslated region of AR contains four copies of the sequence ATTTTA, which is also found in certain lymphokines cytokines and proto-oncogenes. In GM-CSF, this sequence mediates destabilization and degradation of the RNA (Shaw, 1986, Cell 46: 659-667). Conservation of this moiety in functionally similar molecules indicates that AR is also related to this class of lymphokines. The cDNA sequence confirms the mature AR peptide sequence (Section 6, supra) with the exception of amino acid 113 (Figure 15), which is determined by protein sequencing as aspartic acid (D). An asparagine (AAT = N) is derived from the cDNA clones for this purpose. Of five cDNAs examined, all 5 'ends were within the first 25 bp of the pAR1 sequence.

Ein Vergleich der cDNA-Sequenz mit den „best guess"-Sonden ergibt eine Gesamthomologie von 74% (ARK41) und 77% (ARK31). Keine der Proben zeigte bei mehr als 8 aufeinanderfolgenden Basenpaaren eine Übereinstimmung, aber 50 von 67 Nukleotiden von ARK41 ergaben ein detektierbares Signal unter Bedingungen sehr niedriger Stringence. Die Kodonverwendung in der AR-mRNA-Sequenz unterscheidet sich beträchtlich von den Verwendungshäufigkeiten nach den Angaben von Lathe (Lathe, 1985, J. Mol. Biol. 183:1-12). Dies erklärt, warum in diesem Fall die degenerierten Oligonukleotide stärkere Signale ergaben. Aus den cDNA- und Protein-Sequenzen werden zwei Proteine mit einem Molekulargewicht von 9772 bzw. 9173 für die beiden Formen von maturiertem AR auf der Basis der cDNA-Sequenz (Fig. 16 und der Proteinsequenz (Abschnitt 6.7.9) abgeleitet. Das Hydropathie-Profil des AR-Prekursors ist in Fig. 11D angegeben.A comparison of the cDNA sequence with the best guess probes revealed a total homology of 74% (ARK41) and 77% (ARK31) .No of the samples matched at more than 8 consecutive base pairs, but 50 out of 67 nucleotides from ARK41 revealed a detectable signal under conditions of very low stringence The codon usage in the AR mRNA sequence differs considerably from the frequencies of use as reported by Lathe (Lathe, 1985, J. Mol. Biol. 183: 1-12) In this case, the degenerate oligonucleotides gave stronger signals: From the cDNA and protein sequences, two proteins with a molecular weight of 9772 and 9173 respectively for the two forms of mature AR on the basis of the cDNA sequence (Figs The hydropathic profile of the AR precursor is given in Figure 11D.

Der AR-Prekursor weist drei potentielle N-Glykosilierungsstellen auf, wobei sich eine in der N-terminalen Domäne (Position 30 in Fig. 16) und zwei in der hydrophilen Region des maturierten AR (Positionen 113 und 119) befinden. Man weiß, daß die Glykosilierung 10 bis 12 kd zum Molekulargewicht von maturiertem AR beiträgt und wahrscheinlich durch Kohlenhydrataddition an eine oder an beide dieser Positionen in der hydrophilen Domäne verursacht wird.The AR precursor has three potential N-glycosylation sites, one in the N-terminal domain (position 30 in Figure 16) and two in the hydrophilic region of the mature AR (positions 113 and 119). It is known that glycosylation contributes 10 to 12 kd to the molecular weight of mature AR and is probably caused by carbohydrate addition to one or both of these positions in the hydrophilic domain.

Die N-terminale Serin-reiche Domäne des AR-Prekursors (Fig. 15) enthält drei potentielle Tyrosinsulfatierungsstellen bei Y81, Y83, Y87 aufgrund der Anwesenheit saurer Reste, turn-induzierender Aminosäuren und dem Fehlen von Resten, die zu einer sterischen Hinderung beitragen könnten (Huttner, 1987, TIBS 12: 301-303). Die meisten Tyrosin-sulfatierten Proteine sind sekretorische Proteine. Man vermutet, daß Modifikationen durch Tyrosinsulfatierung bei der Aktivierung, dem Transport oder der proteolytischen Prozessierung der Prekursorproteine beteiligt sind. Die Serin-reiche Domäne von AR kann ebenso O-verbrückte Kohlenhydratketten aufgrund der großen Anzahl von Serin/Threonin-Resten (23 von 81) in diesen Bereich des Moleküls enthalten, welche Verbrückungsstellen hierfür darstellen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß O-glykosilierte Formen eines anderen Mitglieds der TGF-Familie, dem TGF-a, nachgewiesen wurden (Ignotz et al., 1986, PNAS, 83,6307-6311). Keiner der Serinreste im AR-Prekursor stimmt mit der Konsensussequenz für die cAMP-abhängige Kinasephosphorlierungsstellen überein (Grima et al., 1985, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 82:617-621). Außerdem besitzt keiner der Tyrosinreste ähnliche flankierende Sequenzen, wie bekannte Phosphotyrosinreste.The N-terminal serine-rich domain of the AR precursor (Figure 15) contains three potential tyrosine sulfation sites at Y 81 , Y 83 , Y 87 due to the presence of acidic residues, turn-inducing amino acids, and the absence of steric steric residues Huttner, 1987, TIBS 12: 301-303). Most tyrosine-sulfated proteins are secretory proteins. It is believed that modifications by tyrosine sulfation are involved in the activation, transport, or proteolytic processing of the precursor proteins. The serine-rich domain of AR may also contain O-bridged carbohydrate chains due to the large number of serine / threonine residues (23 out of 81) in this region of the molecule, which are bridging sites for this. In this regard, it should be noted that O-glycosylated forms of another member of the TGF family, TGF-a, have been detected (Ignotz et al., 1986, PNAS, 83, 6307-6311). None of the serine residues in the AR precursor are consistent with the consensus sequence for the cAMP-dependent kinase phosphorylation sites (Grima et al., 1985, Proc Natl Acad., See, USA, 82: 617-621). In addition, none of the tyrosine residues has flanking sequences similar to known phosphotyrosine residues.

Die hydrophile Domäne des maturierten AR-Proteins besteht aus einer Vielzahl positiv geladener Aminosäuren (16 von 37 Resten sind Lysin oder Arginin-Reste) einschließlich zweier aufeinanderfolgender Bereiche von 4 bis 5 basischen, geladenen Resten. Das Kern-„targeting"-Signal des SV40 large T-Antigens weist Ähnlichkeiten mit dieser AR-Region auf und enthält eine charakteristische KKKRK-Sequenz, wobei kleine Aminosäuren (Glycin, Alanin, Prolin) vorausgestellt sind, die möglicherweise die Bildung einer a-helikalen Struktur ermöglichen (Burglin et al., 1987, EMBO 6: 2617-2625, Dingwall et al., 1987, EMBO 6: 69-74). Durch Mutationsanalyse werden vier aufeinanderfolgende basische Reste als dominierendes Merkmal der SV40-Kern-Lokalisierungssequenz bestimmt (Lanford, 1984, Cell, 37,801-813). Andere Kern-Proteine mit ähnlichen Abschnitten aus basischen Aminosäuren, die möglicherweise bei Kern-Targetingvorgängen eine Rolle spielen, umfassen Nukleoplasmin, Polyomavirus large T, Histone und nvmyc. Eine Fusion verschiedener Kern-Signalsequenzen an die Gene für Hühner-Pyruvatkinease, Albumin, Immunoglobulin, Ferritin und ß-Galactosidase führen zu einer Lokalisierung dieser ansonsten cytoplasmatischen Proteine am Kern (Moreland, 1987, Mol. Cell. Biol. 7: 4048-4057). Ob die hydrophilen Sequenzen in AR bei einem Kern-Targeting dieses Wachstumsmodulators beteiligt sind, wurde nicht überprüft. Durch die Fähigkeit von AR, an DNA spezifisch zu binden, wird jedoch eine funktionell Rolle von AR im Kern angedeutet. Hierbei kann AR die DNA-Synthese, den Zellcyclus oder eine Vielzahl anderer Kernvorgänge regulieren.The hydrophilic domain of the mature AR protein consists of a variety of positively charged amino acids (16 of 37 residues are lysine or arginine residues) including two consecutive regions of 4 to 5 basic charged residues. The SV40 large T antigen core targeting signal is similar to this AR region and contains a characteristic KKKRK sequence, with small amino acids (glycine, alanine, proline) possibly precedent for the formation of an helical structure (Burglin et al., 1987, EMBO 6: 2617-2625, Dingwall et al., 1987, EMBO 6: 69-74). Mutational analysis identifies four consecutive basic residues as the dominant feature of the SV40 core localization sequence (Lanford, 1984, Cell, 37, 801-813) Other nuclear proteins with similar portions of basic amino acids that may be involved in nuclear targeting include nucleoplasm, polyomavirus large T, histones, and nvmyc A fusion of several nuclear signal sequences to the genes for chicken pyruvate kinease, albumin, immunoglobulin, ferritin and β-galactosidase lead to a localization of these otherwise cytoplasmic proteins on the nucleus (Moreland, 1987, Mol. Cell. Biol. 7: 4048-4057). Whether the hydrophilic sequences in AR participate in nuclear targeting of this growth modulator has not been verified. However, the ability of AR to specifically bind to DNA suggests a functional role for AR at the core. Here, AR can regulate DNA synthesis, the cell cycle, or a variety of other nuclear processes.

Der TGF-a-Prekursor enthält eine Vielzahl von Cysteinen in der C-terminalen cytoplasmatischen Domäne, wobei sich an einige dieser Reste Palmitat kovalent anlagert (Bringman, 1987, Cell, 48,429-440). Im Gegensatz hierzu fehlen dem AR-Prekursor jegliche Cysteinreste in der cytoplasmatischen Domäne und es ist anzunehmen, daß der Prekursor keine Palmitatreste enthält. Obwohl die biologische Funktion der Palmitatanlagerung unbekannt ist, stellt dies einen weiteren Unterschied zwischen AR und anderen Mitglieder der EGF-Oberfamilie dar.The TGF-α precursor contains a variety of cysteines in the C-terminal cytoplasmic domain, with some of these residues covalently attached to palmitate (Bringman, 1987, Cell, 48, 429-440). In contrast, the AR precursor lacks any cysteine residues in the cytoplasmic domain, and it is believed that the precursor contains no palmitate residues. Although the biological function of palmitate attachment is unknown, this is another difference between AR and other members of the EGF superfamily.

8.3 Zelluläre Quellen für Amphiregulin-Synthese8.3 Cellular sources of amphiregulin synthesis

Eine Northern-Blot-Analyse (Thomas, 1980, PNAS, 77,5201) unter Verwendung von a32P-markierten AR-cDNA-Fragmenten zeigt die Hybridisierung einer einzigen 1,4Kb-großen RNA-Spezies in einer Vielzahl von normalen Humangewebszellinien und Tumorzellinien. Eine einzelne Bande ist in Northern-Blots zu finden, wenn man entweder AREB1 (ein 480bp BstEII-Pvull-Fragment von pAR 1, das die gesamte kodierende Region von matuierten AR und einen Teil des N-terminalen Prekursors und der Transmembrandomänen enthält) oder AR 170 (ein 170bp Bsml-Pvull-Fragment von pAR1, das lediglich die C-terminale Hälfte von maturierten AR enthält) als markierte Sonden verwendet. Die Ergebnisse in Tabelle IX unten zeigen, daß eine geringe Expression (+) von AR-RNA in normalem adulten Lungengewebe und Pankreasgewebe zu finden ist. Eine niedrigere, gerade noch nachweisbare Expression (+/—) ist in normalem Nieren-, Leber- und Gehirn-Gewebe nachzuweisen.Northern blot analysis (Thomas, 1980, PNAS, 77, 5201) using a 32 P-labeled AR cDNA fragments shows hybridization of a single 1.4 Kb RNA species in a variety of normal human tissue cell lines and tumor cell lines. A single band is found in Northern blots when either AREB1 (a 480bp BstEII Pvull fragment of pAR 1 containing the entire coding region of maternally-derived AR and a portion of the N-terminal precursor and transmembrane domains) or AR 170 (a 170bp bsml Pvull fragment from pAR1 containing only the C-terminal half of mature AR) as labeled probes. The results in Table IX below show that low expression (+) of AR RNA is found in normal adult lung tissue and pancreatic tissue. A lower, just detectable expression (+/-) can be detected in normal kidney, liver and brain tissue.

Tabelle IXTable IX

Normales Humangewebe ARRNANormal human tissue ARRNA

Lunge +Lung +

Leber +/-Liver +/-

Pankreas +Pancreas +

Niere +/-MilzKidney +/- spleen

Gehirn +/-Brain +/-

Plazenta -Placenta -

Darm, fötal -Intestine, fetal -

Da AR ursprünglich ausTPA-behandelten MCF-7-Zellen isoliert wird, ist die Bestimmung des zeitlichen Verlaufes der TPA-Induktion von AR-RNA in diesen Zellen von Interesse. MCF-7-Zellen werden 0,1,3,6,18,24 und 48 h mit TPAbehandelt, die gesamte RNA wird isoliert und Юцд werden je Spur auf einen 1,2-%-Formaldehydagarose-Gel aufgetrennt, auf Nylonmembrane übertragen und mit einer ARBP1-Sonde gescreent, welche mit der gesamten kodierenden Region von maturiertem AR komplementär ist. Eine eindrucksvolle Zunahme der 1,4 kb AR-RNA-Spezies ist bereits 1 h nach der TPA-Behandlung zu beobachten, wobei maximale Werte zwischen 18 und 24h erreicht werden. Anschließende Northern-Blots unter Verwendung einer 32P-ARBP1 -Sonde zeigen eineTPA-Stimulierung der AR-RNA-Synthese in anderen Brustkrebszellinien, wobei allerdings die Maximalwerte niemals die hohen Werte der TPA-induzierten MCF-7-Zellen erreichen.Since AR is originally isolated from TPA-treated MCF-7 cells, the determination of the time course of TPA induction of AR RNA in these cells is of interest. MCF-7 cells are treated with TPA for 0,1,3,6,18,24 and 48 h, the total RNA is isolated and each lane is separated on a 1.2% formaldehyde-agarose gel, transferred to nylon membranes and screened with an ARBP1 probe which is complementary to the entire coding region of mature AR. An impressive increase in the 1.4 kb AR RNA species can be observed as early as 1 h after TPA treatment, reaching maximum values between 18 and 24 h. Subsequent Northern blots using a 32 P-ARBP1 probe demonstrate TPA stimulation of AR-RNA synthesis in other breast cancer cell lines, however, peak values never reach the high levels of TPA-induced MCF-7 cells.

Man untersucht eine Reihe von Tumorzellinien auf deren AR-RNA-Gehalt sowohl vor als auch 24h nach einer TPA-Induktion. Die Ergebnisse sind in Tabelle X zusammengefaßt. Mit wenigen Ausnahmen sind TPA-behandelte Human-Brustkrebszellinien die einzigen Quellen für nachweisbare Mengen von AR-RNA. Eine solche Ausnahme ist Caki-1, eine Human-clear-cell-Nierenkarzinomzellinie, die große Mengen von AR-RNA exprimiert, welche mit den nachgewiesenen Mengen in den TPA-induzierten MCF-7-Zellen vergleichbar sind. Alle überprüften TPA-behandelten Brustkarzinomzellinien zeigen eine AR-spezifische Hybridisierung.A number of tumor cell lines are examined for their AR RNA content both before and 24 h after TPA induction. The results are summarized in Table X. With few exceptions, TPA-treated human breast cancer cell lines are the only sources of detectable levels of AR RNA. One such exception is Caki-1, a human clear cell renal carcinoma cell line that expresses high levels of AR RNA, which are comparable to the levels detected in the TPA-induced MCF-7 cells. All reviewed TPA-treated breast carcinoma cell lines show AR-specific hybridization.

AR besitzt offensichtlich eine funktionell Rolle in adulter Lunge, Pankreas, Niere, Leber und Gehirn, und ist möglicherweise in eine Vielzahl von Vorgängen, wie Wundheilung, Gewebsregenerierung und Erhaltung neuronaler Zellen beteiligt.AR apparently has a functional role in the adult lung, pancreas, kidney, liver, and brain, and may be involved in a variety of processes, such as wound healing, tissue repair, and maintenance of neuronal cells.

Tabelle XTable X

Human-Zellinie Ursprung AR-RNA-GehaltHuman cell line origin AR RNA content

nicht-induziert TPA-induziertnon-induced TPA-induced

MCF-7(HTB22) BrustadenokarzinomMCF-7 (HTB22) breast adenocarcinoma

HBL-IOO(HTB 124) Brust,normalHBL-IOO (HTB 124) chest, normal

BT-474 (НТВ 20) Brust-DuctalkarzinomBT-474 (НТВ 20) breast ductal carcinoma

MDA-MB-157(HTB24) Brust-MedullakarzinomMDA-MB-157 (HTB24) Breast medullary carcinoma

MDA-MB-361 (НТВ 27) Brust-AdenokarzinomMDA-MB-361 (НТВ 27) Breast adenocarcinoma

SK-BR-3(HTB30) Gehirn-MetastaseSK-BR-3 (HTB30) brain metastasis

BT-476 Brust-AdenokarzinomBT-476 breast adenocarcinoma

JEG-3(HTB36) BrustkarzinomJEG-3 (HTB36) breast carcinoma

Caki-1 (НТВ 46) ChoriokarzinomCaki-1 (НТВ 46) choriocarcinoma

SK-HEP-KHTB 52) Nieren-Clear-Cell-KarzinomSK-HEP-KHTB 52) Kidney Clear Cell Carcinoma

G-401 (CRL 1441) Haut-MetastaseG-401 (CRL 1441) Skin Metastasis

HEPM (CRL 1486) Leber-Adenokarzinom - +/-HEPM (CRL 1486) Liver adenocarcinoma - +/-

A-431 (CRL 1555) Embryonal-Palatinal-MesenchymA-431 (CRL 1555) Embryonic palatal mesenchyme

HBL-299 (CCL 137) Epidermoid-Karzinom - -HBL-299 (CCL 137) epidermoid carcinoma - -

HUF Vorhautfibroblast - +/-HUF foreskin fibroblast - +/-

9. Beispiel: Genomische Klonierung und Analyse des Amphiregulin-GensExample 9: Genomic cloning and analysis of the amphiregulin gene

Das folgende Beispiel beschreibt die genomische Klonierung des Human-Amphiregulin-Gens, dessen Struktur und Intron/Exon-Organisation. Funktionelle und evolutionäre Verbindungen in bezug auf die EGF-Oberfamilie von Wachstumsfaktoren werden ebenfalls diskutiert.The following example describes the genomic cloning of the human amphiregulin gene, its structure and intron / exon organization. Functional and evolutionary links to the EGF superfamily of growth factors are also discussed.

9.1 Material und Methoden9.1 Material and Methods

9.1.1 Southern-Blot-Hybridisierungen9.1.1 Southern blot hybridizations

Die gesamte genomische DNA wird aus subkonfluenten Zellen in T150-Gewebskulturflaschen isoliert (Maniats, 1982, In Molecular Cloning: A Laboratory Manual). 20цд DNA werden mit den angegebenen Restriktionsenzymen verdaut, auf einem 0,8-%-Agarosegel elektrophoretisiert und auf Hybond-N (Amersham) mit 2Ox SCC-Bottom-Puffer (Southern, 1975, J. Mol. Bio., 98,503-517) geblottet. Die DNA wird unter Einwirkung von kurzwelligem UV (1200pJoules) gebunden. Die Filter werden bei 65°C über Nacht im Hybridisierungs-Puffer hybridisiert, der 2 χ 10еcpm des 32P-markierten AR-spezifischen Fragmentes pro ml enthält (6x SSC, 5x Denhardts Lösung, 0,5% SDS und 20 цд/ті gescherte denaturierte Lachssperma-DNA). Die Sonden werden bis zu einer spezifischen Aktivität von 5 bis 25 χ 108cpm/pg „Random prime" markiert. Die Filter werden bei 65°Cin 1x SSC ausgiebig gewaschen und über Nacht bei — 700C autoradiographiert.Total genomic DNA is isolated from subconfluent cells in T150 tissue culture flasks (Maniats, 1982, In Molecular Cloning: A Laboratory Manual). 20,000 of DNA are digested with the indicated restriction enzymes, electrophoresed on a 0.8% agarose gel, and hybridized on Hybond-N (Amersham) with 2 × SCC bottoms buffer (Southern, 1975, J. Mol. Bio., 98, 503-517). blotted. The DNA is bound under the action of short-wave UV (1200pJoules). The filters are hybridized at 65 ° C overnight in hybridization buffer containing 2 χ 10 е cpm of 32 P-labeled AR-specific fragment per ml (6x SSC, 5x Denhardt's solution, 0.5% SDS and 20 цд / ті sheared denatured salmon sperm DNA). The probes are up to a specific activity 5-25 χ 10 8 cpm / pg "Random prime" marks the filters are washed extensively at 65 ° C in 1x SSC and incubated overnight at -. 70 0 C autoradiographed.

9.1.2 Konstruktion der genomischen Genbank9.1.2 Construction of genomic library

Der Bacteriophage lambda L41,7 wird als Klonierungsvektor ausgewählt und die phosphatase-behandelten Arme werden nach Verdauung mit BamHI, EcoRI und Hindill hergestellt. Hochmolekulare DNA aus MCF-7-Zellen wird mit Hindlll verdaut, auf 0,8%iger „Low gel temperature"-Agarose (BioRad) elektrophoretisiert und nach Größe fraktioniert. Die mit dem gewünschten Restriktionsfragment maximal angereicherte Agarose-Fraktion wird bei 65°C geschmolzen und die DNA daraus mit Phenol und NaOAc extrahiert. Anschließend erfolgt eine Ethanol-Präzipitation und eine Resuspension auf 25-100цд/тІ. Die Genbank-Konstruktionen bestehen aus einer Ligierung (über Nacht bei 14°C)von 100ng Lambda L47,1 -Armen und 40 ng extrahierter und nach Größe fraktionierter DNA einem Reaktionsvolumen von 5μΙ in Anwesenheit von T4 DNA-Ligase (Biolabs). Rekombinante Phagen werden in vitro mit Extrakten aus den E. Coli-Stämmen BHB 2688 N 205 recA" (lambda imm434-clts b 2 red 3 Eam4 Sam 7) und BHB2690 N202 recA" (lambda imm434 clts Ь2 red3 Dam 15 Sam7) verpackt (Grosveld, 1981, Gene, 13,227-223). Die Genbanken werden auf E. CoIi LE 392 bestimmt. Genomische Klone werden mit den AR-spezifischen Sonden durch In-situ-Plaque-Hybridisierung gescreent (Benton, 1987, Science 196,180-182) und man isoliert die DNA aus den Plaque-gereinigten positiven Klonen (Huynh, 1985, In DNA cloning techniques: a practical approach, D.Glover, Hrsg. [Oxford: IRL Press], S.49-78). Man schneidet die Hindlll-lnserts aus und subkloniert diese in pEMBL 18 zur Restriktionsanalyse und zur Vermehrung.The bacteriophage lambda L41,7 is selected as a cloning vector and the phosphatase-treated arms are prepared after digestion with BamHI, EcoRI and HindIII. High molecular weight DNA from MCF-7 cells is digested with HindIII, electrophoresed on 0.8% low gel temperature agarose (BioRad) and fractionated by size, the agarose fraction maximally enriched with the desired restriction fragment being at 65 ° C The mixture is then melted and the DNA extracted therefrom with phenol and NaOAc, followed by ethanol precipitation and resuspension to 25-100 Kd / L The Genbank constructions consist of a ligation (overnight at 14 C) of 100ng Lambda L47.1 Armen and 40 ng of extracted and size-fractionated DNA in a reaction volume of 5μΙ in the presence of T4 DNA ligase (Biolabs) Recombinant phages are in vitro with extracts from the E. coli strains BHB 2688 N 205 recA "(lambda imm 434 - clats b 2 red 3 Eam4 Sam 7) and BHB2690 N202 recA "(lambda imm 434 clts Ь2 red3 dam 15 Sam7) (Grosveld, 1981, Gene, 13, 227-223). Genetic libraries are determined for E. coli LE 392. Genomic Clones are with de n AR-specific probes are screened by in situ plaque hybridization (Benton, 1987, Science 196, 180-182) and the DNA isolated from the plaque-purified positive clones (Huynh, 1985, In DNA cloning techniques: a practical approach, D. Glover, eds. [Oxford: IRL Press], p.49-78). Cut out the HindIII inserts and subclone them in pEMBL 18 for restriction analysis and propagation.

9.1.3 Primer-Extension-Test9.1.3 Primer Extension Test

Man isoliert RNA aus MCF-7-Zellen wie in Abschnitt 8 beschrieben. Synthetische Oligonukleotide, welche mit den Nukleotiden 40 bis 60 (ARAP) und 76 bis 97 (ARCP) in der AR-cDNA-Sequenz komplementär sind, werden mit Hilfe der T4-Polynukleotidkinase bis zu einer spezifischen Aktivität von 2 bis 5 x 108срт/цд32Р-епатагкіеП. 1 Mio. cpm des markierten Oligonukleotids werdenIsolate RNA from MCF-7 cells as described in Section 8. Synthetic oligonucleotides which are complementary to nucleotides 40 to 60 (ARAP) and 76 to 97 (ARCP) in the AR cDNA sequence are amplified by T4 polynucleotide kinase to a specific activity of 2 to 5 x 10 8 s / цд 32 Р-епатагкіеП. 1 million cpm of the labeled oligonucleotide

als Primer für die 1-Strang-cDNA-Synthese mit 50 цд MCF-7-RNA wie in Abschnitt 8.1.4 beschrieben, verwendet. Das Produkt wird mit RNase A behandelt, mit Phenol und Chloroform extrahiert, mit Ethanol präzipitiert in 80% Formamid bei 100°C 5 Min. denaturiert und durch Elektrophorese auf einem Standard 8% Polyacrylamid-7M-Harnstoff Sequenziergel analysiert.as a primer for 1-strand cDNA synthesis with 50 cc of MCF-7 RNA as described in Section 8.1.4. The product is treated with RNase A, extracted with phenol and chloroform, ethanol precipitated in 80% formamide denatured at 100 ° C for 5 min and analyzed by electrophoresis on a standard 8% polyacrylamide 7M urea sequencing gel.

9.1.4 CAT-Test9.1.4 CAT test

MCF-7-Zellen werden wie in Abschnitt 6.2.1 beschrieben, gezüchtet. Fürjedes Testen werden 1-2 x 106-Zellen in einer 100-mm-Schale in 10ml Medium ausplattiert, und 24h später mit 20цд Calciumphosphat-präzipitierter „supercoiled" Plasmid-DNA versetzt (Southern und Berg, 1982). Die Zellen werden mit frischem Medium 4h nach der Transfektion gespült und 90 Sek. mit 25% Glycerin schockbehandelt. Die Zellen werden erneut gespült und mit 20ml frischem Medium mit einem Gehalt von 0 oder 100 ng/ml TPA überschichtet. Die Zellen werden gewaschen und 40 h nach dem Glycerinschocck abgeerntet und durch Ultraschallbehandlung in 100μΙ 0,25M Tris-HCI (pH 7,8) lysiert. Die CAT-Aktivität wird im wesentlichen gemäß der Beschreibung von Gormanetal. (1982) bestimmt. Der Zellextrakt (3-50μΙ) wird mit 2,5 mCi 14C-Chloramphenicol (NEN) in einem Reaktionsvolumen von 150μΙ 0,5M Tris (pH 7,8) und 0,5mM AcetylCoA versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2h bei 370C inkubiert, mit 1 ml Ethylacetat extrahiert und auf einer Silikagel-TLC-Platte mit CHCI3:1-Butanol (95:5) entwickelt. DieTLC-Platten werden getrocknet und autoradiographiert. Das acetylierte und das nichtacetylierte 14C-Chloramphenicol wird durch Zählen der ausgeschnittenen Banden in Optifluor quantifiziert. Die Einheiten für CAT-Enzymaktivität bezeichnen diejenigen цд Chloramphenicol, die pro Stunde und pro цд Protein im Zellextrakt acetyliert werden.MCF-7 cells are cultured as described in Section 6.2.1. For each test, 1-2 x 10 6 cells are plated in a 100 mm dish in 10 ml of medium, and added 24h later with 20 cc of calcium phosphate-precipitated supercoiled plasmid DNA (Southern and Berg, 1982) rinsed 4h after transfection and shock treated with 25% glycerol for 90 sec, rinsed again and overlaid with 20ml fresh medium containing 0 or 100 ng / ml TPA, cells are washed and 40h after glycerol shift The CAT activity is determined essentially as described by Gormane et al. (1982). The cell extract (3-50 μΙ) is eluted with 2.5 .mu.l and purified by sonication in 100 .mu.l 0.25M Tris-HCl (pH 7.8) mCi 14 C-chloramphenicol (NEN) in a reaction volume of 150μΙ 0.5M Tris (pH 7.8) and 0.5 mM acetyl-CoA was added. The reaction mixture is incubated for 2 h at 37 0 C, and extracted with 1 ml ethyl acetate on a silica gel TLC plate with CHCl 3 : 1-butano l (95: 5). The TLC plates are dried and autoradiographed. The acetylated and the non-acetylated 14 C-chloramphenicol is quantified by counting the excidenced bands in Optifluor. Units of CAT enzyme activity indicate those цд chloramphenicol which are acetylated per hour and per pound of protein in a cell extract.

9.1.5 In-situ-chromosomale Hybridisierung9.1.5 In situ chromosomal hybridization

Das Plasmid pAR9 wird „random prime"-markiert mit 3H-TTP und zur Hybridisierung mit normalen Human-Metaphasezellen verwendet, die man aus Phytohernagglutinin-stimulierten peripheren Blutlymphocyten herstellt (500 bis 800 band stages). Diese Sonde entspricht einer AR-cDNA, der ein Großteil der З'-untranslatierten Region fehlt und in die EcoRI-Schnittstelle von pEMPL 18 eingebaut ist.The plasmid pAR9 is random-prime-labeled with 3 H-TTP and used for hybridization with normal human metaphase cells prepared from phytohernagglutinin-stimulated peripheral blood lymphocytes (500 to 800 band stages) .This probe corresponds to an AR cDNA. a large part of the З'-untranslated region is missing and incorporated into the EcoRI site of pEMPL 18.

Die Hybridisierung wird mit 2,4,20 und 40ng der Sonde pro ml des Hybridisierungsgemisches wie beschrieben durchgeführt (Le Beau, 1985, PNAS, 82,6692-6696). Die Autoradiogramme werden unter Verwendung einer Kodak NTP-2 Nuklear-Track-Emulsion hergestellt und die Filme werden 7 bis 60 Tage aufgelegt. Chromosomenbanden werden durch Anfärbung mit „quinicrine mustard" sichtbar gemacht.Hybridization is performed with 2,4,20 and 40ng of the probe per ml of the hybridization mixture as described (Le Beau, 1985, PNAS, 82, 6692-6696). The autoradiograms are prepared using a Kodak NTP-2 nuclear track emulsion and the films are applied for 7 to 60 days. Chromosome bands are visualized by staining with "quinicrine mustard".

9.2 Chromosomale Lage des AR-Gens9.2 Chromosomal location of the AR gene

Die chromosomale Festlegung des Human-AR-Gens wird durch In-situ-Hybridisierung der 3H-markierten AR-cDNA mit normalen Metaphasechromosomen bestimmt. Man verteilt Silberkörner auf 50 Metaphase-Ausstrichen, wobei 30% auf die Banden 4q 13-4q 21 nicht-zufallsmäßig verteilt sind. Dieses Resultat wird bestätigt durch die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) mit Hamster/Human-somatischenZellhybrid-DNA, die nur das Humanchromosom 4 enthält. Oligonukleotid-Primer, abgeleitet vom AR-Exon 3 und dem flankierenden Intron, erzeugen ein 220bp PCR-Fragment ausschließlich in Human-DNA und in der Chromosom-4-haltigen Hybrid-DNA, während die Hamster-DNA ein negatives Ergebnis liefert.The chromosomal attachment of the human AR gene is determined by in situ hybridization of the 3 H-labeled AR cDNA with normal metaphase chromosomes. Silver grains are distributed on 50 metaphase smears with 30% non-randomly distributed on bands 4q 13-4q 21. This result is confirmed by the polymerase chain reaction (PCR) with hamster / human somatic cell hybrid DNA containing only human chromosome 4. Oligonucleotide primers derived from the AR exon 3 and the flanking intron generate a 220bp PCR fragment exclusively in human DNA and in the chromosome 4-containing hybrid DNA, while the hamster DNA gives a negative result.

Die chromosomale Region 4q 13-4q21 enthält auch die Gene für gro oder die Melanomwachstums-stimulierende Aktivität (Anisowicz, A. et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei., USA, 84,7188-7192; A.Richmond et al., 1988, J. EMBO, 2025-2033), für den c-Kitrezeptor (Yarden et al., 1987, J. EMBO 6,3341-3351), den Platelett-Faktor 4 (PF4) (Griffin et al., 1987, Cytogenetic Cell Genet.45,43-73), den interferon-gamma-induzierbaren Faktor IP-10 (A. D. Luster et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei, USA, 84, 1868-1871), für das Vitamin-D-bindende Protein (gruppenspezifische Komponente) (N. E. Cook et al., 1986, Human Genetics 73, 225-229; J. L. McCombs et al., 1986; Cytogenet Cell Genet, 42,62-64) und für Statherin, einem Calcium-regulierenden Speichelprotein (Sabatini LM. et al., 1987, Am. J. Hum. Genet. 41,1048-1060). Das Gen für EGF ist weiter entfernt bei 4q25 angeordnet.The chromosomal region 4q 13-4q21 also contains the genes for major or melanoma growth-stimulating activity (Anisowicz, A. et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei., USA, 84, 7188-7192; A. Reichmond et al., 1988, J. EMBO, 2025-2033), for the c-kit receptor (Yarden et al., 1987, J. EMBO 6,3341-3351), platelet factor 4 (PF4) (Griffin et al , 1987, Cytogenetic Cell Genet. 45, 43-73), the interferon-gamma inducible factor IP-10 (AD Luster et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sei, USA, 84, 1868-1871). , for the vitamin D binding protein (group-specific component) (NE Cook et al., 1986, Human Genetics 73, 225-229, JL McCombs et al., 1986, Cytogenet Cell Genet, 42, 62-64), and for Statherin, a calcium-regulating salivary protein (Sabatini LM et al., 1987, Am. J. Hum. Genet., 41, 1048-1060). The gene for EGF is located further away at 4q25.

Gro, IP-10 und PF4 gehören zu einer Klasse strukturell verwandter Peptide, die möglicherweise eine Wachstumsfaktorfamilie bilden, die auf Chromosom 4 als Kluster angeordnet sind. c-Kit-kodiert für einen Zelloberflächenrezeptor, der strukturell und funktionell mit mehreren Wachstumsfaktorrezeptoren verwandt ist, die eine Tyrosin-spezifische Kinaseaktivität aufweisen, wie z. B. dem EGF-Rezeptor, dem Neu-Oncogen, dem PDGF-Rezeptor und dem Insulinrezeptor. Gene für Liganden und die dazugehörigen Rezeptoren befinden sich im allgemeinen auf verschiedenen Chromosomen, doch befinden sich auch einige gemeinsam in einem bestimmten chromosomalen Bereich (Groffin, 1983, Nucl. Acids Res. 11:6331-6339; Pettenati, 1987, Proc. Natl. Acad. Sei. USA 84:2970-2974). Der Ligand f ür c-Kit wurde noch nicht identifiziert, deshalb ist AR auf eine derartige Aktivität zu testen.Gro, IP-10 and PF4 belong to a class of structurally related peptides that may form a growth factor family clustered on chromosome 4. c-kit encodes a cell surface receptor structurally and functionally related to a plurality of growth factor receptors having tyrosine-specific kinase activity, such as. EGF receptor, the neu oncogene, the PDGF receptor and the insulin receptor. Genes for ligands and the associated receptors are generally located on different chromosomes, but some are also common in a particular chromosomal region (Groffin, 1983, Nucl. Acids Res. 11: 6331-6339; Pettenati, 1987, Proc. Natl. Acad., P. USA 84: 2970-2974). The ligand for c-kit has not yet been identified, so AR should be tested for such activity.

Spezifische Translokationen sind bei einer Vielzahl bösartiger Veränderungen festzustellen. Die am häufigsten zu beobachtende cytogenetische Aberration bei kongenitaler akuter lymphoblastischer Leukämie (ALL), t(4; 11) (q21; q23) betrifft diejenige Region, in der AR lokalisiert wurde (S. Heim et al., 1987, Leukemia, 1,26-23). ALLs werden nun nach Morphologie (gemäß der Morphology as defined by the French-American-British Cooperative Group [FABJ), mit B- und T-Zellmarkern und mit Hilfe der Chromosomenanalyse klassifiziert. Diese Klassifikationen dienen als Basis für Diagnose, Prognose und Behandlung der ALL. Ein Drittel aller Fälle von ALL beinhaltet spezifische Translokationen und t(4; 11) entspricht einer Prognosegruppierung, die häufig bei Kindern in einem Alter von weniger als 16 Monate mit einer mittleren Lebenszeit von weniger als 1 Jahr zu finden ist (Kocova et al., 1985, Cancer Genetics and Cytogenetics 16,21-32).Specific translocations are found in a variety of malignant changes. The most commonly observed cytogenetic aberration in congenital acute lymphoblastic leukemia (ALL), t (4; 11) (q21; q23), relates to the region in which AR has been localized (S. Heim et al., 1987, Leukemia, 1, 26-23). ALL are now classified by morphology (as defined by the French-American-British Cooperative Group [FABJ]), B and T cell markers, and chromosome analysis. These classifications serve as the basis for diagnosis, prognosis and treatment of ALL. One third of all cases of ALL involve specific translocations and t (4; 11) corresponds to a prognostic grouping that is commonly found in children less than 16 months of age with an average lifespan of less than 1 year (Kocova et al., 1985, Cancer Genetics and Cytogenetics 16, 21-32).

Translokationen, die Region 4q 21 betreffen, sind auch in T-Lymphomas (E. G. Levine et al., 1986, Cancer Res. 46,6481-6488) und in einem Fall von akuter myeloblastischer Leukämie (AML) (A.Selypes, 1987, Human Genet, 76,106-108) beobachtet worden. Diese Region enthält auch die Gene für ein dentales Dysgenesis-Syndrom und dem „Piebald Trait" einer vererbten Erkrankung, die aufgrund von fehlender Melanoblasten-Migration und Differenzierung zu einer fleckigen Hautpigmentierung führt (J. J. Hoo et al., 1986, Human Genet. 73,230-231). Bindungsstudien zwischen AR und den auf Chromosom 4q13-4q21 lokalisierten Störungen erlaubt die Bestimmung der Signifikans dieser Ko-Lokalisierung. Gegenwärtige cytogenetische Analysen weisen daraufhin, daß die Region 4q 21 Gene umfaßt, die an der lymphocytischen Differenzierung beteiligt sind. Diese Zusammenhänge können als Hinweis für weitere biologische Aktivitäten oder Anwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße wachstumsregulierende Molekül sein.Translocations involving region 4q21 are also found in T lymphomas (EG Levine et al., 1986, Cancer Res. 46, 6481-6488) and in a case of acute myeloblastic leukemia (AML) (A. Human Genet., 76, 106-108). This region also contains the genes for a dental dysgenesis syndrome and the "piebald trait" of an inherited disease that results in spotty skin pigmentation due to lack of melanoblast migration and differentiation (JJ Hoo et al., 1986, Human Genet. Binding studies between AR and the chromosomes 4q13-4q21 localized disorders allows the determination of the significance of this co-localization.Current cytogenetic analysis indicates that the region 4q contains 21 genes involved in lymphocytic differentiation as an indication of further biological activities or applications for the growth-regulating molecule of the invention.

9.3 Genomische Klonierung9.3 Genomic cloning

Southern-BIot-Analysen (Abschnitt 9.1) von Hindlll-EcoRI- oder BamHI-verdauter MCF-7-DNA ergeben bei Hybridisierung mit einer 830 bp-großen Sonde (32P-markierte Pvull/Bsml-verdautes pAR 1), die den 5'-Bereich des AR-Gens enthält, einzelne Banden von 12 kb, 8kb und 20kb, was darauf hinweist, daß das AR-Gen in einer einzigen Kopie vorliegt. Eine 170 bp-Sonde (AR 170, Bsml-Pvull) vom З'-Ende des maturierten AR, die die kodierenden Regionen für die Transmembrandomäne und die cytoplasmatische Domäne enthält, hybridisiert mit den gleichen Hindlll-, EcoRI- und BamHI-Fragmenten und ebenfalls an ein weiteres 7,5 kb Hindlll-Fragment, was darauf hinweist, daß der größte Teil der AR-kodierenden Region zwischen zwei Hindill-Fragmenten von 12 und 6,5 kb aufgeteilt ist. Eine identische Bandenbildung kann man bei Southern-BIot-Analysen mit verdauter DNA aus Humanplazenta, Gehirn, Melanom (SK-MEL 28), Brustkrebs (HTB36I, Epidermidkarzinom (A431) und Lungenkrebs beobachten. Dies gilt als Hinweis darauf, daß am AR-Gen keine umfassenden Umordnungen oder Amplifizierungen erfolgt sind. Die beiden Hindlll-Fragmente der MCF-7-DNA werden kloniert, da sie möglicherweise den größten Teil des AR-Gens bzw. das gesamte AR-Gen und die benachbarten Sequenzen enthalten. Die mit Hindlll verdaute MCF-7-DNA wird nach Größe fraktioniert und die entsprechenden Fraktionen werden mit λ L47,1 ligiert. Aus einer Vielzahl positiver Klone werden die beiden Klone λ ARH12 und λ ARH β für detaillierte Untersuchungen ausgewählt. Die 12 und 6,4 kb-lnserts werden in pEMBL 18 subkloniert und mit verschiedenen Restriktionsschnittstellen kartiert. Unter Verwendung exakter Oligonukleotid-Primer und direkter Sequenzierung verschiedener kleinerer Subklone werden die Sequenzen sämtlicher Exons und ihrer Intron-Verbindungen bestimmt, wobei sich keinerlei Diskrepanzen zur cDNA-Sequenz ergeben.Southern blot analyzes (Section 9.1) of HindIII-EcoRI or BamHI-digested MCF-7 DNA, when hybridized with an 830 bp probe ( 32 P-labeled Pvull / Bsml-digested pAR1), yield the 5 'Region of the AR gene contains single bands of 12 kb, 8kb and 20kb, indicating that the AR gene is in a single copy. A 170 bp probe (AR 170, Bsml-Pvull) from the З 'end of the mature AR containing the transmembrane domain and cytoplasmic domain coding regions hybridizes to the same HindIII, EcoRI and BamHI fragments and also to another 7.5 kb HindIII fragment, indicating that most of the AR coding region is split between two HindIII fragments of 12 and 6.5 kb. Identical banding can be observed in Southern biot analyzes with digested DNA from human placenta, brain, melanoma (SK-MEL 28), breast cancer (HTB36I, epidermoid carcinoma (A431), and lung cancers), indicating that the AR gene The two HindIII fragments of the MCF-7 DNA are cloned, since they may contain most of the AR gene or the entire AR gene and the adjacent sequences, and the HindIII digested MCF 7-DNA is fractionated by size and the appropriate fractions are ligated with λ L47.1 From a variety of positive clones, the two clones λ ARH12 and λ ARH β are selected for detailed studies, the 12 and 6.4 kb inserts are subcloned into pEMBL 18 and mapped to various restriction sites Using exact oligonucleotide primers and direct sequencing of several smaller subclones, the sequences are seeded determined exons and their intron compounds, with no discrepancies arise to the cDNA sequence.

9.4 Charakterisierung der AR-5'-regulierenden Region9.4 Characterization of the AR-5'-regulatory region

Die genomische Klonierung von AR führt zur Isolierung von 6,5 kb der 5'-flankierenden Sequenz, welche im 12kb Hindlll-Fragment enthalten ist. Das 688-bp-Fragment der ersten EcoRI-Schnittstelle in 5'-Richtung vom Exon 1 bis zur Smal-Schnittstelle im Exon 1 (Position 40 in der cDNA) wird subkloniert und an beiden Strängen sequenziert. Diese Ergebnisse sind in Fig. 17 zusammengefaßt.Genomic cloning of AR results in the isolation of 6.5 kb of the 5 'flanking sequence contained in the 12kb HindIII fragment. The 688 bp fragment of the first EcoRI site in the 5 'direction from exon 1 to SmaI site in exon 1 (position 40 in the cDNA) is subcloned and sequenced on both strands. These results are summarized in FIG. 17.

Die Primer-Verlängerung erfolgt an der MCF-7-RNA mit zwei separaten Oligonukleotiden vom Exon 1. Ein Hauptpunkt für den Start der Transkription (von beiden Oligonukleotiden bestätigt) wird 1 bp in 5'-Richtung zum längsten cDNA-Klon lokalisiert. Zwei untergeordnete Punkte sind in der Position +1 und +2 in der cDNA-Sequenz zu finden, wodurch bestätigt wird, daß viele der cDNA-Klone meist die volle Länge umfassen. Für eine funktioneile Bestätigung der regulatorischen Region des AR-Gens wird ein chimäres Gen (pXARE 1 CAT) konstruiert, das den 688bp EcoRI bis Smal AR-5'-flankierenden Bereich (die Sequenzen 648 bis +40, mit +1 als dem Hauptstartpunkt der Transkription) enthält und die Expression eines promotorfreien Chloramphenicol-Transferase (CAT)-Gens steuert. Diese Konstruktion besitzt die Fähigkeit, die Transkription des CAT-Gens nach Insertion in MCF-7-Zellen zu stimulieren, wobei durch Zugabe von TPA eine 6- bis 7fache Stimulierung der Aktivität erfolgt. Dies bestätigt sowohl strukturell als auch funktionell die Klonierung des 5'-Endes des AR-Gens. Außerdem wird eine Serie von 5'-CAT-Deletionsmutanten konstruiert, die die AR-Sequenzen -539 bis +40 (EIa), -387 bis +40 (EIb), -277 bis +40 (Eic), -148 bis +40 (EId), -77 bis +40 (EIe), -79 bis +40 (EIg), oder +19 bis +40 bp (EIH) im gleichen Vektor enthalten. Bei Deletion unterhalb des Bereiches —77 geht die Grundaktivität verloren, d.h. EIh zeigt keine meßbare Aktivität, und all diese Konstruktionen zeigen eine 3,5- bis 7fach verstärkte Expression als Folge 40stündiger Behandlung mit 100 ng/ml TPA. Diese Konstruktionen können weiterhin in Versuchen verwendet werden, um die Einflüsse von Morphogenen, Mitogenen, Wachstumsfaktoren, Wirkstoffen oder Fermentationsrohextrakten auf die Regulation der AR-Expression zu bestimmen und um somit neue therapeutische Wirkstoffe zu identifizieren.Primer extension is performed on MCF-7 RNA with two separate oligonucleotides from exon 1. One major transcript start point (confirmed by both oligonucleotides) is located 1 bp 5 'to the longest cDNA clone. Two subordinate points are found in the +1 and +2 positions in the cDNA sequence, confirming that many of the cDNA clones are mostly full-length. For a functional confirmation of the regulatory region of the AR gene, a chimeric gene (pXARE 1 CAT) is constructed which covers the 688 bp Eco RI to Smal AR 5 'flanking region (sequences 648 to +40, with +1 as the main start point of the Transcription) and controls the expression of a promotor-free chloramphenicol transferase (CAT) gene. This construction has the ability to stimulate transcription of the CAT gene following insertion into MCF-7 cells, with a 6- to 7-fold stimulation of activity by the addition of TPA. This confirms both structurally and functionally the cloning of the 5 'end of the AR gene. In addition, a series of 5'-CAT deletion mutants are constructed containing the AR sequences -539 to +40 (EIa), -387 to +40 (EIb), -277 to +40 (Eic), -148 to +40 (EId), -77 to +40 (EIe), -79 to +40 (EIg), or +19 to +40 bp (EIH) in the same vector. At deletion below the -77 level, basal activity is lost, ie, EIh shows no measurable activity, and all of these constructions show 3.5- to 7-fold enhanced expression as a result of 40-hour treatment with 100 ng / ml TPA. These constructions can be further used in experiments to determine the effects of morphogens, mitogens, growth factors, drugs or fermentation crude extracts on the regulation of AR expression and thus to identify new therapeutic agents.

„Nuclear run-off'-Experimente zeigen eine 3- bis 5fach erhöhte Transkription von AR als Folge einer TPA-Behandlung, und weisen darauf hin, daß eine erhöhte Promotoraktivität zumindest teilweise für die TPA-Induktion von AR verantwortlich ist. Northern-Blot-Analysen mit MCF-7-Zellen, die mit TPA in Gegenwart bzw. Abwesenheit von Actinomycin D behandelt werden, weisen auf eine relativ stabile AR-RNA, mit einer Halbwertszeit von größer4h hin. Die Induktion der AR-Expression als Folge der TPA-Behandlung ist deshalb vielschichtig und beinhaltet eine verstärkte Transkription einer ziemlich stabilen RNA.Nuclear run-off experiments show 3 to 5-fold increased transcription of AR as a result of TPA treatment, and indicate that increased promoter activity is at least partially responsible for TPA induction of AR. Northern blot analyzes with MCF-7 cells treated with TPA in the presence or absence of actinomycin D indicate relatively stable AR RNA, with a half-life greater than 4h. The induction of AR expression as a result of TPA treatment is therefore multi-faceted and involves increased transcription of a fairly stable RNA.

9.5 Intron/Exon-Organisation des AR-Gens, AR-Proteindomänen, evolutionäre und funktionell Zusammenhänge9.5 Intron / exon organization of the AR gene, AR protein domains, evolutionary and functional relationships

Die gesamte genomische Sequenz von Humanamphiregulin ist in Fig. 17 dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Exons und den Proteindomänen ist in Fig. 18 schematisch dargestellt.The entire genomic sequence of human amphiregulin is shown in FIG. The relationship between exons and the protein domains is shown schematically in FIG.

Primer-Verlängerungsanalysen von AR-mRNA und Studien mit Chimären AR/CAT-Promotor-Konstruktionen (CAT-Chloramphenicolacetyltransferase, ein Markergen) lokalisieren einen funktionellen Promotor in dem 64bp Bereich in 5'-Position zum Ende des längsten cDNA-Klons. Weiterhin befindet sich eine Konsensus-TATA-Box 29 bp upstream vom 5'-Ende der cDNA-Sequenz. Vor dem З'-Ende des Gens ist eine Konsensus-Polyadenylierungssignalsequenz angeordnet, die sich 64 Nukleotide entfernt vom PoIy(A)-TaH in der cDNA befindet. Das Primärtranskript des AR-Genes weist eine Größe von etwa 10,2kbauf.Primer extension analyzes of AR mRNA and studies with chimeric AR / CAT promoter constructs (CAT chloramphenicol acetyl transferase, a marker gene) localize a functional promoter in the 64bp region 5 'to the end of the longest cDNA clone. Furthermore, there is a consensus TATA box 29 bp upstream from the 5 'end of the cDNA sequence. In front of the З 'end of the gene is a consensus polyadenylation signal sequence located 64 nucleotides away from the poly (A) -TaH in the cDNA. The primary transcript of the AR gene has a size of about 10.2kb.

Sechs Exons kodieren für den Human-AR-Prekursor und umfassen 10,2kb der genomischen DNA. Die AR-Exons sind 112 bis 270bp lang und voneinander durch Introns mit einer Größe zwischen 1,25kb und 2,1 kb getrennt. Die fünf Introns von AR unterbrechen die kodierende Sequenz in der Weise, daß die Proteindomänen Produkte der einzelnen Exons darstellen. Exon 1 kodiert für die 5'-untranslatierte Domäne und die Signalpeptiddomäne, Exon 2 kodiert für den N-terminalen Prekursor, Exon 5 enthält die cytoplasmatische Region und Exon 6 stellt die З'-untranslatierte Region dar. Exon 3 und Exon 4 kodieren zusammen für das maturierte AR-Protein und beinhalten sowohl die hydrophilen und EGF-ähnlichen Sequenzen als auch die wahrscheinliche Transmembrandomäne. Die Verbindung zwischen Exon 3 und 4 ist zwischen dem zweiten und dem dritten Loop der EGF-ähnlichen Region zu finden.Six exons encode the human AR precursor and comprise 10.2kb of genomic DNA. The AR exons are 112 to 270 bp long and separated by introns between 1.25kb and 2.1kb in size. The five introns of AR disrupt the coding sequence such that the protein domains are products of the individual exons. Exon 1 encodes the 5 'untranslated domain and the signal peptide domain, exon 2 encodes the N-terminal precursor, exon 5 contains the cytoplasmic region and exon 6 represents the З' untranslated region. Exon 3 and exon 4 encode for the mature AR protein and include both the hydrophilic and EGF-like sequences as well as the likely transmembrane domain. The connection between exons 3 and 4 can be found between the second and third loop of the EGF-like region.

Wenn man die Exon-Verbindungsstellen der Aminosäuresequenzen von AR, EGF und TGF-a übereinander anordnet, zeigt sich deutlich, daß all diese Proteine durch zwei Exons kodiert werden, und daß das dazwischenliegende Intron in der gleichen Position angeordnet ist. Darüber hinaus kodiert jedes der З'-Exons für die Transmembrandomäne des entsprechenden Prekursorproteins. Im Gegensatz dazu ist die EGF-ähnliche Region auf einem einzelnen Exon untergebracht, bei all den anderen Säuger-EGF-Homologen, für die die Exonstruktur bestimmt wurde: einschließlich der neuen EGF-ähnlichen Repeats im EGF-Prekursor (Gray, 1983, Nature, 303,722-725); den drei Repeats im LDL-Rezeptor (Yamamoto, 1984, CeI., 39,27-38); und von demIf one superimposes the exon junctions of the amino acid sequences of AR, EGF and TGF-a, it is clear that all these proteins are encoded by two exons and that the intervening intron is located in the same position. In addition, each of the З 'exons encodes the transmembrane domain of the corresponding precursor protein. In contrast, the EGF-like region is located on a single exon in all the other mammalian EGF homologs for which the exon structure was determined: including the new EGF-like repeats in the EGF precursor (Gray, 1983, Nature, 303.722-725); the three repeats in the LDL receptor (Yamamoto, 1984, CeI., 39, 27-38); and from that

jeweils einen Repeat im Rattenfibronektion (Patel, 1987, EmboJ., 6, 2565-2572) und im Human-Koagulationsfaktor XII (Cool, 1987, J. Biol. Chem. 262,13662-13673) Invertebraten-Homologe, wie das Drosophilia Notch-Gen und lin-12 aus C. Elegans enthalten ebenso multiple EGF-ähnliche Repeats (Kidd, 1986, Molec. Cell. Biol., 6,3094-3108; Greenwald, 1985, Cell, 43, 583—590). Im Gegensatz zu den Säugergenen, sind die meisten EGF-ähnlichen Repeats in Notch in einer einzelnen kodierenden Region enthalten, wobei lediglich vier der 36 Strukturen durch dazwischenliegende Sequenzen getrennt sind. Bemerkenswerterweise zeigen zwei dieser vier Strukturen eine stärkere Übereinstimmung mit AR als mit dem Notch-Repeat-Konsensus und eine Struktur wird sogar von einem Intron bei der gleichen CXC-Sequenz, wie bei EGF, TGF-a und AR unterbrochen. Das Nematoden lin-12-Gen enthält mindestens 11 EGF-ähnliche Einheiten, wovon neun im ersten Exon enthalten sind und die übrigen beiden Einheiten in anderen Exons zu finden sind, wobei die intakte EGF-ähnliche Einheit von Introns flankiert wird.in each case a repeat in rat fibronection (Patel, 1987, EmboJ., 6, 2565-2572) and in human coagulation factor XII (Cool, 1987, J. Biol. Chem. 262, 13662-13673) invertebrate homologs, such as Drosophilia Notch Genes and lin-12 from C. elegans also contain multiple EGF-like repeats (Kidd, 1986, Molec Cell Cell Biol., 6, 3094-3108, Greenwald, 1985, Cell, 43, 583-590). In contrast to the mammalian genes, most EGF-like repeats in Notch are contained in a single coding region with only four of the 36 structures being separated by intervening sequences. Remarkably, two of these four structures show greater agreement with AR than with the notch repeat consensus, and a structure is even disrupted by an intron in the same CXC sequence as in EGF, TGF-a, and AR. The nematode lin-12 gene contains at least 11 EGF-like units, nine of which are present in the first exon and the remaining two units are found in other exons, flanking the intact EGF-like unit by introns.

Unterschiede in der Struktur der für die EG-ähnlichen Repeats kodierenden Exons aus verschiedenen Organismen weisen auf deren unterschiedlichen Ursprung hin. Eine Gruppe enthält eine von Introns begrenzte EGF-ähnliche Struktur und die andere Gruppe, zu der AR gehört, weist eine unterbrochene Struktur auf. Die Ähnlichkeiten in der Sequenz zwischen den beiden Gruppen könnten als Ergebnis einer konvergierenden Evolution oder einer Intron-Insertion nach deren Divergieren von einem gemeinsamen Gen-Vorfahren.Differences in the structure of the exons from different organisms coding for the EC-like repeats indicate their different origin. One group contains an EGF-like structure bounded by introns, and the other group to which AR belongs has an interrupted structure. The similarities in sequence between the two groups could be as a result of a converging evolution or intron insertion after their diverging from a common gene ancestor.

Die Intron-Anordnung innerhalb der gleichen CXC-Sequenz von EGF,TGF-a und AR und einem der Notch-Repeats weist auf einen gemeinsamen Ursprung hin, jedoch ergibt eine nähere Untersuchung, ein unterschiedliches „Intron phasing". „Intron phasing" weist darauf hin, ob das Intron den Leserahmen nach dem ersten (I), zweiten (II) oder dritten (0) Nukleotid eines Kodons unterbricht. Man ist der Ansicht, daß das „Phasing" insofern von evolutionärer Bedeutung ist als es das Verschieben von Exons, welche funktionale Domänen enthalten, innerhalb verschiedener Proteine ermöglicht. EGF und TGF weisen ein „Phase H"-Intron in der EGF-ähnlichen Einheit auf, während AR und Notch „Phase-I"-Introns besitzen. Eine ähnliche Verschiebung von einem Nukleotid ist im vorletzten Intron innerhalb der Proteasedomäne des Komplementfaktors B und der Elastase zu finden (Cambell, 1983, PNAS, 80,4464; Swift, 1984, J. biol. Chem., 259,14271). Die Nicht-Zufallspositionen dieser Introns können bedeuten, daß eine spezifische Intron-Insertionssequenz in diesen Genen vorliegt. Andererseits kann ein Selektionsdruck für eine Teilung der kodierenden Region an dieser Stelle bestanden haben. Ein Vergleich der Sequenzen an der Exon-Intron-Bindungsstelle innerhalb der EGF-ähnlichen Einheit für Human-EGF, TGF-a und AR und das erste Notch-Repeat ergeben keinerlei direkte Repeats, die man häufig bei transponierbaren Elementen beobachten kann. Alle vier Strukturen weisen jedoch die Sequenz „gtaagt" auf, die die Bindungsstelle begrenzt. Diese Sequenz kann eine gewisse Funktion beim Spleissen dieses Introns besitzen. Virale EGF-Homologe enthalten keine Introns; ein Vergleich zwischen VGF, EGF, TGF-a und AR ergibt jedoch eine Homologie im Bereich der Transmembrandomäne, während Wachstumsfaktoren aus Myxoma und „Shope-Viren" vor dieser hydrophoben Region enden. Neuere Untersuchungen weisen darauf hin, daß der TGF-a-Prekursor als Transmembranprotein synthetisiert wird, wobei differentielle proteolytische Spaltung zur Sekretion größerer Formen führt, die zelltypspezifisch sein können (Teixido, 1987, Nature, 326,883-885).The intron arrangement within the same CXC sequence of EGF, TGF-a, and AR and one of the notch repeats indicates a common origin, but closer investigation reveals a different "intron phasing." Intron phasing indicates this whether the intron interrupts the reading frame after the first (I), second (II) or third (0) nucleotide of a codon. It is believed that "phasing" is evolutionary in that it enables the shifting of exons containing functional domains within different proteins, EGF and TGF have a "Phase H" intron in the EGF-like moiety while AR and Notch have "Phase I" introns. A similar shift of one nucleotide is found in the penultimate intron within the protease domain of complement factor B and elastase (Cambell, 1983, PNAS, 80, 4464, Swift, 1984, J. Biol. Chem., 259, 14271) The non-random positions of these introns may indicate that a specific intron insertion sequence is present in these genes, on the other hand, there may have been a selection pressure for a division of the coding region at this site the sequences at the exon-intron binding site within the EGF-like unit for human EGF, TGF-a and AR and the first Notch repeat do not give any direct repeats, the m can often observe with transposable elements. However, all four structures have the sequence "gtaagt" which delimits the binding site This sequence may have some function in splicing this intron Viral EGF homologs contain no introns, a comparison between VGF, EGF, TGF-a and AR However, a homology in the field of transmembrane, while growth factors from Myxoma and "Shope viruses" end before this hydrophobic region. More recent studies indicate that the TGF-α precursor is synthesized as a transmembrane protein, with differential proteolytic cleavage leading to the secretion of larger forms which may be cell type specific (Teixido, 1987, Nature, 326, 883-885).

Andere EGF-Homologe, die Transmembrandomänen enthalten, umfassen die Gerinnungsfaktoren, LDL sowie die homeotischen Gene Notch und lin-12, obwohl sie nicht von einem EGF-ähnlichen Repeat benachbart sind. Das Vorliegen der EGF-Struktur in mehreren Membran-gebundenen Prekursoren weist daraufhin, daß diese in manchen Fällen als sezenierte Wachstumsfaktoren prozessiert werden oder in einem mit der Membran assoziierten Zustand verbleiben und eine Funktion bei der interzellulären und/oder intrazellulären Kommunikation besitzen.Other EGF homologues that contain transmembrane domains include the coagulation factors, LDL, and the homeotic genes Notch and lin-12, although they are not adjacent to an EGF-like repeat. The presence of the EGF structure in several membrane-bound precursors indicates that in some cases they are processed as secreted growth factors or remain in a membrane associated state and have a function in intercellular and / or intracellular communication.

Einige der AR-Homologe beinhalten homeotische Invertibraten-Gene. Homeotische Genprodukte sind an der Regulation der Zellentwicklung beteiligt. Beispielsweise mediatisiert das Notch-Genprodukt die korrekte Progression einer ectodermalen Zelle in einen Neuroblasten oder einen Dermoblasten. Bei Notch-Mutanten, werden all diese Zellen neuronal und die Nachkommen, all brain and no skin, gehen zugrunde. Ein homeotisches Gen kann eine autokrine Funktion aufweisen, um einen bestimmten Zustand in den Zellen herzustellen bzw. stabilisieren, welche das Genprodukt exprimieren und kann außerdem bei der Regulation derartiger Zustände in benachbarten Zellen überZell-Zell-Wechselwirkungen beteiligt sein. Es bleibt zu untersuchen, ob AR einen regulierenden Einfluß auf den Entwicklungszustand bestimmter Zelltypen aufweist.Some of the AR homologs include homeotic invertible genes. Homeotic gene products are involved in the regulation of cell development. For example, the Notch gene product mediates the correct progression of an ectodermal cell into a neuroblast or a dermoblast. In Notch mutants, all of these cells become neuronal and the offspring, all brain and no skin, are destroyed. A homeotic gene may have an autocrine function to produce or stabilize a particular state in the cells expressing the gene product, and may also be involved in the regulation of such conditions in adjacent cells via cell-cell interactions. It remains to be investigated whether AR has a regulatory influence on the developmental status of certain cell types.

9.6 Prozessierung von maturierten Amphiregulin9.6 Processing of mature amphiregulin

Eine Charakterisierung der AR-cDNA ergibt, daß die 78- und 84-Aminosäurenformen von AR als Mittelabschnitt einer 252-Aminosäure-Transmembran-Prekursorform synthetisiert werden (Abschnitt 8.2). Die Stellen für die proteolytische Spaltung des AR-Prekursors, welche zur Freisetzung des maturierten AR führen würden, stimmen mit keiner Schnittstelle irgendeiner bekannten Protease überein. Am N-terminalen Ende der Schnittstellen sind zu finden Asp-Asp/Ser-Val und Glu-Gln/Val-Val, während die C-terminalen Schnittstellen folgende Aminosäuren aufweisen Glu-Lys/Ser-Met. Die zwei Formen von AR scheinen das Ergebnis einer weiteren proteolytischen Prozessierung eines gemeinsamen Prekursors zu sein, da sämtliche cDNA-Klone und genomische Klone die gleiche Sequenz in diesem Bereich aufweisen. Interessanterweise liegt ein Intron zwischen den zwei N-terminalen Schnittstellen und es ist möglich, daß „Intron-sliding" für diese Unterschiede verantwortlich ist. MCF-7-Zellen produzieren 80% des AR in der größeren 84-Aminosäureform, während die Choriokarzinomzellinie НТВ36 80% ihres AR in der kleineren 78-Aminosäureform produziert. Um zu bestimmen, ob diese Unterschiede mit Veränderungen auf der DNA-Ebene verbunden sind, wird die Polymerase-Chain-Reaktions-Technik (Scharf, 1986, Science, 233,1076-1078) dazu verwendet, um das AR-Exon 3 aus MCF-7-Zellen und НТВ-36-Zellen, welche AR-mRNA in großen Mengen produzieren, zu isolieren. Ein AR-lntron-spezifisches „Sense"-Oligonukleotid und ein „antisense"-Oligonukleotid der kodierenden Region von Exon 3 wurde für eine spezifische Amplifizierung des zwischenliegenden 220-bp-Fragmentes des AR-Gens aus beiden DNA-Quellen verwendet. Eine direkte Sequenzanalyse ergab keinerlei Diskrepanzen bei den Intron-Exon-Bindungsstellen oder bei der Exon-3 kodierenden Sequenz zwischen diesen beiden Human-DNA-Quellen. Dies ist ein weiterer Hinweis darauf, daß die beiden Formen von AR durch unterschiedliche proteolytische Spaltung des Prekursors gebildet werden.Characterization of the AR cDNA reveals that the 78- and 84-amino acid forms of AR are synthesized as the midportion of a 252 amino acid transmembrane precursor form (Section 8.2). The sites for the proteolytic cleavage of the AR precursor that would result in the release of the mature AR do not match any cleavage site of any known protease. At the N-terminal end of the interfaces are found Asp-Asp / Ser-Val and Glu-Gln / Val-Val, while the C-terminal sites have the following amino acids Glu-Lys / Ser-Met. The two forms of AR appear to be the result of further proteolytic processing of a common precursor, since all cDNA clones and genomic clones have the same sequence in this region. Interestingly, an intron lies between the two N-terminal junctions and it is possible that "intron-sliding" is responsible for these differences: MCF-7 cells produce 80% of the AR in the larger 84-amino acid form, while the choriocarcinoma cell line НТВ36 80 In order to determine whether these differences are associated with changes at the DNA level, the polymerase chain reaction technique (Scharf, 1986, Science, 233, 1076-1078) used to isolate the AR exon 3 from MCF-7 cells and TNT-36 cells that produce large quantities of AR mRNA: an AR-Intron-specific "sense" oligonucleotide and an "antisense" Oligonucleotide of the coding region of exon 3 was used for specific amplification of the intermediate 220 bp fragment of the AR gene from both DNA sources, and direct sequence analysis did not reveal any discrepancies in the intron-exon binding site or in the exon-3 coding sequence between these two human DNA sources. This is another indication that the two forms of AR are formed by differential proteolytic cleavage of the precursor.

9.7 Strukturvergleich von AR und EGF-ähnlichen Wachstumsfaktoren9.7 Structural comparison of AR and EGF-like growth factors

AR zeigt eine deutliche Sequenzhomologie mit anderen EGF-ähnlichen Proteinen, wobei 6 Cysteine, die 3 Disulfidbrücken ausbilden, konserviert sind und die Sekundärstruktur des maturierten Wachstumsfaktors bestimmen. Vorausgegangene Computer-unterstützte Vergleiche von Aminosäuresequenzen führen zu einer Kategorisierung EGF-ähnlicher Strukturen in zwei unterschiedliche Gruppen: Wachstumsfaktoren und Blutgerinnungsfaktoren (siehe Fig. 13). Es wurden zwei Sequenzmodelle für einen Vergleich mit AR und anderen bekannten DNA oder Proteinsequenzen ausgewählt. Die Auswahl basiert darauf, daß diese Sequenzen zwischen den beiden Proteingruppen unterschieden werden können und daß sehr wenige Lücken für eine optimale Übereinstimmung erforderlich sind. Die exakten Sequenzen sind in Tabelle 1 angegeben. Die erste Region entspricht den ersten 11 Aminosäuren des zweiten Loops in EGF und die zweite Region entspricht dem dritten Cysteinloop in EGF. Vier Vertreter einer jeden Gruppe von Wachstumsfaktoren und Blutgerinnungsfaktoren werden zur Erzeugung von Konsensus-Sequenzen auf der Grundlage ihrer nachgewiesenen funktionellen und strukturellen Homologie ausgewählt. Wenn möglich, werden Humansequenzen ausgewählt, da ein Vergleich mit Human-AR angestrebt wird. Die Wachstumsfaktoren umfassen: Human-EGF, TGF-a, VGF und Shope-Wachstumsfaktor; die Gerinnungsfaktoren umfassen: Humanfaktoren IX, X, XII und Protein C. AR wurde auch mit der Datenbank für beide dieser Homologieblocks verglichen. Die Konsensus-Sequenz wurde auf der Basis der Häufigkeit des Auftretens eines Restes an einer bestimmten Position gewichtet.AR shows a clear sequence homology with other EGF-like proteins, whereby 6 cysteines forming 3 disulfide bridges are conserved and determine the secondary structure of the mature growth factor. Previous computer-assisted comparisons of amino acid sequences result in categorization of EGF-like structures into two distinct groups: growth factors and coagulation factors (see Figure 13). Two sequence models were selected for comparison with AR and other known DNA or protein sequences. The selection is based on the fact that these sequences can be distinguished between the two protein groups and that very few gaps are required for an optimal match. The exact sequences are given in Table 1. The first region corresponds to the first 11 amino acids of the second loop in EGF and the second region corresponds to the third cysteine loop in EGF. Four members of each group of growth factors and coagulation factors are selected to produce consensus sequences based on their proven functional and structural homology. If possible, human sequences will be selected, as a comparison with human AR is sought. The growth factors include: human EGF, TGF-a, VGF and Shope growth factor; coagulation factors include: human factors IX, X, XII and protein C. AR was also compared to the database for both of these homology blocks. The consensus sequence was weighted based on the frequency of occurrence of a residue at a particular location.

Struktur-Funktionsanalysen verschiedener TGF-a, VGF und EGF-Derivate führten kürzlich zur Identifizierung mehrerer Reste, die für die biologische Aktivität dieser Wachstumsfaktoren notwendig sind. Rekombinante Proteine, synthetische Peptide, stellenspezifische chemische Derivate und proteolytische Abbaureaktionen wurden zur Erzeugung veränderter Moleküle verwendet. Einige Generalisierungen beinhalten (die Positionen werden in bezug auf die Anordnung in Fig. 15 angegeben): Die 6 Cysteinreste (Position 1,19,15,26,28 und 37) und deren Disulfidschleifen (1-15,9-26,28-37) sind für die biologische Aktivität erforderlich; N-terminale Extensionen besitzen wenig Einfluß auf die Aktivität; ein aromatischer Rest (F, Y) ist erforderlich an Position 8; ein nicht-konservativer Austausch von Y32, D41 oder L42 führt zu einem Aktivitätsverlust und/oder einer ausgeprägten Abnahmne der Rezeptorbildung oder Autophosphorylierung.Structural functional analyzes of various TGF-a, VGF and EGF derivatives have recently led to the identification of several residues necessary for the biological activity of these growth factors. Recombinant proteins, synthetic peptides, site-specific chemical derivatives and proteolytic degradation reactions have been used to create altered molecules. Some generalizations include (the positions are given in relation to the arrangement in Figure 15): the 6 cysteine residues (positions 1,19,15,26,28 and 37) and their disulfide loops (1-15,9-26,28- 37) are required for biological activity; N-terminal extensions have little effect on activity; an aromatic radical (F, Y) is required at position 8; a non-conservative replacement of Y 32 , D 41, or L 42 results in a loss of activity and / or a marked decrease in receptor formation or autophosphorylation.

AR erfüllt bis auf die letzten zwei Kriterien sämtliche Kriterien, die diejenigen Reste definieren, welche zur EGF-Rezeptorbindung und/oder für eine mitogene Aktivität erforderlich sind. Maturiertes AR endet unmittelbar vor D4' und weist weder diesen noch den entscheidenden Rest Leucin 42 auf und wechselwirkt dennoch bei der EGF-Rezeptorbindung und substituiert EGF bei einigen Mitogen-Tests. Diese Unterschiede können jedoch verantwortlich sein für die nicht-absättigbare Rezeptor-Bindungskinetik, sowie dessen funktionale Unterschiede zu EGF. Diese Unterschiede sind bei der Untersuchung des TGF-ß-Synergismus, des differentiellen Effekts auf selektierte A431 -Subklone, der Quervernetzung, der Phosphorylierung, und der Fähigkeit zur DNA-Bindung zu beobachten. Der extrem hydrophile Bereich und der N-Terminus von maturiertem AR können einen Teil dieser Unterschiede bei der Rezeptorbindung oder der biologischen Aktivität mitbewirken.AR meets all the criteria that define those residues required for EGF receptor binding and / or for mitogenic activity except for the last two criteria. Matured AR ends immediately before D 4 'and has neither this nor the critical residue leucine 42, yet it interacts with EGF receptor binding and substitutes EGF in some mitogen assays. However, these differences may be responsible for the non-saturable receptor binding kinetics as well as their functional differences from EGF. These differences can be seen in the study of TGF-β synergism, the differential effect on selected A431 subclones, cross-linking, phosphorylation, and the ability to bind to DNA. The extremely hydrophilic region and the N-terminus of mature AR may contribute some of these differences in receptor binding or biological activity.

9.8 AR-Unterkategorie der EGF-Oberfamilie9.8 AR subcategory of the EGF superfamily

Auf Grundlage der Gegenüberstellung in Fig. 13 und von Computeranalysen auf der Basis von Tabelle I (Seite 25) wird der evolutionäre Abstand berechnet. Diese Berechnung dient zur Ableitung eines Dendrogramms für die EGF-Oberfamilie. Diese Scuhe erfordert die Anwesenheit der Cysteine, wobei jeweils ein Punkt für jeden Rest hinzugefügt wird, der in der gewichteten Konsensus-Sequenz wiederzufinden ist. Dieser evolutionäre Stammbaum sagt vorher, daß AR in eine neue Unterkategorie von EGF-ähnlichen Wachstumsfaktoren, basierend auf der strukturellen und funktionellen Homologie, einzuordnen ist. Ein derartiges Modell ergibt, daß weitere Mitglieder dieser Wachstumsfamilie existieren und daß sie aufgrund der Homologie mit den obigen Sequenzmustern auf der Grundlage von drei Kriterien identifiziert werden können: ein „combined score" für die beiden Wachstumsfaktorregionen größer als 20, ein „combined coagulation factor region score" kleiner als 20, und ein „combined AR region score" größer als 20. Sämtliche neuen Moleküle, die diese Kriterien erfüllen, weisen wahrscheinlich eine gewisse funktioneile Homologie mit EGF, TGF-a, VGF oder AR auf. Moleküle mit einem „combined AR region score" größer als 40 werden als Mitglied der AR-Familie innerhalb der EGF-Oberfamilie klassifiziert und wären somit Gegenstand der vorliegenden Erfindung.Based on the comparison in Figure 13 and on computer analyzes based on Table I (page 25), the evolutionary distance is calculated. This calculation is used to derive a dendrogram for the EGF superfamily. This step requires the presence of the cysteines, with one point added for each remainder to be found in the weighted consensus sequence. This evolutionary family tree predicts that AR can be classified into a new subset of EGF-like growth factors based on structural and functional homology. Such a model reveals that there are additional members of this growth family and that they can be identified on the basis of homology with the above sequence patterns based on three criteria: a combined score for the two growth factor regions greater than 20, a combined coagulation factor region score "less than 20, and a" combined AR region score "greater than 20. All new molecules that meet these criteria are likely to have some functional homology with EGF, TGF-a, VGF, or AR molecules with a" combined AR region score greater than 40 are classified as members of the AR family within the EGF superfamily and would thus be the subject of the present invention.

10. Beispiel: Bakterielle Expression von Amphiregulin 10.1 Material und Methoden 10.1.1 Plasmid-Konstruktionen10. Example: Bacterial Expression of Amphiregulin 10.1 Materials and Methods 10.1.1 Plasmid Constructions

Plasmid-pARD1Plasmid pARD1

Das Plasmid pARD1 enthält das 1,4kb EcoRI-cDNA-Fragment (pARD in pEMBLE18 mit einem T/C-Austausch an der Nukleotidposition 532 in der cDNA, die der Valin-Valin-Sequenz am Amino-terminalen Ende des maturierten AR entspricht. Dieser Basenaustausch wird durch „site directed mutagensis" erzeugt und durch Sequenzanalyse bestätigt. Diese Konstruktion ermöglicht den Zugang zur Verbindungsstelle zwischen der AR-aminoterminalenPrekursordomäne und der hydrophilen Region durch Erzeugung einer Ddel-Schnittstelle (CTAAG).The plasmid pARD1 contains the 1.4kb EcoRI cDNA fragment (pARD in pEMBLE18 with a T / C exchange at nucleotide position 532 in the cDNA corresponding to the valine valine sequence at the amino terminal end of the mature AR Base exchange is generated by site directed mutagensis and confirmed by sequence analysis, which allows access to the junction between the AR amino terminal prcessory domain and the hydrophilic region by creating a Ddel site (CTAAG).

Plasmid-pARSTOPPlasmid pARSTOP

Das Plasmid pARSTOP ist eine Zwischenkonstruktion zur Herstellung eines AR-Sekretionsvektors. pARD 1 wird mit Sspl und Xbal verdaut und man isoliert das 515-bp-Fragment, welches für die carboxy-terminalen 9 Aminosäuren des maturierten AR, die Transmembrane und cytoplasmatische Domäne sowie für die З'-ungesättigte Region kodiert. Das 4,7 kb (Sspl-Xbal)-Fragment, das den übrigen amino-terminalen Bereich der AR-cDNA enthält, wurde Gel-gereinigt und mit den kinasierten, annelierten komplementären Oligonukleotiden ARSTOP1 und ARSTOP2 ligiert (Abbildung unten). Diese Oligonukleotide weisen ein 5'-glattes Ende auf, welches mit einer Sspl-Schnittstelle kompatibel ist, worauf diejenige Sequenz folgt, die für die carboxyterminalen 9-Aminosäuren der maturierten AR-Sequenz, für ein TAA-Stopkodon und eine EcoRV und Xbal-Schnittstelle kodiert.The plasmid pARSTOP is an intermediate construction for the production of an AR secretion vector. pARD 1 is digested with Sspl and XbaI and the 515 bp fragment is isolated which codes for the carboxy-terminal 9 amino acids of the mature AR, the transmembrane and cytoplasmic domain, and the З'-unsaturated region. The 4.7 kb (Sspl-XbaI) fragment containing the remaining amino-terminal region of the AR cDNA was gel-purified and ligated with the kinased, annealed complementary oligonucleotides ARSTOP1 and ARSTOP2 (Figure below). These oligonucleotides have a 5'-smooth end which is compatible with an Sspl site, followed by that sequence common to the carboxy-terminal 9 amino acids of the mature AR sequence, a TAA stop codon, and an EcoRV and XbaI site coded.

YFGERCGEK* EcoRV/Xbal ARSTOPl 5' ATTTCGGTGAACGGTGTGGGGAAAAGTAAGATATCT ARSTOP2 3' TAAAGCCACTTGCCACACCCCTTTTCATTCTATAGAGTCYFGERCGEK * EcoRV / XbaI ARSTOPl 5 'ATTTCGGTGAACGGTGTGGGGAAAAGTAAGATATCT ARSTOP2 3' TAAAGCCACTTGCCACACCCCTTTTCATTCTATAGAGTC

Plasmid pbARPlasmid pbAR

Das Plasmid pbAR enthält einen promotorfreien TGF-ß-Leader der mit der maturierten 78-Aminosäureform von AR verbunden ist. Das Plasmid wird durch Ligierung der Oligonukleotide bLARN 3 und bLARN4 mit dem 240bp Ddel-Xbal-Fragment aus pARSTOP in EcoRI/Xbal-verdautem pEMPL 18 hergestellt. bLARN 3 und bLARN4 sind komplementär und erzeugen einen 5'EcoRI und einen 3'Ddel-Überhang und eine einzelne Nael-Schnittstelle, die mit der einen Schnittstelle in der Nähe des carboxyterminalen Endes der TGF-ß-Leadersequenz kompatibel ist. Durch Ligierung wird die Ddel-Schnittstelle zerstört und die korrekt Aminosäuresequenz Valin—Valin am Amino-Terminus von maturiertem AR erzeugt.Plasmid pbAR contains a promoter-free TGF-β leader linked to the mature 78 amino acid form of AR. The plasmid is prepared by ligating oligonucleotides bLARN 3 and bLARN4 with the 240bp Ddel-XbaI fragment from pARSTOP in EcoRI / XbaI-digested pEMPL18. bLARN 3 and bLARN4 are complementary and produce a 5'EcoRI and a 3'Ddel overhang and a single Nael site compatible with the one interface near the carboxyterminal end of the TGF-β leader sequence. Ligation destroys the Ddel site and generates the correct amino acid sequence valine valine at the amino terminus of mature AR.

SstllSstII

AGVVKPPQNKTESEAGVVKPPQNKTESE PHILl 5' GGGAGTAGTTAAGCCGCCCCAAAACAAGACGGAAAGTGAPHILI 5 'GGGAGTAGTTAAGCCGCCCCAAAACAAGACGGAAAGTGA PHIL2 3' CGCCCTCATCAATTCGGCGGGGTTTTGTTCTGCCTTTCACTPHIL2 3 'CGCCCTCATCAATTCGGCGGGGTTTTGTTCTGCCTTTCACT NTSDKPKRKKKGGNTSDKPKRKKKGG PHIH 5' AAATACTTCAGATAAACCCAAAAGAAAGAAAAAGGGAGGPHIH 5 'AAATACTTCAGATAAACCCAAAAGAAAGAAAAGGGAGG PHIL2 3' ITrATGAAGTCTATTTGGGTTTTCTTTCTTTTTCCCTCCPHIL2 3 'ITrATGAAGTCTATTTGGGTTTTCTTTCTTTTCCCTCC

EcoRIEcoRI

KNGKNRRNRKKKNKNGKNRRNRKKKN PHILl 5' CAAAAATGGAAAAAATCGAAGAAACAGAAAGAAGAAGPHILI 5 'CAAAAATGGAAAAATCGAAGAAACAGAAAGAAGAAG PHIL2 3' ѲТТІТТАССТТГІТГАС(ЛТСІТТСТСТPHIL2 3 'ѲТТІТТАССТТГІТГАС (ЛТСІТТСТСТ

Plasmid pDCHBARIPlasmid pDCHBARI

Das Plasmid pDCHBARI ist ein Säuger-Expressionsvektor (Fig. 19), der zur Sekretion der prozessierten, maturierten 78-Aminosäureform von AR entworfen wurde. Er enthält die TGF-ß-Leader/Mature-AR-Sequenz aus pbAR unter der Steuerung des CMV/HIV-Promotors, flankiert von einem SV^-Polyadenylierungssignal. Der Vektor enthält außerdem Sv2dhfr in der gleichen transkriptionalen Orientierung. PSVDR/bOM wird mit Nael und Xbal verdaut und der 6-kb-Vektor wird von der ausgeschnittenen OncoM-kodierenden Sequenz abgetrennt. pbAR wird ebenfalls mit Nael und Xbal verdaut und das 260-bp-Fragment, das für die carboxy-terminalen 5-Aminosäuren der TGF-ß-Signalsequenz und die 78 Aminosäuren-Sequenz von maturiertem AR, gefolgt von einem Terminationskodon und einer EcoRV und Xbal-Schnittstelle kodiert, wurden isoliert; die Verbindungen werden durch Sequenzanalyse bestätigt.Plasmid pDCHBARI is a mammalian expression vector (Figure 19) designed to secrete the processed, mature 78 amino acid form of AR. It contains the TGF-β leader / mature AR sequence from pbAR under the control of the CMV / HIV promoter flanked by an SV ^ polyadenylation signal. The vector also contains Sv2dhfr in the same transcriptional orientation. PSVDR / bOM is digested with Nael and XbaI and the 6kb vector is separated from the excised OncoM coding sequence. pbAR is also digested with Nael and XbaI and the 260 bp fragment responsible for the carboxy-terminal 5-amino acids of the TGF-β signal sequence and the mature amino acid sequence of 78, followed by a termination codon and an EcoRV and XbaI Interface were isolated; the compounds are confirmed by sequence analysis.

Plasmid pDCHBPHILEPlasmid pDCHBPHILE

Das Plasmid pDCHBPHILE ist ein Säuger-Expressionsvektor und wird zur Sekretion eines Chimären AR/EGF-Proteins verwendet. Das Plasmid wird auch erzeugt, um zukünftige Fusionskonstruktionen zwischen der hydrophilen AR-Domäne und anderen Wachstumsfaktoren zu erleichtern. Diese Konstruktion wird durch Ligierung des durch Sstll/Xbal-Verdauung hergestellten 6,5-kb-Fragmentes des pDCHBARI-Vektors, des 175 kp EcoRI/Xbal-Fragmentes, das das synthetische Human-EGF-Gen enthält, sowie der Oligonukleotide PHIL1 udn PHIL2 erzeugt. Diese Oligonukleotide sind komplementär zu den 5'-Sstll und 3'EcoRI-Extensionen und kodieren für die letzten Reste der TGF-ß-Signalsequenz und die gesamte hydrophile AR-Domäne. pDCHBAR 1 enthält den CMV/HIV-Promotor, alle Aminosäuren der TGF-ß-Signalsequenz (bis auf die letzte Aminosäure) und die SV 40-Polyadenylierungssequenz. Das EGF-Fragment wurde von Dr. Timothy M.Rose (Oncogen) zur Verfügung gestellt und enthält geeignete Schnittstellen für weitere Manipulationen.The plasmid pDCHBPHILE is a mammalian expression vector and is used to secrete a chimeric AR / EGF protein. The plasmid is also generated to facilitate future fusion constructions between the hydrophilic AR domain and other growth factors. This construction is accomplished by ligating the 6.5 kb fragment of the pDCHBARI vector produced by Sstll / Xbal digestion, the 175 kp EcoRI / XbaI fragment containing the synthetic human EGF gene, and the oligonucleotides PHIL1 and PHIL2 generated. These oligonucleotides are complementary to the 5'-SstII and 3'EcoRI extensions and encode the last residues of the TGF-β signal sequence and the entire hydrophilic AR domain. pDCHBAR 1 contains the CMV / HIV promoter, all amino acids of the TGF-β signal sequence (except for the last amino acid) and the SV40 polyadenylation sequence. The EGF fragment was prepared by Dr. med. Timothy M.Rose (Oncogen) and contains suitable interfaces for further manipulation.

10.1.2 Herstellung des pTAC-Vektors10.1.2 Preparation of the pTAC Vector

Das Plasmid TacPak/EGF wird von Dr.Timothy M.Rose (Oncogen) zur Verfügung gestellt und besteht aus folgenden Einheiten: trp-lac hybrid promoter und Cro-Gen Shine-Delgarno-Sequenz, isoliert aus einem Bg 1 ll/BamHI-Fragment aus dem Expressionsvektor ρ 135-1, welcher wiederum von pDR450 (Pharmacia) abgeleitet wurde; der alkalischen Phosphatase-Signalsequenz, abgeleitet von synthetischen Oligonukleotiden TacPak 1 und TacPak2 (Dr. Rose, Oncogen); der synthetischen EGF-Sequenz, abgeleitet aus Plasmid pBM22/PAK/EGF; derTranskriptionsterminations-Region; dem pBR322-Gerüst mit dem Neomycin-Resistenz-Gen, abgeleitet aus Plasmid ρ 135-1. TacPak/EGF wird mit BamHI verdaut, mit dATP und dGTP in „2-basic" gefüllt, um eine Schnittstelle zu erhalten, welche mit der „2-basic" gefüllten Sall-Stelle kompatibel ist und anschließend mit Pvul verdaut. Durch diese Verdauung wird das synthetische EGF-Gen und der Großteil der alkalischen Phosphatase-Signalsequenz entfernt, wobei derTac-Promotor, die Shine-Delgarno-Sequenzen und das Initiations-ATG intakt bleiben. Das 2,8-kb-Fragment wird über ein Gel gereinigt.The plasmid TacPak / EGF is provided by Dr. Timothy M.Rose (Oncogen) and consists of the following units: trp-lac hybrid promoter and Cro gene Shine-Delgarno sequence isolated from a Bgl 1 ll / Bam HI fragment from the expression vector ρ 135-1, which in turn was derived from pDR450 (Pharmacia); the alkaline phosphatase signal sequence derived from synthetic oligonucleotides TacPak 1 and TacPak2 (Dr. Rose, Oncogen); the synthetic EGF sequence derived from plasmid pBM22 / PAK / EGF; derTranskriptionsterminations region; the pBR322 scaffold with the neomycin resistance gene derived from plasmid ρ 135-1. TacPak / EGF is digested with BamHI, filled with dATP and dGTP in "2-basic" to obtain an interface that is compatible with the "2-basic" filled Sall site and then digested with Pvul. This digestion removes the synthetic EGF gene and most of the alkaline phosphatase signal sequence leaving the Tac promoter, the Shine-Delgarno sequences and the initiation ATG intact. The 2.8 kb fragment is gel purified.

10.1.3 Herstellung eines modifizierten Amphiregulin-cDNA-Fragmentes10.1.3 Preparation of a modified amphiregulin cDNA fragment

Plasmid pARSTOP wird mit Sail verdaut, „2-basic" mit TTP und dCTP aufgefüllt, zur Erzeugung einer Schnittstelle, die mit der 2-basic-gefüllten (dATP, dGTP) BamHI-Extension kompatibel ist und anschließend mit Ddel und BgII verdaut. Der spätere Verdau war erforderlich, um gleichlaufende DNA vom gewünschten 242-bp-Fragment abzutrennen, das für die kurze Form des maturierten AR kodiert, beginnend mit VKPP und endend bei CGEK, gefolgt von einem synthetisch eingefügtem Stopkodon. Das 243-bp-Fragment wird über ein Gel gereinigt.Plasmid pARSTOP is digested with Sail, "2-basic" filled in with TTP and dCTP to create an interface compatible with the 2-basic-filled (dATP, dGTP) BamHI extension and then digested with Ddel and BgII subsequent digestion was required to separate concurrent DNA from the desired 242 bp fragment encoding the short form of the mature AR, starting with VKPP and ending at CGEK followed by a synthetically inserted stop codon The 243 bp fragment is transfected cleaned a gel.

10.1.4 Herstellung der synthetischen Oligonukleotide ALKPAR1 undALKPAR210.1.4 Preparation of Synthetic Oligonucleotides ALKPAR1 and ALKPAR2

Die komplementären synthetischen Oligonukleotide ALKPAR1 und ALKPAR2 werden hergestellt mit einem 5'Pvul-Überhang, kompatibel mit dem teilweise gefüllten TacPak/EGF Pvul/BamHI-Fragment, und einer 3'Ddel-Extension, kompatibel mit dem teilweise gefüllten pARSTOP Ddel/Sall-Fragment. Sie werden auf einem Applied Biosystems Oligonucleotide SynthesizerThe complementary synthetic oligonucleotides ALKPAR1 and ALKPAR2 are prepared with a 5'Pvul overhang compatible with the partially filled TacPak / EGF Pvul / BamHI fragment and a 3'Ddel extension compatible with the partially filled pARSTOP Ddel / Sall fragment , They are based on an Applied Biosystems Oligonucleotide Synthesizer

synthetisiert und auf einem Acrylamidgel gereinigt. Phosphate werden an die Oligonukleotide mit der T4-Kinase angefügt und äquimolare Mengen werden unter langsamer Abkühlung nach der Hitzedenaturierung anneliert.synthesized and purified on an acrylamide gel. Phosphates are added to the oligonucleotides with the T4 kinase and equimolar amounts are annealed with slow cooling after heat denaturation.

Pvul DdelPvul Ddel

IALALLPLLFTPVTKAVVIALALLPLLFTPVTKAVV

ALKPARi 51 сх^хстпхллттпга^стсстсптх^о^ 3'ALKPARi 5 1 сх ^ хстпхллттпга ^ стсстсптх ^ о ^ 3 '

ALKPAR2 3* ТАСОХС^тЛХ^^ІАСаЛЗДЗ^СААС^^ 5'ALKPAR2 3 * ТАСОХС ^ тЛХ ^^ ІАСаЛЗДЗ ^ СААС ^^ 5 '

10.1.5 Ligierung und Isolierung von pTacAPARI10.1.5 Ligation and isolation of pTacAPARI

Das 243bp große, teilweise gefüllte Ddel-Sall-AR-Fragment, das teilweise gefüllte 2,8kb Pvul/BamHI TacPak/EGF-Vektorfragment, sowie die kinasierten und annellierten ALKPAR1 + 2-Oligonukleotide werden unter Verwendung der DNA-Ligase ligiert, in kompetente E. CoIi JM 109-Zellen transformiert und auf LB/Neomycin-Platten selektiert. Die korrekte Konstruktion wurd durch Restriktionsverdauung und DNA-Sequenzierung bestätigt. Die Sequenz von pTacAPAR ist in Fig.20 angegeben.The 243bp partially-filled Ddel-Sall AR fragment, the partially filled 2.8kb Pvul / BamHI TacPak / EGF vector fragment, and the kinased and annealed ALKPAR1 + 2 oligonucleotides are ligated into DNA using DNA ligase E. coli JM 109 cells and selected on LB / neomycin plates. The correct construction was confirmed by restriction digestion and DNA sequencing. The sequence of pTacAPAR is shown in FIG.

10.1.6 Herstellung von chimärem AR-Hydrophildomäne/EGF-Genfragment10.1.6 Preparation of chimeric AR-hydrophilic domain / EGF gene fragment

Das Plasmid pDCHBPHILE wird mit Sstll und Xbal zur Erzeugung des 286-bp-Fragmentes verdaut, das für die letzten zwei Reste der TGF- -Signalsequenz (AG), für die 37 Reste der hydrophilen Domäne von AR (VVKP... RKKK) und für die 53 Reste große synthetische Sequenz aus der maturierten Human-Sequenz (NSDS ... WELR) kodiert. Das 286-bp-Fragment wird über ein Gel gereinigt.The plasmid pDCHBPHILE is digested with Sstll and XbaI to generate the 286 bp fragment that is responsible for the last two residues of the TGF signal sequence (AG), for the 37 residues of the hydrophilic domain of AR (VVKP ... RKKK) and for the 53 residues large synthetic sequence from the mature human sequence (NSDS ... WELR) encoded. The 286 bp fragment is gel purified.

10.1.7 Herstellung der synthetischen Oligonukleotide APAREGF1 undAPAREGF210.1.7 Preparation of Synthetic Oligonucleotides APAREGF1 and APAREGF2

Die komplementären synthetischen Oligonukleotide APAREGF1 und APAREGF2 werden erzeugt mit einem 5'-Pvul-Überhang, kompatibel mit dem pTacAPAR 1 Pvul/Xbal-Fragment und einer 3'-Sstll-Extension, kompatibel mit dem pDCHBPHILE Sstll/Xbal-Fragment. Die Oligonukleotide werden auf einem Applied Biosystems Oligonucleotide Synthesizer synthetisiert und mit Hilfe eines Acrylamidgels gereinigt. Die Phosphate werden an die Oligonukleotide mit Hilfe der T4-Kinase addiert und äquimolare Mengen unter langsamer Abkühlung nach der Hitzedenaturierung anneliiert.The complementary synthetic oligonucleotides APAREGF1 and APAREGF2 are generated with a 5 'Pvul overhang, compatible with the pTacAPAR 1 Pvul / Xbal fragment and a 3' Sst II extension, compatible with the pDCHBPHILE SstII / XbaI fragment. The oligonucleotides are synthesized on an Applied Biosystems Oligonucleotide Synthesizer and purified using an acrylamide gel. The phosphates are added to the oligonucleotides using T4 kinase and annealed equimolar amounts with slow cooling after heat denaturation.

Pvul SstllPvul Sstll

IALALLPLLFTPVTKIALALLPLLFTPVTK

APAREGFl 5' CGCCCTCGCACTTCTCCCACTGCTGTTCACTCCAGTGACACC 3' APAREGF2 3' TAGCGGGAGCGTGAAGAGGGTGACGACAAGTGAGGTCACTGTGGCG 5'APAREGFl 5 'CGCCCTCGCACTTCTCCCACTGCTGTTCACTCCAGTGACACC 3' APAREGF2 3 'TAGCGGGAGCGTGAAGAGGGTGACGACAAGTGAGGTCACTGTGGCG 5'

10.1.8 Ligierung und Isolierung von pTACAPHILE10.1.8 Ligation and isolation of pTACAPHILE

Das 286bp Sstll/Xbal-Fragment, welches für die hydrophile Domäne von AR verbunden mit der maturierten EGF-Sequenz kodiert, das 2,8 kb Pvul/Xbal pTacAPAR 1-Vektorfragment und die kinasierten, annelierten APARegf 1 + 2-Oligonukleotide werden unter Verwendung der DNA-Ligase ligiert, in kompetente E. CoIi JM109 transformiert und auf LB/Neomycin-Platten selektiert. Die korrekte Konstruktion wird durch Restriktionsanalysen und DNA-Sequenzierung bestätigt. Die Nukleotidsequenz von pTacAPHILE ist in Fig. 21 dargestellt. Das erwartete Translationsprodukt sollte zwischen dem Dipeptid AIa-GIy, das auf die alkalische Phosphatase-Signalsequenz folgt, gespalten werden, wobei ein zusätzlicher Rest (Glycin) an die hydrophile Domäne von AR addiert wird. Die Nukleotidsequenzen, die sich von der normalen Humansequenz unterschieden, sind hervorgehoben (Fig. 20).The 286bp Sstll / XbaI fragment encoding the hydrophilic domain of AR linked to the mature EGF sequence, the 2.8kb Pvul / XbaI pTacAPAR 1 vector fragment, and the kinased annealed APARegf 1 + 2 oligonucleotides are used DNA ligase, transformed into competent E. coli JM109 and selected on LB / neomycin plates. The correct construction is confirmed by restriction analyzes and DNA sequencing. The nucleotide sequence of pTacAPHILE is shown in FIG. The expected translation product should be cleaved between the dipeptide Ala-Gly which follows the alkaline phosphatase signal sequence, adding an additional residue (glycine) to the hydrophilic domain of AR. The nucleotide sequences that differ from the normal human sequence are highlighted (Figure 20).

10.1.9 Reinigung von rekombinanten Amphiregulin10.1.9 Purification of Recombinant Amphiregulin

Die Plasmide pTacAPAR 1 und pTacAPHILE werden in kompentente E. CoIi JM 109-Zellen transformiert. Diese werden bis zur Konfluenzin 10ml LB bei 37°C bis zu einer A60O von 0,7 gezüchtet. Die Kulturen werden anschließend mit 100μΜ EPTG induziert und 24 bis 72h gezüchtet. Die Kulturen werden 2x bei 5000Upm jeweils 15 Min. abzentrifugiert. Das Pellet wird beiseite gelegt und die Reinigung mit dem Überstand fortgesetzt. Proben werden in einer Amicon-Ultrafiltrations-Apparatur mit YM 5-Membranen konzentriert (Ausschluß Molekulargewicht 5000). Das Konzentrat wird mit 5 Volumina MiIIiQ Wasser verdünnt und auf Vw des ursprünglichen Kulturvolumens erneut konzentriert. Man fügt Eisessig bis zu einer Konzentration von 1 M hinzu und bewahrt die Proben 2 bis 24h bei 4°C auf. Die Proben werden bei 19OOOUpm bei 4°C in Oakridge-Gefäßen in einem SS34-Rotor 20 Min. zentrifugiert, das Pellet wird mit 20ml 1 M Essigsäure extrahiert und die Überstände werden vereinigt. Die klaren Überstände werden anschließend gegen 0,1 M Essigsäure 2 Tage dialysiert, lyophilisiert und bei -200C aufbewahrt. Die Zeil-Pellets und der ungereinigte getrocknete Überstand wird durch Immuno-Blotting und Wachstums-Inhibitionstest (GIAs) auf AR-Protein getestet. Das Zeil-Pellet aus 50 μΙ konfluenten Zahlen oder 100 bis 200 μΙ getrocknetem Überstand wird auf einem leyoTricin-polyacrylamid-Gel analysiert. Man färbt das Gel mit „Fast Green", transferiert es auf Nitrocellulose und führt Western-Blots, wie in Abschnitt 7.1.6 beschrieben, durch.The plasmids pTacAPAR 1 and pTacAPHILE are transformed into E. coli complex JM 109 cells. These are grown to confluence in 10 ml LB at 37 ° C to an A 60 O of 0.7. The cultures are then induced with 100 μΜ EPTG and grown for 24 to 72 hours. The cultures are centrifuged off twice at 5000 rpm for 15 minutes each. The pellet is set aside and purification is continued with the supernatant. Samples are concentrated in an Amicon ultrafiltration apparatus with YM 5 membranes (excl. Molecular weight 5000). The concentrate is diluted with 5 volumes of MiIIiQ water and reconcentrated to Vw of the original culture volume. Glacial acetic acid is added to a concentration of 1 M and the samples are kept for 2 to 24 hours at 4 ° C. The samples are centrifuged at 19,000 rpm at 4 ° C in Oakridge vials in an SS34 rotor for 20 min, the pellet is extracted with 20 ml of 1 M acetic acid, and the supernatants are pooled. The clear supernatants are then dialysed against 0.1 M acetic acid for 2 days, lyophilized and stored at -20 0 C. The cell pellets and the crude dried supernatant are tested for AR protein by immunoblotting and growth inhibition assay (GIAs). The cell pellet of 50 μΙ confluent numbers or 100 to 200 μΙ dried supernatant is analyzed on a leyoTricin polyacrylamide gel. Stain the gel with Fast Green, transfer to nitrocellulose, and perform Western blots as described in Section 7.1.6.

10.2 Ergebnisse und Diskussion10.2 Results and discussion

Die Zeil-Pellets von Tranformanten, mit pTacAPAR 1 enthalten große Mengen eines immunoreaktiven Proteins, welches mit 10kd wandert, sowie einige Abbauprodukte und mögliche Dimere. In den Überständen sind annähernd 100 bis 200ng/ml des sezenierten immunoreaktiven ARs enthalten. Durch GIA mit den Überständen wird eine Aktivität von annähernd 150 ng/ml AR auf die A431-A3-Indikatorzellinie im Vergleich mit gereinigtem nativen AR bestimmt. Große Mengen von immunreaktiven Protein werden in diesem System produziert, wobei der Großteil innerhalb der Zelle aggregiert vorliegt. Tests mit periplasmatischen Präparationen und Überständen ergeben eine Sekretion von aktivem Protein nach 2 bis 3 Tagen. pTacAPHILE stellt ein geeignetes Hilfsmittel zur Anbindung der hydrophilen Domäne von AR an den N-Terminus jeglicher klonierter Gene dar. Diese Region kann die Bindungscharakteristika an den normalen Rezeptor des Liganden verändern, kann alsThe cell pellets of tranformants containing pTacAPAR 1 contain large amounts of an immunoreactive protein which migrates at 10 kd, as well as some degradation products and possible dimers. The supernatants contain approximately 100 to 200 ng / ml of the secreted immunoreactive AR. By GIA with the supernatants an activity of approximately 150 ng / ml AR on the A431-A3 indicator cell line is determined in comparison with purified native AR. Large quantities of immunoreactive protein are produced in this system, most of which is aggregated within the cell. Tests with periplasmic preparations and supernatants reveal secretion of active protein after 2 to 3 days. pTacAPHILE provides a convenient tool for attaching the hydrophilic domain of AR to the N-terminus of any cloned gene. This region can alter the binding characteristics to the normal receptor of the ligand

Kernlokalisierungssequenz funktionieren, kann an DNA binden oder den Transport durch eine Lipidmembrane oder andere Membrane bewerkstelligen, die normalerweise für den angebundenen Faktor undurchlässig sind.The nuclear localization sequence may function, bind to DNA, or transport through a lipid membrane or other membrane that is normally impermeable to the attached factor.

11. Hinterlegung von Mikroorganismen11. Deposit of microorganisms

Die folgenden Mikroorganismen wurden bei der Agricultural Research Culture Collection, Northern Regional Research Center (NRRL) unter den folgenden Hinterlegungsnummern hinterlegt:The following microorganisms have been deposited with the Agricultural Research Culture Collection, Northern Regional Research Center (NRRL) under the following accession numbers:

MicroorganismusMicro organism Plasmidplasmid Hinterlegungs-Nr.Deposit no. Escherichia coli HB101Escherichia coli HB101 pARIpar B-18438B-18438 EscherichiacoliHBIOIEscherichiacoliHBIOI pARH12pARH12 B-18439B-18439 Escherichia coli HB101Escherichia coli HB101 pARH6pARH6 B-18440B-18440 Escherichia coli JM109Escherichia coli JM109 pTacAPARIpTacAPARI B-18441B-18441 Escherichia coli JM109Escherichia coli JM109 pTacAPHILEpTacAPHILE B-18442B-18442

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung einer für das Amphiregulin-Gen kodierenden Nucleotidsequenz und von modifizierten Zellen, welche diese Nucleotidsequenz enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß manA process for producing a nucleotide sequence coding for the amphiregulin gene and modified cells containing said nucleotide sequence, characterized in that a) aus Zellen, welche eine amphiregulin-ähnliche Aktivität exprimieren,a) from cells expressing amphiregulin-like activity, i) die RNAabtrennt und gegebenenfalls weiter reinigt und die kodierende DNA durchi) the RNA is separated and optionally further purified and the coding DNA by cDNA-Klonierung isoliert; oder
ii) die genomische DNA abtrennt, spaltet und die kodierende DNA durch genomische
cDNA cloning isolated; or
ii) separating the genomic DNA, cleaving and encoding the DNA by genomic DNA
Klonierung isoliert; und
iii) das jeweils isolierte DNA-Fragment gegebenenfalls mit einer Kontrollsequenz zur Steuerung der Replikation, Transcription und/oder Translation koppelt;
Cloning isolated; and
iii) optionally coupling the respective isolated DNA fragment with a control sequence for controlling replication, transcription and / or translation;
b) Wirtszellen mit einem Expressionsvektor transformiert, der eine gemäß Stufe a) hergestellte Nucleotidsequenz umfaßt, undb) transforming host cells with an expression vector comprising a nucleotide sequence prepared according to step a), and c) diese Zellen kultiviert.c) cultivating these cells.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die mRNA aus der Human-Brustkrebs-Zellinie MCF-7 nach Vorbehandlung mit "^-O-Tetradecanoyl-phorboMS-acetat (TPA) isoliert und eine cDNA-Genbank im Bakteriophagen Xgt10 konstruiert.2. The method according to claim 1, characterized in that the mRNA from the human breast cancer cell line MCF-7 after pretreatment with "^ -O-tetradecanoyl-phorboMS acetate (TPA) isolated and constructed a cDNA library in the bacteriophage Xgt10 , 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine genomische Nukleotidsequenz erhält, welche für das Amphiregulin kodiert und eine Nukleotidsequenz umfaßt, welche im wesentlichen in Fig. 17 dargestellt ist.3. The method according to claim 1, characterized in that one obtains a genomic nucleotide sequence which codes for the amphiregulin and comprises a nucleotide sequence which is shown substantially in Fig. 17. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche für den Amphiregulin-Prekursor kodiert und die kodierende Nukleotidsequenz umfaßt, welche im wesentlichen in Fig. 16 etwa vom Nukleotidrest Nr. 1 bis etwa zum Nukleotidrest Nr. 1243 dargestellt ist.4. The method according to claim 1, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which codes for the amphiregulin precursor and comprises the coding nucleotide sequence, which substantially in Fig. 16 from about the nucleotide residue no. 1 to about the nucleotide residue No. 1243 shown is. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für Amphiregulin kodierende Nukleotidsequenz diejenige Nukleotidsequenz umfaßt, welche im wesentlichen in Fig. 16 vom Nukleotid Nr. 528 bis 761 dargestellt ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the nucleotide sequence coding for amphiregulin comprises that nucleotide sequence which is shown substantially in FIG. 16 from nucleotide Nos. 528 to 761. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen Escherichia-coli-Zellen sind.6. The method according to claim 1, characterized in that the cells are Escherichia coli cells. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Nukleotidsequenz, welche die Genexpression kontrolliert, einen Tac-Promotor umfaßt.7. The method according to claim 1, characterized in that the second nucleotide sequence which controls the gene expression comprises a tac promoter. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche in dem Plasmid pAR 1 enthalten ist, das von einer Escherichiacoli-Zellinie getragen wird und bei der NRRL unter der Hinterlegungsnummer B-18438 hinterlegt ist.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which is contained in the plasmid pAR 1, which is carried by an Escherichia coli cell line and deposited in the NRRL under the accession number B-18438. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche in dem Plasmid pARH 12 enthalten ist, das von einer Escherichiacoli-Zellinie getragen wird und bei der NRRL mit der Hinterlegungsnummer B-18439 hinterlegt ist.9. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which is contained in the plasmid pARH 12, which is carried by an Escherichia coli cell line and deposited with the NRRL with the accession number B-18439. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche in dem Plasmid pARH6 enthalten ist, das von einer Escherichiacoli-Zellinie getragen wird und bei der NRRL mit der Hinterlegungsnummer B-18440 hinterlegt ist.10. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which is contained in the plasmid pARH6, which is carried by an Escherichia coli cell line and deposited with the NRRL with the accession number B-18440. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche in dem Plasmid pTacAPAR 1 enthalten ist, das von einer Escherichia coli-Zellinie getragen wird bei der NRRL mit der Hinterlegungsnummer B-18441 hinterlegt ist.11. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which is contained in the plasmid pTacAPAR 1, which is supported by an Escherichia coli cell line deposited with the NRRL with the accession number B-18441. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nukleotidsequenz erhält, welche in dem Plasmid pTacAPHILE enthalten ist, das von einer Escherichia-coli-Zellinie getragen wird und bei der NRRL mit der Hinterlegungsnummer B-18442 hinterlegt ist.12. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that one obtains a nucleotide sequence which is contained in the plasmid pTacAPHILE, which is carried by an Escherichia coli cell line and deposited with the NRRL with the accession number B-18442 , Hierzu 34 ZeichnungenHere are 34 drawings
DD34296790A 1989-01-17 1990-07-20 METHOD FOR PRODUCING A NUCLEOTIDE SEQUENCE CODED FOR THE AMPHIREGULIN GENE AND MODIFIED CELLS CONTAINING THIS NUCLEOTIDE SEQUENCE. DD296700A5 (en)

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