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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft pharmazeutische Zusammensetzung, welche zur Diagnose
und/oder Behandlung des Plasmozytoms geeignet sind, insbesondere
Substanzen, welche an Myeloma IgG1 binden.
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Stand der Technik und Hintergrund
der Erfindung
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Das
Plasmozytom ist eine Knochenmark Krebserkrankung und zählt
zu den aggressiven B-Zell-Non-Hodgkin-Lymphomen. Der Begriff steht für
einen solitären intramedullären oder ein oder mehrere
extrameduläre Quellen maligner Plasmazellen. Als Synonym
wird der Begriff des Myeloms verwendet. Das multiple Myelom liegt
vor, wenn mehrere intramedulläre Herde vorhanden sind.
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Das
Plasmozym ist gekennzeichnet durch krankhafte Vermehrung der Plasmazellen,
welche ihrerseits krankheitsspezifische Antikörper in hohem Maße
produzieren. Da alle malignen Plasmazellen von einer gemeinsamen
Vorläuferzelle abstammen, sind die produzierten Antikörper
monoklonal. Mehr als 50% der Plasmozytome sind IgG Plasmozytome, i.
e. betreffen IgG bildende Plasmazellen. Myeloma IgG1 Antikörper
unterscheiden sich in den Sequenzen der Bestandteile von „normalen” IgG1
Antikörpern, welche von nicht-malignen Plasmazelle gebildet
werden, i. e. Myeloma IgG1 Antikörper sind tumorspezifisch.
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Durch
das maligne Wachstum der Plasmazellen selbst werden Knochenschmerzen,
Auflösung der Knochen, Anstieg des aus dem Knochen gelösten
Calciums im Serum und Abnahme der Bildung der roten Blutkörperchen
induziert. Die im Übermaß gebildeten Myeloma Antikörper
führen zu Funktionsstörungen vieler Organe, insbesondere
Nierenversagen, sowie zu einer Beeinträchtigung der Gewebedurchblutung,
da sie Ablagerungen in Organen und Geweben bilden.
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Derzeit
wird das Plasmozytom durch immunologischen Nachweis von Myelom IgG
Antikörpern bzw. von Fragmenten solcher Antikörper
in Blut und Urin diagnostiziert.
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Therapeutische
Ansätze umfassen die Chemotherapie mit Melphalan und Prednison,
oder mit einer Kombination aus Vincristin, Idarubicin bzw. Agriamycin,
sowie Dexamethason. Seit 2001 ist Thalidomid zur Behandlung des
multiplen Myeloms zugelassen. Auch wird Lenalidomid, eine immunmodulatorische
Substanz, eingesetzt. Dennoch beträgt die Lebenserwartung
nach Auftreten von Komplikationen mit Chemotherapie nur ca. 3 Jahre.
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Ein
Aptamere sind Nukleinsäurestrukturen (RNA oder DNA) welche
an ein Targetmolekül beliebiger Art mit hoher Affinität
und Selektivität bindet. Erhalten werden Aptamere aus Nukleinsäurebibliotheken
mit meist randomisierten Sequenzen durch Kontaktierung der Nukleinsäuren
einer solcher Bibliothek mit dem Targetmolekül und Selektion
sowie selektive Amplifikation der mit hoher Affinität bindenden
Nukleinsäuren.
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Aus
der Literaturstelle
WO
2007/004748 A1 sind Aptamere bekannt, welche an normales
humanes IgG binden. Aus der Literaturstelle
US 200//0009907 A1 sind
Aptamere gegen Immunglobulin E bekannt.
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Aus
der Literaturstelle Nagel-Wolfrum, K., et al., Mol Cancer
Res. 2(3): 170–182 (2004) sind Aptamere gegen
STAT3 bekannt, wobei die durch die Bindung an diesen Transkriptionsfaktor
Apotose in Krebszellen induziert werden soll. Die Literaturstelle Shangguan,
D., et al., Clin Chem. 53(6): 1153–1155 (2007) offenbart
Aptamere, welche an die Oberfläche neoplastischer Zellen
binden.
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In
Bezug aus das Plasmozytom wäre es einerseits wünschenswert,
eine Diagnose sehr frühzeitig stellen zu können,
und andererseits Organschäden durch Myeloma Antikörper
zu vermeiden, zumindest aber zu reduzieren bzw. zu verlangsamen.
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Technisches Problem der Erfindung
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Der
Erfindung liegt daher das technische Problem zu Grunde, Mittel zur
Verfügung zu stellen, mit welchen das Plasmozytom früh
und mit hoher Empfindlichkeit diagnostiziert werden kann, sowie mit
welchen die Menge an Myeloma Antikörper im Körper
reduziert werden kann, und zwar möglichst ohne die normale
Immunantwort auf fremde Antigene nennenswert zu stören.
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Grundzüge der Erfindung
und bevorzugte Ausführungsformen
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Zur
Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung
eine pharmazeutische Zusammensetzung oder diagnostische Zusammensetzung enthaltend
eine isolierte Nukleinsäure oder mehrere verschiedene isolierte
Nukleinsäuren mit einer Nukleotidsequenz
na-hwgg-nb-t-nc-gggggg-nd-t-ne-ggty-nf,
wobei
a = 0–z, b = 0–7, c = 0–2, d = 0 oder
1, e = 0–3 und f = 0–z, wobei z eine beliebige
natürliche Zahl größer als 0 ist, und
wobei t durch u ersetzt sein kann.
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Nukleinsäuren
können als Nukleotidsequenz eine RNA, DNA, oder eine LNA
enthalten, welche auch derivatisierte nichtnatürliche Nukleotide
aufweisen kann. Von der Erfindung mit umfasst sind auch Nukleinsäuren
mit zu in den vorliegenden Beschreibung offenbarten Sequenzen homologe
Sequenzen, sowie zu solchen Sequenzen bzw. deren Homologe komplementäre
Sequenzen. Homologe bezeichnet dabei Nukleinsäuresequenzen,
welche mit einer der in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen
Sequenzen eine Homologie von zumindest 40%, 50%, 60%, 70%, 80%,
90%, 95%, berechnet mit dem Programm MEGALIGN, DNA LASERGENE, aufweist. Ein
Homolog in der Terminologie der Erfindung ist zudem zwingend durch
die Fähigkeit zur Bindung als Aptamer an Myeloma IgG Antikörper
charakterisiert. Eine Komplementärnukleinsäure
ist typischerweise eine Nukleinsäure deren Sequenz komplementär
zu einer Teilsequenz oder der Vollsequenz einer der hier beschriebenen
Nukleinsäuren ist und an diese Teilsequenz bzw. Vollsequenz
einen Nukleinsäure-Doppelstrang bildend bindet, also hieran
hybridisiert.
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Neben
der Nukleotidsequenz kann eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure aber auch Moleküle enthalten, beispielsweise
endständig der Nukleotidsequenz an das 5'- oder 3'-Ende
oder an beide Enden, gebunden, welche keine Nukleotide enthalten. Beispiele
hierfür sind Detektorsubstanzen, Antigene, welche vom Immunsystem
des Patienten als körperfremd erkannt werden, oder auch
Linkermoleküle, über welche eine Kopplung an andere
Moleküle, beispielsweise fachübliche Moleküle
zur Blockierung eines enzymatischen Abbaus der Nukleinsäure
im Körper oder in Körperflüssigkeiten,
wie Polyethylenglycol, ein Antigen oder eine Festphase stattfindet.
Die Nukleinsäure kann aber natürlich auch direkt
mit solchen anderen Molekülen gekoppelt sein, sofern die anderen
Moleküle die Bindung an die Myelmoa IgG Antikörper
nicht blockieren.
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Die
Nukleinsäure selbst ist dabei stets ein Aptamer, bezogen
auf eine spezifische zu bestimmende Substanz, hier Myeloma IgG Antikörper.
In aller Regel wird es sich bei einer Koppelung einer erfindungsgemäßem
Nukleinsäure an ein Linkermolekül um eine covalente
Bindung handeln. Ein Linkermolekül ist beispielsweise ein
organisches Molekül, welches bivalent ist und zur Verbindung
der Nukleinsäure unter räumlichem Abstand zur
festen Phase dient. Ein Linkermolekül kann dabei eine synthetisches
organisches Molekül, beispielsweise Polymer, aber auch
ein Biopolymer, beispielsweise ein Protein, Peptid oder eine Nukleinsäure
sein. Der Begriff der Linkermoleküle umfasst dabei auch übliche
Kopplungsreagenzien, wie die Molekülpaare Biotin/Streptavin
bzw. Neutravidin. Dabei wird eines der Moleküle, beispielsweise
Biotin, an die zu immobilisierende Substanz gebunden, im Falle der
Nukleinsäure beispielsweise an das 5'-Ende, und das andere
Molekül an die feste Phase. Zusätzlich zu solchen
Kopplungsreagentien können aber auch noch die anderen vorstehend
genannten Linkermoleküle zwischengeschaltet sein.
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Ein
Aptamer ist dabei eine (meist einzelsträngige) Nukleinsäure,
welches analog einer Antikörper/Antigenaffinität
(”Schlüssel/Schloss”) oder gemäß dem
Bindungsmodell des induced fit eine Bindungsaffinität zu
bestimmten Zielstrukturen auf molekularer Ebene aufweist. Es handelt
sich folglich um nicht-kovalente Bindungen zur Zielstruktur, hier
einem Myeloma IgG Antikörper.
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Eine
Detektorsubstanz ist eine beliebige Substanz, welche sich mittels
physikalischer oder chemischer Nachweismethoden bestimmen läßt. Beispiele
für physikalisch nachweisbare Detektorsubstanzen sind Stoffe,
die Lumineszenz, i. e. Fluoreszenz oder Phosphoreszenz, nach Exposition durch
eine die Lumineszenz anregende Strahlung oder andere Energieform
zeigen. Der Nachweis erfolgt durch Messung der Intensität
der Lumineszenz bei deren Wellenlänge. Chemische Nachweismethoden
umfassen die klassischen Färbemethoden der Biochemie, wozu
auch beispielsweise direkte Markierungen einer Nukleinsäure,
beispielsweise am 5'-Ende mit einem Farbstoff, zählen.
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Als
diagnostische Zusammensetzung werden alle üblichen Kombinationen
(Mischungen, Koppelungen) einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure mit weiteren Substanzen, einschließlich
Detektorsubstanzen, Linkersubstanzen oder Festphasen, wie im Folgenden
beschrieben, bezeichnet, welche zur ex-vivo Bestimmung (qualitativ,
halb-quantitativ oder quantitativ) von Myeloma Antikörpern
in entnommenen Körperflüssigkeiten, wie entnommen
oder fachüblich aufbereitet, geeignet sind.
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Mit
der Erfindung wird einerseits ein diagnostisches Mittel erreicht,
welches mit hoher Empfindlichkeit sowie hoher Selektivität
die Erkrankung Plasmozytom durch Analyse eine Blutprobe bzw. Plasmaprobe,
aber auch ggf. einer Urinprobe, detektiert werden kann. Falsch-negative
ebenso wie falsch-positive Ergebnisse sind mit ungewöhnlich
hoher Sicherheit ausgeschlossen, da die erfindungsgemäßen
Nukleinsäuren mit sehr hoher Selektivität und
Affinität ausschließlich an Myeloma IgG Antikörper
binden, nicht dagegen an „normale” IgG Antikörper,
welche im Rahmen einer normalen Immunantwort auf fremde Antigene
erzeugt werden.
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Mit
der Erfindung wird aber auch ein Mittel zur Verfügung gestellt,
mit welchem selektiv Myeloma IgG Antikörper inhibiert bzw.
aus dem Plasma bzw. Blut eines Patienten abgetrennt werden können. Dadurch
wird zwar die Erkrankung selbst nicht therapiert, jedoch werden
die durch die Myeloma IgG Antikörper verursachten Schädigungen
an Organen und Knochen reduziert, wenn nicht gar völlig
verhindert, insbesondere, wenn die Erkrankung frühzeitig,
beispielsweise mit den erfindungsgemäßem diagnostischen
Mitteln, detektiert werden kann. Es steht zu erwarten, dass die
Lebenserwartung von erkrankten Patienten ganz erheblich verlängert
wird, da die kurze Lebenserwartung, selbst bei Therapie der eigentlichen
Erkrankung selbst, im Wesentlichen auf den durch die Myeloma IgG
Antikörpern verursachten Organschädigungen beruht.
Im Rahmen der Erfindung ist dabei von besonderer Bedeutung, dass
Myeloma Antikörper typischerweise monoklonale Antikörper sind,
so dass diese Antikörper stets gleiche Epitope aufweisen,
an welche erfindungsgemäße Nukleinsäuren
binden können.
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Bevorzugt
ist es in Bezug auf die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren,
wenn z = 0–200, insbesondere 10–100, ist. Weiterhin
ist vorzugsweise b = 0, 1, 2, 3, 6 oder 7, und/oder e = 1, 2 oder
3. Im Einzelnen kann nb tt, taa, gt, tg,
tc, ta, tgcatc, gcatgtc, a, ct, c, t, ca, oder kein Nukleotid sein.
nc kann tt, t, tc, gc, cc, c, oder kein
Nukleotid sein. nd kann c, g, t, oder kein
Nukleotid sein. ne kann a, ttg, ct, g, atg,
tt, oder kein Nukleotid sein. Die Nukleinsäure kann insbesondere eine
der Nukleotidsequenzen gemäß SEQ-ID 1 bis 39 der 1 und 2 enthalten
oder hieraus bestehen, wobei t auch durch u ersetzt sein kann.
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In
der Variante als pharmazeutische Zusammensetzung zur Darreichung
an einen erkrankten Patienten können erfindungsgemäß eingesetzte
Nukleinsäuren auch mit weiteren Substanzen gekoppelt, insbesondere
covalent gekoppelt sein. Die Kopplung wird dabei entweder direkt
oder, bevorzugt, über ein Linkermolekül gegeben
sein. Als weitere Substanzen kommen dabei beispielsweise körperfremde
Antigene in Frage. Diese körperfremden Antigene werden
von körpereigenen Immunsystem als körperfremd
erkannt und angegriffen mit der Folge, dass das Antigen mit der
erfindungsgemäßen Nukleinsäure sowie
der daran gebundenen Myeloma IgG Antikörper vom Körper
selbst beseitig werden. Folglich können die Myeloma IgG
Antikörper keine Schädigungen an den Organen des
Patienten mehr hervorrufen.
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Eine
erfindungsgemäße Nukleinsäure, ggf. in
Verbindung mit sonstigen Molekülen, beispielsweise Linkermolekülen,
Stabilisatoren gegen enzymatischen Abbau, und/oder körperfremden
Antigenen, wird typischerweise in physiologisch wirksamer Dosis
mit galenischen Hilfs- und/oder Trägerstoffen gemischt
und zur Darreichung an eine Person hergerichtet. Die galenische
Herrichtung einer erfindungsgemäß eingesetzten
pharmazeutischen Zusammensetzung kann in fachüblicher Weise
und grundsätzlich zur beliebigen Darreichung, beispielsweise
oral oder zur Injektion, erfolgen. Geeignete feste oder flüssige
galenische Zubereitungsformen sind beispielsweise Granulate, Pulver,
Dragees, Tabletten, (Mikro-)Kapseln, Suppositorien, Sirupe, Säfte,
Suspensionen, Emulsionen, Tropfen oder Lösungen zur Injektion
(i. v., i. p., i. m., s. c.), transdermale Systeme, sowie Präparate
mit protrahierter Wirkstoff-Freigabe, bei deren Herstellung übliche
Hilfsmittel wie Trägerstoffe, Spreng-, Binde-, Überzugs-,
Quellungs-, Gleit- oder Schmiermittel, Geschmacksstoffe, Süßungsmittel
und Lösungsvermittler Verwendung finden. Als Hilfsstoffe
sei Magnesiumcarbonat, Titandioxid, Lactose, Mannit und andere Saccharide,
Talcum, Milcheiweiß, Gelatine, Stärke, Zellulose
und ihre Derivate, tierische und pflanzliche Öle wie Lebertran,
Sonnenblumen-, Erdnuss- oder Sesamöl, Polyethylenglycole
und Lösungsmittel, wie etwa steriles Wasser und ein- oder
mehrwertige Alkohole, beispielsweise Glycerin, oder Mischungen solcher
Lösungsmittel genannt. Eine erfindungsgemäß verwendete
pharmazeutische Zusammensetzung ist dadurch herstellbar, dass mindestens
ein erfindungsgemäß verwendete Nukleinsäure,
ggf. als Salz, in definierter Dosis mit einem pharmazeutisch geeigneten und
physiologisch verträglichen Träger und ggf. weiteren
geeigneten Wirk-, Zusatz- oder Hilfsstoffen mit definierter und
vorgegebener Dosis gemischt und zu der gewünschten Darreichungsform
hergerichtet ist. Bevorzugt wird in der Regel die i. v. Injektion
bzw. Infusion sein.
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Die
Erfindung lehrt auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung
zur Behandlung des Plasmozyms, insbesondere des Plasmozyms mit Myelom
IgG.
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Des
Weiteren lehrt die Erfindung ein Immobilisat enthaltend eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure, welche an die Oberfläche einer festen
Phase gebunden, insbesondere covalent gebunden, ist, oder einen
Nukleinsäure/Kopplungsreagenz-Verbund mit einer solchen
Nukleinsäure, welche an ein Kopplungsreagenz, insbesondere
ein physiologisch verträgliches Kopplungsreagenz, gebunden
ist.
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In
diesem Zusammenhang ist auch Gegenstand der Erfindung eine Dialysevorrichtung
mit einem arteriellen Entnahmeteil, mit einer Abtrennkammer, welche
mit einem ersten Kammeranschluss mit dem arteriellen Entnahmeteil
verbunden ist und ein erfindungsgemäßes Immobilisat
enthält, und einem venösen Rückführungsteil,
welches mit einem zweiten Kammeranschluss der Abtrennkammer verbunden
ist, wobei optional eine Kreislaufpumpe zwischen der Abtrennkammer
und dem arteriellen Entnahmeteil und/oder dem venösen Rückführungsteil zwischengeschaltet
ist, deren Förderrichtung zum venösen Rückführungsteil
weist. Mit Ausnahme des in der Abtrennkammer angeordneten und darin
immobilisierten Immobilisats können grundsätzlich
alle üblichen Dialysetechnologien eingesetzt sein. Bei Einsatz
einer erfindungsgemäßen Dialysevorrichtung wird
einem Patienten aus einer Arterie Blut entnommen, welches dann durch
die Abtrennkammer geleitet wird. Myeloma IgG Antikörper
im Blut werden dann an die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren
gebunden und dadurch immobilisiert und aus dem Blutstrom entfernt.
Das insofern gereinigte Blut wird dem Patienten dann wieder über
eine Vene zugeführt.
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Ein
erfindungsgemäßer Nukleinsäure/Kopplungsreagenz-Verbund
kann ebenfalls zur Blutreinigung mit einer Dialysevorrichtung eingesetzt
werden. Der Nukleinsäure/Kopplungsreagenz-Verbund wird dazu
zunächst einem Patienten dargereicht, beispielsweise i.
v. injiziert. Die Nukleinsäure bindet dann im Blut bzw.
Plasma vorhandene Myeloma IgG Antikörper. Dabei ist im Übrigen
vorteilhaft, dass durch die Bindung der Nukleinsäure an
ein Kopplungsreagenz auch eine Stabilisierung der Nukleinsäure
gegen enzymatischen Abbau, beispielsweise durch Nukleasen, erreicht
werden kann, i. e. die biologische in vivo Halbwertzeit wird von
wenigen Minuten auf 20 Minuten und mehr, bis zu Tagen, erhöht. Dann
erfolgt eine Dialyse, wobei in der Abtrennkammer eine zum Kopplungsreagenz
komplementäre Molekülspezies immobilisiert ist.
Dann wird das Kopplungsreagent in der Abtrennkammer an diese Molekülspezies
gebunden, wodruch letztendlich die Nukleinsäure und der
daran gebundene Myeloma IgG Antikörper immobilisiert und
dem Blutstrom entzogen wird.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen
Zusammensetzung bzw. Nukleinsäure, wobei die Nukleinsäure entweder
aus einer Nukleinsäurebibliothek isoliert und optional
amplifiziert wird, oder wobei die Nukleinsäure synthetisiert
und optional amplifiziert wird, und wobei die Nukleinsäure
mit Hilfs- und/oder Trägerstoffen gemischt oder hieran
gebunden wird, welche in der Diagnostik oder der Pharmazie gebräuchlich sind.
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In
Hinblick auf Länder, in welchen therapeutische und diagnostische
verfahren patentierbar sind, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren
zur Behandlung des Plasmozyms, wobei einer an Plasmozym erkrankten
Person eine physiologisch wirksame Dosis einer erfindungsgmäßen
Zusammensetzung dargereicht wird, oder ein Verfahren zur Behandlung
des Plasmozyms, wobei eine an Plasmozym erkrankte Person an eine
erfindungsgemäße Dialysevorrichtung angeschlossen
wird, wobei die Dialysevorrichtung in Betrieb genommen wird, wobei
Myelom Antikörper, insbesondere Myelom IgG Antikörper
an die Nukleinsäuren in der Abtrennkammer binden und so aus
dem Blutstrom entfernt werden. Schließlich betrifft die
Erfindung auch ein Verfahren zur Behandlung des Plasmozyms, wobei
einer an Plasmozym erkrankten Person eine pharmazeutische Zusammensetzung
enthaltend einen Nukleinsäure-Kopplungsreagenz-Verbund
dargereicht, beispielsweise injiziert, wird, wobei dann der Patient
an eine Dialysevorrichtung angeschlossen wird, welche eine Abtrennkammer
enthält, in der eine zum Kopplungsreagenz komplementäre
Molekülspezies immobilisiert ist, wobei die Dialysevorrichtung
in Betrieb genommen wird, und wobei Myelom Antikörper,
insbesondere Myelom IgG Antikörper an die Nukleinsäuren
im Körper des Patienten binden und der Verbund aus Nukleinsäure/Kopplungsreagenz-Verbund
mit daran gebundenen Myelom Antikörper in der Abtrennkammer
an die Molekülspezies bindet und so aus dem Blutstrom entfernt
wird.
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Zu
diagnostischen Zwecken lassen sich erfindungsgemäße
Nukleinsäuren in den verschiedensten ex-vivo Assay-Formaten
zur Detektion von Myeloma Antikörpern einsetzen, wovon
einige folgend beispielhaft erläutert werden.
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Zunächst
ist es möglich, alle fachüblichen direkten Assays
einzusetzen. Hierbei ist eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure typischerweise an einer Festphase immobilisiert.
Mit dieser Festphase wird dann eine Probe, potentiell enthaltend
Myeloma Antikörper, beispielsweise eine Blut- oder Urinprobe, kontaktiert
und inkubiert. Bindungsereignisse der Nukleinsäure mit
Myeloma Antikörpern werden dann in fachüblicher
Weise detektiert und angezeigt. Solcher verfahren lassen sich qualitativ
(ja/nein-Signal), halb-quantitativ, oder quantitativ ausführen.
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Möglicherweise
genauer, insbesondere, wenn eine quantitative Bestimmung der Myeloma Antikörper
gewünscht ist, bzw. empfindlicher sind kompetitive Verfahren,
wovon einige Möglichkeiten folgend erläutert werden.
Grundsätzlich sind aber auch alle anderen fachüblichen
kompetitiven Verfahren einsetzbar.
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Ein
erstes kompetitives Verfahren umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
die Nukleinsäure wird in vorgegebener Menge durch Bindung
an eine Festphase immobilisiert, die Festphase mit immobilisierter
Nukleinsäure wird mit einer Lösung, welche eine
vorgegebene Menge an mit einer Detektorsubstanz verbundenen Myeloma
Antikörpern enthält, für eine vorgegebene
Dauer kontaktiert, die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure
und daran gebundenen Myeloma Antikörpern wird sodann einer
Waschverfahrenstufe unterzogen, die Festphase mit immobilisierter
Nukleinsäure und daran gebundenen Detektorsubstanz-verbundenen
Myeloma Antikörpern wird sodann mit einer Lösung,
beispielsweise einer Blut- oder Urinprobe eines Patienten, potentiell
enthaltend zu bestimmende Myeloma Antikörper für eine
vorgegebene Dauer kontaktiert, wobei die Detektorsubstanzverbundenen
Myeloma Antikörper und die zu bestimmenden Myeloma Antikörper
kompetitiv an die immobilisierte Nukleinsäure binden, entweder wird
der Lösungsüberstand der Festphase mit Detektorsubstanz-verbundenen
Myeloma Antikörpern entnommen, und die Myeloma Antikörper
in dem Überstand werden qualitativ oder quantitativ bestimmt, oder
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und daran
gebundenen Detektorsubstanz-verbundenen Myeloma Antikörpern
wird einer Waschverfahrenstufe unterzogen und die Detektorsubstanz
der an die immobilisierte Nukleinsäure gebundenen Myeloma
Antikörper wird qualitativ oder quantitativ bestimmt. Dabei
kann die Zunahme der Detektorsubstanz in der Lösung oder
die Abnahme der Detektorsubstanz an der Festphase gemessen werden.
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Eine
nochmals andere Variante eines erfindungsgemäßen
Assays umfasst die folgenden Verfahrensschritten: die Nukleinsäure
wird in vorgegebener Menge durch Bindung an eine Festphase immobilisiert,
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure wird mit
einer Lösung, welche eine vorgegebene Menge an mit einer
Detektorsubstanz verbundener Komplementärnukleinsäure
enthält, für eine vorgegebene Dauer kontaktiert,
die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und daran
gebundener Komplementärnukleinsäure wird sodann
einer Waschverfahrenstufe unterzogen, die Festphase mit immobilisierter
Nukleinsäure und daran gebundener Komplementärnukleinsäure
wird sodann mit einer Lösung enthaltend zu bestimmende
Myeloma Antikörper für eine vorgegebene Dauer
kontaktiert, wobei die Komplementärnukleinsäure
und die zu bestimmenden Myeloma Antikörper kompetitiv an
die immobilisierte Nukleinsäure binden, entweder wird der
Lösungsüberstand der Festphase mit Komplementärnukleinsäure
entnommen, und die Detektorsubstanz der Komplementärnukleinsäure
in dem Überstand wird qualitativ oder quantitativ bestimmt,
oder die Festphase mit immobilisierter Nukleinsäure und
daran gebundener Komplementärnukleinsäure wird
einer Waschverfahrenstufe unterzogen und die Detektorsubstanz der
gebundenen Komplementärnukleinsäure wird qualitativ
oder quantitativ bestimmt. In dieser Variante erfolgt die kompetitive
Bindung zwischen der Nukleinsäure einerseits und den Myeloma
Antikörpern sowie der Komplementärnukleinsäure
andererseits.
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Ein
weiteres kompetitives Verfahren zur Detektion von Myeloma Antikörpern
umfasst die folgenden Verfahrensschritten: isolierte Myeloma Antikörper
werden in vorgegebener Menge durch Bindung an eine Festphase immobilisiert,
eine Lösung enthaltend die Nukleinsäure in vorgegebener
Menge, welche mit einer Detektorsubstanz verbunden ist, wird mit
einer Probe, beispielsweise einer Blutprobe oder Urinprobe eines
Patienten, für eine vorgegebene Dauer kontaktiert, wobei
die Nukleinsäure an Myeloma Antikörper bindet,
die Festphase mit immobilisierten Myeloma Antikörpern wird
sodann mit der Lösung/Probe, kontaktiert, wobei die Nukleinsäure kompetitiv
an zu bestimmende Myeloma Antikörper und an immobilisierte
Myeloma Antikörper bindet, entweder wird die Festphase
mit immobilisierten Myeloma Antikörpern und daran gebundener
Nukleinsäure einer Waschverfahrensstufe unterzogen, und die
Detektorsubstanz der an die immobilisierten Myeloma Antikörper
gebundenen Nukleinsäure wird qualitativ oder quantitativ
bestimmt, oder der Lösungsüberstand der Festphase
mit Nukleinsäure wird optional entnommen und die Detektorsubstanz in
dem Lösungsüberstand wird qualitativ oder quantitativ
bestimmt. Hierbei erfolgt der Nachweis der Myeloma Antikörper
entweder durch die Abnahme der Detektorsubstanz in der Lösung
oder durch die Zunahme der Detektorsubstanz, die an der Festphase über
die Myeloma Antikörper und der daran gebundenen Nukleinsäure
gebunden ist. In dieser Variante kann das Assay beispielsweise auch
als Filter Assay bzw. Nitrocellulose Assay ausgebildet sein, wobei dann
die Bindung der Myeloma Antikörper an die Festphase beispielsweise
durch Biotinylierung der Myeloma Antikörper und Bindung
an einen Streifen, beispielsweise auf Basis Nitrocellulose, gebundenes Neutravidin
erfolgen kann. Dann kann die Detektorsubstanz beispielsweise durch über
am 5'-Ende der Nukleinsäure gebundenes Biotin gekoppelte
Meerrettichperoxidase (HRP) gebildet sein. Mittels eines Laufpuffers
und mit Hilfe der Kapillarkräfte wird dann die Lösung
mit der markierten Nukleinsäure in ein Testfeld des Streifens
gezogen, in welchem die Myeloma Antikörper immobilisiert
sind und wo zugleich 4-Chloro-1-naphthol bei Reaktion mit HRP farbig
präzipitiert wird und die Anwesenheit der (an die an der Festphase
gebundenen Myeloma Antikörper gebundenen) Detektorsubstanz
anzeigt. Dabei wird es sich empfehlen, eine nur sehr geringe Menge
an Nukleinsäure in die Lösung mit den zu bestimmenden freien Myeloma
Antikörper zu geben, idealerweise eine Menge, die bei Einsatz
einer Kontrolllösung ohne Myeloma Antikörper gerade
noch eine erkennbare Färbung erzeugt. Dann ist gewährleistet,
dass auch sehr kleine Konzentrationen der zu bestimmenden freien Myeloma
Antikörper detektiert werden, da diese dann die Nukleinsäure
binden, welche dann daher nicht für eine Bindung an die
immobilisierten Myeloma Antikörper zur Verfügung
steht und folglich keine Färbung erzeugt. Im Ergebnis zeigt
eine Färbung die Abwesenheit der zu bestimmenden Myeloma
Antikörper an, während eine ausbleibende Färbung
die Anwesenheit der zu bestimmenden Myeloma Antikörper
in der Probe anzeigt. Die vorstehenden Ausführungen lassen
sich analog ohne weiteres auf die folgend erläuterten kompetitiven
Verfahren übertragen. Die Zweckmäßigkeit
eines Überschusses oder Unterschusses von Nulkeinsäure
bzw. markierten Myeloma Antikörper in der Lösung
für qualitative Bestimmung ergibt sich aus den jeweiligen
Zusammenhängen, ohne dass dies der näheren Erläuterung
bedarf. Im Falle quantitativer Bestimmungen ist die jeweils einzusetzende
vorgegebene Menge an Nukleinsäure bzw. markierten Myeloma
Antikörpern nach Maßgabe der jeweiligen Gleichgewichte
für eine Paarung Myeloma Antikörper/Nukleinsäure
(Aptamer) zu wählen, was unschwer mit einfachen Experimenten
gelingt.
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Grundsätzlich
kann eine Markierung der Nukleinsäure beliebig erfolgen,
sei es mit anderen Farbstoffsubstraten, sei es durch eine direkte
Markierung, beispielsweise am 5'-Ende.
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Eine
Variante der vorstehend beschriebenen allgemeinen kompetitiven Ausführungsform
weist die folgenden Verfahrensschritte auf: die Myeloma Antikörper
werden in vorgegebener Menge durch Bindung an eine Festphase immobilisiert,
die Festphase mit immobilisierten Myeloma Antikörpern wird
mit einer Lösung, welche eine vorgegebene Menge an mit einer
Detektorsubstanz verbundener Nukleinsäure enthält,
für eine vorgegebene Dauer kontaktiert, die Festphase mit
immobilisierten Myeloma Antikörpern und daran gebundener
Nukleinsäure wird sodann einer Waschverfahrensstufe unterzogen,
die Festphase mit immobilisierten Myeloma Antikörpern und
daran gebundener Nukleinsäure wird sodann mit einer Lösung
enthaltend zu bestimmende Myeloma Antikörper für
eine vorgegebene Dauer kontaktiert, wobei die zu bestimmenden Myeloma
Antikörper und die immobilisierten Myeloma Antikörper
kompetitiv an die Nukleinsäure binden, entweder wird die
Festphase mit immobilisierten Myeloma Antikörpern und daran
gebundener Nukleinsäure einer Waschverfahrensstufe unterzogen
und die Detektorsubstanz der an die immobilisierten Myeloma Antikörper
gebundenen Nukleinsäure wird qualitativ oder quantitativ
bestimmt, oder der Lösungsüberstand der Festphase mit
Nukleinsäure wird entnommen, und die Detektorsubstanz der
Nukleinsäure in dem Überstand wird qualitativ
oder quantitativ bestimmt. Diese Variante ist gleichsam das Spiegelbild
der vorstehenden Variante.
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Die
Festphase kann bei vorstehend beschriebenen Varianten ein optischer
Leiter sein, wobei die Detektorsubstanz zur spontanen oder angeregten
Emission von Licht befähigt ist, wobei die Bestimmung der
Detektorsubstanz mittels eines mit einem Ende des optischen Leiters
verbundenen optischen Sensor erfolgt. Auf diesem Wege lassen sich auf
einfache Weise Sensoren herstellen, welche elektrische Signale nach
Maßgabe einer qualitativen oder quantitativen Detektion
erzeugen. Mittels solcher Sensoren können Handgeräte
zur Anzeige von Myeloma Antikörpern hergestellt werden,
wobei lediglich eine Probe in eine Probenöffnung eingegeben werden
muss und die Anwesenheit, ggf. quantitativ, der Myeloma Antikörper
auf einer Anzeigeeinheit angezeigt wird.
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In
einer weiteren Variante sind die folgenden Verfahrensschritte vorgesehen:
die Nukleinsäure wird an einer negativen Elektrode einer
elektrolytischen Zelle immobilisiert, die elektrolytische Zelle wird
dann mit einer Lösung enthaltend die zu bestimmenden Myeloma
Antikörper versetzt und zugleich wird an die negative Elektrode
für eine definierte Dauer ein negatives Potantial, bezogen
auf eine Gegenelektrode der elektrolytischen Zelle, gelegt, sodann
wird der Gehalt an Wasserstoffperoxid in der Lösung der
elektrolytischen Zelle bestimmt. Auf Grund der negativen Ladung
an der negativen Elektrode werden bei Bindung zwischen Nukleinsäure und
Myeloma Antikörpern kovalente Addukte Antikörper/Nukleinsäure
unter der Bildung von Wasserstoffperoxid gebildet. Dies kann wiederum
elektrisch/elektronisch detektiert werden, so dass auch in dieser
Variante ein Sensor geschaffen ist.
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Die
Erfindung betrifft daher des Weiteren auch ein Testsystem zur Durchführung
eines erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. zur Detektion
von Myeloma Antikörpern mit einer Festphase und/oder einer
Lösung enthaltend eine erfindungsgemäße
Nukleinsäure. Die verschiedenen Varianten und weiteren
Komponenten erfindungsgemäßer Testsysteme ergeben
sich aus den vorstehenden Erläuterungen zu den erfindungsgemäßen
Verfahren.
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Schließlich
betrifft die Erfindung eine isolierte Nukleinsäure gemäß einem
der Ansprüche 16 bis 23.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1:
18 erfindungsgemäße Sequenzen sowie eine Konsensus-Sequenz,
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2:
20 erfindungsgemäße Sequenzen,
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3:
Bindungskurven für erfindungsgemäße Nukleinsäuren,
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4:
Bindungskurven bei verschiedenen pH-Werten,
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5:
Darstellung der Bindungspezifität erfindungsgemäßer
Nukleinsäuren,
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6:
Versuchsergebnisse zur Stabilität von erfindungsgemäßen
Nukleinsäuren in humanem Serum,
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7:
Ergebnisse zur Trennwirkung erfindungsgemäßer
Nukleinsäuren in humanem Serum,
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8:
Prognostizierte Sekundärstruktur der trunkierten Nukleinsäure
aus SEQ.-ID 3,
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9:
Zwei alternative G-Quadruplexe des Gegenstandes der 8,
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10:
CD-Spektren des Gegenstandes der 8, und
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11:
Untersuchungen der thermischen Denaturierung mit UV-Absorption am
Gegenstand der 8.
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In
der 1 erkennt man als erste 18 Sequenzen Seq.-ID 1
bis 18 Sequenzen erfindungsgemäßer Nukleinsäuren,
welche mit hoher Affinität und Spezifität an Myeloma
Antikörper, speziell Myeloma IgG1 Antikörper binden.
In 19. Sequenz (Seq.-ID 19) ist die Konsensus-Sequenz dargestellt.
Die mit „N” bezeichneten Teilsequenzen am 5'-
sowie 3'-Ende der Sequenzen Seq.-ID 1 bis 19 sind für die
Erfindung weniger relevant, da sie wahrscheinlich keine an Myeloma
Antikörper bindenden Teilsequenzen enthalten. Daher sind
diese Teilsequenzen mit hoher Wahrscheinlichkeit grundsätzlich
beliebig in der Länge sowie in der Konstitution. In der 2 erkennt man
weitere Beispiele erfindungsgemäßer Nukleinsäuren,
welche u. a. die vorstehend genannte Konsensus-Sequenz enthalten.
Sie sind der der Reihenfolge der Darstellung folgend als Seq.-ID
20–39 bezeichnet.
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In
der 3 sind auf fachübliche Weise erhaltene
Bindungskurven für eine erfindungsgemäße Nukleinsäure
(SEQ.-ID 3), sowie eine trunkierte Variante dieser Nukleinsäure
(zur Sequenz siehe auch 8) an Myeloma Antikörper
dargestellt. Myeloma Antikörper sind beispielsweise unter
der Produktbezeichnung „Human Myeloma IgG1 kappa” und
der Katalognummer A50183H von der Firma Biodesign & OEM Concepts
of Meridian Life Science, Inc., USA, erhältlich. Es ergeben
sich Dissoziationskonstanten von Kd = 172
nM für SEQ.-ID 3 sowie 372 nM für die trunkierte
Variante, i. e. die erfindungsgemäßen Nukleinsäuren
binden mit sehr hoher Affinität an Myeloma IgG Antikörper.
Dies zeigt aber auch, dass a und f in den Sequenzen erfindungsgemäßer
Nukleinsäuren sehr klein, hier jeweils 5, sein können,
ohne dass eine drastische Verschlechterung der Bindungsstärke
erfindungsgemäßer Nukleinsäuren eintritt.
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In
der 4 ist die pH-Abhängigkeit der Dissoziationskonstante
für die Nukleinsäure gemäß SEQ.-ID
3 dargestellt. Es ergeben sich als Werte für Kd 172
nM, 290 nM und 602 nM bei pH 6,0, 6,6 und 7,2. Man erkennt, dass
die hohe Affinität auch über einen relativ breiten
pH Bereich gegeben ist.
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In
der 5 sind Ergebnisse einer Prüfung auf Spezifität
der Nukleinsäure der 4 dargestellt. Es
wurde die Bindung mit Myeloma IgG1 einerseits und mit anderen Antikörpern,
wie in der Figur angegeben, andererseits untersucht. Man erkennt,
dass die Nukleinsäure praktisch ausschließlich
an die Target IgG1 Antikörper bindet, nicht jedoch an die
anderen angegebenen Antikörper.
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In
der 6 ist der Zerfall einer Nukleinsäure gemäß 4 in
humanem Serum in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.
Dabei bezeichnet „L” eine Standard 10 BP Leiter.
Man erkennt, dass nach einer Stunde praktisch noch keine Fragmente
der Nukleinsäure zu detektieren ist, während die
Fragmentierung erst nach 6 Stunden anfängt signifikant
zu werden. Dies bedeutet, dass eine erfindungsgemäße Nukleinsäure
selbst ohne stabilisierende Moleküle an einem oder beiden
Enden eine physiologische Halbwertszeit aufweist, welche beispielsweise
für Dialysezwecke, mit welchen der vorstehend beschriebenen
Verfahren auch immer, völlig ausreichend ist. Selbst für
ein Therapeutikum mit einer erfindungsgemäßen
Nukleinsäure, welche an ein körperfremdes Antigen
gekoppelt ist, ist die in vivo physiologische Halbwertszeit selbst
ohne Stabilisatoren ausreichend.
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In
der 7 ist schließlich gezeigt, dass die Nukleinsäure
aus 4 in der Lage ist, Myeloma IgG1 Antikörper
aus Serum abzufangen. Hierzu wurde die Nukleinsäure über
Biotin an Agarose Beads gekoppelt und mit Serum kontaktiert. Die
Spur L zeigt die Säulenbeladung, F ist Flow Through, W
ist Waschen und E ist die Elutionsfraktionen. Anhand der vergleichsweise
geringen Mengen an Antikörpern in den Spuren 2 und 3 (mit
Nukleinsäure) gegenüber einem entsprechenden Experiment
ohne Nukleinsäuren (Spuren 5 und 6) erkennt man, dass die Nukleinsäure
die Antikörper bindet und aus dem Serum abtrennt. Dies
wird auch durch die Spuren 7 (ohne Nukleinsäure) und 4
(mit Nukleinsäure) belegt, da in der Spur 4 höhere
Mengen an zuvor gebundenen Antikörpern eluiert werden,
als in Spur 7.
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Die 8 zeigt
eine prognostizierte Sekundärstruktur der trunkierten Nukleinsäure
aus SEQ.-ID 3. Hierzu sind in der 9 zwei alternative
G-Quadruplexe gezeigt, welche durch diese Nukleinsäure gebildet
werden könnten. Die linke Darstellung gehört zur „Chair
Type” und die rechte Darstellung zur „Basket Type” Struktur.
Die 10 zeigt Circular Dichroism (CD) Spektren der
Nukleinsäure der 8 in der
Gegenwart von 0,1 M KCl, 0,1 M NaCl, oder ohne Salz. „Basket
Type” Qaudruplexe haben eine CD Spektrum, worin ein positives
Elliptizitätmaximum bei 295 nm und ein negatives Elliptizitätminimum
bei 265 nm liegt. Demgegenüber liegt bei „Chair
Type” das Maximum bei 264 nm und das Minimum bei 240 nm. Die
beiden Maxima deuten an, dass diese Nukleinsäure in beide
Formen gefaltet sein könnte. Die 11 zeigt
UV thermische Denaturierungsuntersuchungen an der Nukleinsäure
nach 8. Die Nukleinsäure wurde in PBS Puffer
erhitzt und die Absorption wurde bei 295 nm (linke y-Achse, Kurve
mit Maximum links) sowie 260 nm (rechte y-Achse, monoton ansteigende
Kurve) gemessen. Die Abnahme der Absorption bei 295 nm in der Schmelzkurve
ist ein Indiz für G-Quadrupex Dissoziation.
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Es folgt ein
Sequenzprotokoll nach WIPO St. 25.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2007/004748
A1 [0008]
- - US 200//0009907 A1 [0008]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Nagel-Wolfrum,
K., et al., Mol Cancer Res. 2(3): 170–182 (2004) [0009]
- - Shangguan, D., et al., Clin Chem. 53(6): 1153–1155
(2007) [0009]