Das technische Problem, das der Erfindung zugrunde
liegt, bestand darin, verbesserte Vaccine bereitzustellen, die besser
gegen eine EHV-Infektion schützen
als Vaccine aus dem Stand der Technik.
Figurenlegenden
1:
Erzeugung eines gM-negativen EHV-1 RacH-Virus ohne fremde Sequenzen (HΔgM-w).
Diese
Figur zeigt eine Karte von Viren und Plasmiden, die für die Konstruktion
von HΔgM-w
verwendet wurden. NΔgM-Virus
der ersten Generation wurde zuvor konstruiert durch Insertion von
Escherichia coli IacZ (HΔgM-IacZ)
oder der grünes
fluoreszierendes Protein (GFP)-Expressionskassette (HΔgM-GFP). Die
BamHI-Karte des EHV-1-Stamms RacH ist gezeigt (A), und das BamHI-HindIII-Fragment,
das den gM-ORF enthält,
ist vergrößert, wobei
die genomische Organisation der Region gezeigt ist (B). Das gM-negative
Virus HΔgM-GFP
trägt eine
GFP-Expressionskassette, die den Hauptteil des EHV-1 gM-Gens ersetzt.
Die GFP-spezifische Sonde, die in Southern-Blots verwendet wurde,
ist gezeigt (C). Plasmid pBH3.1 trägt das. interessierende EHV-1 BamHI-HindIII-Fragment
und wurde zur Konstruktion von Plasmid pXuBaxA verwendet. Nach Cotransfektion
der DNA von HΔgM-GFP
mit Plasmid pXuBaxA resultierte HΔgM-w
(D). Restriktionsstellen: BamHI – B, HindIII – H, SphI – S, HincII – Hc, ApaI – A, PstI – P.
2:
Southern-Blot von gM-deletiertem EHV-1-Virus ohne Fremdsequenzen
(HΔgM-w).
DNA
von RacH, NΔgM-GFP
und HΔgM-w
wurde mit BamHI, HindIII oder PstI geschnitten und mit einer GFP-spezifischen
Sonde (GFP) oder dem EHV-1 BamHI-HindIII-Fragment
von pBH3.1 (pBH3.1) analysiert. DNA-Hybride wurden durch Chemolumineszenz
unter Verwendung von CSPD nachgewiesen. Molekulargewichtsmarker
(Biolabs) sind in kbp am linken Rand angegeben. Der Pfeil weist
auf ein kaum sichtbares spezifisches Hybrid.
3:
Erzeugung eines gM-negativen EHV-4-Virus ohne Fremdsequenzen (E4ΔgM-w).
In
dieser Figur ist eine BamHI-Karte von EHV-4-Stamm NS80567 gezeigt.
Das vergrößerte BamHI-e-Fragment
umfasst den gM ORF und benachbarte ORFs (A). Plasmidkonstrukte und
Primingstellen sind gezeigt (B). Plasmid pgM4GFP+ wurde für die Erzeugung
von E4ΔgM-GFP,
dem GFP-positiven und gM-negativen EHV-4, verwendet (B, C). Rekombination
von DNA von E4ΔgM-GFP
mit Plasmid pgM4R (B), enthaltend 3.109 bp von EHV-4-Sequenzen unter
Einschluss des gM-ORF, resultierte in E4RgM, dem gM-reparierten
EHV-4 (A), oder mit Plasmid pgM4w (B) resultierte in E4ΔgM-w, dem
GFP- und gM-negativen EHV-4 (D). Restriktionsstellen: BamHI – B, PstI – P, EcoRI – E, SaII – Sa, MluI – M, AsnI – As, EcoRV – EV.
4:
Southern-Blot eines gM-deletierten EHV-4-Virus ohne Fremdsequenzen
(E4ΔgM-w).
DNA
von EHV-4, E4RgM, E4ΔgM-w
und E4ΔgM-GFP
wurde mit PstI, EcoRV oder HindIII geschnitten, wie angegeben, und
DNA-Fragmente wurden auf Nylon-Membranen übertragen.
Parallele Membranen wurden entweder mit GFP-spezifischen Sequenzen
oder mit einer Sonde, bezeichnet als gM3.1, die EHV-4-spezifische
Sequenzen, die dem Plasmid pgM4R entnommen waren, enthielt, hybridisiert
(3). DNA-Hybride wurden
durch Chemolumineszenz unter Verwendung von CSPD nachgewiesen. Molekulargewichtsmarkergrößen (Biolabs)
sind in kbp angegeben.
5:
Wachstumscharakteristiken des gM-deletierten EHV-4-Virus E4ΔgM-w.
Zellen
wurden bei einem MOI-Wert von 2 mit verschiedenen Viren, wie im
Kasten angegeben, infiziert. Kinetiken des Viruswachstums sind als
Virustiter, bestimmt in Überständen von
infizierten Zellen (extrazelluläre
Aktivität)
oder innerhalb infizierter Zellen (intrazelluläre Aktivität), relativ zum angegeben Zeitpunkt,
bezeichnet. Gezeigt sind die Mittelwerte von zwei einzelnen Experimenten;
Standardabweichungen sind als Fehlerbalken angegeben.
6:
Plaquegrößen von
E4ΔgM-w.
Vero-
oder Vero-gM-Zellen in Platten mit sechs Vertiefungen wurden mit
50 PFU an entweder EHV-4, E4RgM, E4ΔgM-GFP oder E4ΔgM-w infiziert.
Maximale Durchmesser von 150 entsprechenden Plaques wurden bestimmt,
und die mittlere Plaquegröße ist in Prozent,
relativ zur Größe der Wildtyp-Plaques,
die auf 100% gesetzt wurde, angegeben. Standardabweichungen sind
als Fehlerbalken angegeben (A). Plaques wurden durch indirekte Immunfluoreszenz (anti-gD
Mab 20C4, 1:1000) am Tag 4 p.i. angefärbt und in einem Axioscope
(×100,
Zeiss, Deutschland) analysiert. Bilder wurden erfasst und digital
verarbeitet (B).
7:
EHV-4-Viruspenetration in Vero-Zellen
Penetration von EHV-4,
E4RgM, E4DgM-w und E4DgM-GFP, erzeugt auf nichtkomplementierenden Vero-Zellen
(A) oder komplementierenden Vero-gM-Zellen (B), in Vero-Zellen.
Zu angegebenen Zeitpunkten wurde der Penetrationswirkungsgrad als der
Prozentsatz der Anzahl der Plaques, die nach Citratbehandlung vorhanden
waren, relativ zu dem der Plaques, die nach Kontrollbehandlung vorhanden waren,
angegeben. Mittelwerte von zwei unabhängigen Experimenten sind angegeben.
Standardabweisungen sind als Fehlerbalken bezeichnet.
8:
PCR-Primer-Sequenzen und Anordnung von Amplifikaten innerhalb des
EHV-4-Genoms.
Sequenzen, die Restriktionsenzym-Erkennungsstellen
darstellen, sind fett gedruckt, und die entsprechenden Enzyme sind
aufgelistet. PCR-Produkte wurden in die gegebenen Vektoren inseriert,
was zu den Plasmiden pCgM4, pgM4R, pgM4Del1 oder pgM4Del2 führte, wie
angegeben. Die Anordnung eines Fragments innerhalb des EHV-4-Genoms
ist relativ zur Sequenz, die von Telford et al. (1998) bestimmt
wurde, angegeben.
9:
Western-Blot-Analyse von Pferdeseren.
Lysate von EHV-1 gM-exprimierenden
Zelllinien ccgM und von Rk13-Zellen wurden entweder für 2 min
oder auf 56°C
(1,2) oder 5 min auf 95°C
(3) erwärmt
(gM ist hochgradig hydrophob, und es ist bekannt, dass es beim Kochen
aggregiert, so dass es nicht mehr in das trennende Gel eintritt).
Identische Blots wurden mit verschiedenen Pferdeseren (1:3000) oder
dem anti-gM-Kaninchenserum inkubiert. Pfeile bezeichnen gM-spezifische
Reaktivität
in gekochten und ungekochten Proben. Neutralisierende Testtiter
(NT) sind für
Seren angegeben, die von einer virologischen diagnostischen Einheit
erhalten wurden.
Darstellung der Erfindung
Definitionen von Ausdrücken die
in der Beschreibung verwendet werden:
Vor den Ausführungs formen der vorliegenden
Erfindung ist darauf hinzuweisen, dass, wie hier und in den beigefügten Ansprüchen verwendet,
die Singularformen "ein/eine" und "der/die/das" Pluralbezugnahmen
umfassen, sofern der Zusammenhang nicht klar etwas anderes vorschreibt.
So schließt
z.B. die Bezugnahme auf "ein
EHV-Virus" eine
Mehrzahl derartiger EHV-Viren ein, umfassend auch alle Subspezies,
wie EHV1, 4 und andere; die Bezugnahme auf die "Zelle" ist eine Bezugnahme auf eine oder mehrere
Zellen und Äquivalente
davon, die dem Fachmann bekannt sind, usw. Sofern nicht anders definiert,
haben alle technischen und wissenschaftlichen Ausdrücke, die
hier verwendet werden, die gleichen Bedeutungen, wie sie üblicherweise
vom Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, verstanden
werden. Obgleich beliebige Methoden und Materialien ähnlich oder äquivalent
zu denen, die hier beschrieben sind, zur Ausführung oder zum Testen der vorliegenden
Erfindung verwendet werden können,
werden die bevorzugten Verfahren, Vorrichtungen und Materialien
nun beschrieben. Alle Veröffentlichungen,
die hier genannt werden, werden durch Verweis zum Zweck der Beschreibung
und Offenbarung von Zelllinien, Vektoren und Methoden, wie sie in den
Veröffentlichungen
berichtet werden, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden können,
zum Gegenstand der vorliegenden Anmeldung gemacht. Nichts hierin ist
so auszulegen, dass zugegeben wird, dass die Erfindung nicht berechtigt
ist, aufgrund früherer
Erfindung vor derartiger Offenbarung zu datieren.
Der Ausdruck "EHV",
wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf alle Pferde-Herpesviren,
wie die Spezies EHV-1 und EHV-4, innerhalb der Familie Alphaherpesvirinae.
Die Ausdrücke
EH-Virus, EH Virus, EHV Virus, EHV-Virus und EHV beziehen sich alle
auf Pferde-Herpesviren.
Virulenz: "Virulenz", wie hier verwendet, bezieht sich auf
ein EN-Virus, das zur Propagation in Zielwirtsspezies (d.h. Pferden)
mit dem Potential zur Induktion subklinischer und klinischer Erkrankung, gekennzeichnet
durch Atemwegssymptome, Aborte oder neurologische Störungen,
imstande ist. Beispiele für
virulentes EHV sind Wildtypviren, die starke klinische Symptome
induzieren. Beispiele für
Virulenzfaktoren sind Hämolysine
(die rote Blutzellen lysieren) und Adhäsine (Proteine, durch die das
Pathogen am Wirt haften und Kolonisierung oder Invasion initiieren
kann). Genauer gesagt bedeutet "Virulenz" hier, dass das gM-Genprodukt,
ein Hauptbestandteil der Virushülle,
dem Virus das Eindringen in den Wirt ermöglicht und an der Zell-zu-Zell-Ausbreitung
beteiligt ist.
Abschwächung: "Ein abgeschwächtes EH-Virus", wie hier verwendet,
bezieht sich auf ein infektiöses
EHV, das keine EHV-assoziierte subklinische oder klinische Erkrankung
hervorruft. Insbesondere sind erfindungsgemäß derartige abgeschwächte EH-Viren
EHV, die eine Replikation eingehen können und nicht gM exprimieren.
Eine "funktionelle Variante" des erfindungsgemäßen EN-Virus
ist EHV-Virus, das eine biologische Aktivität (entweder funktionell oder
strukturell) besitzt, die im Wesentlichen ähnlich zu dem efindungsgemäßen EHV
ist. Der Ausdruck "funktionelle Variante" umfasst auch "ein Fragment", "eine funktionelle
Variante", "eine Variante basierend
auf dem degenerativen Nucleinsäure-Code" oder "ein chemisches Derivat". Eine derartige "funktionelle Variante" kann beispielsweise
eine oder mehrere Nucleinsäureaustausche,
Deletionen oder Insertionen tragen. Diese Austausche, Deletionen
oder Insertionen können
10% der Gesamtsequenz ausmachen. Die funktionelle Variante behält zumindest
teilweise ihre biologische Aktivität, z.B. die Funktion als ein
infektiöser Klon
oder ein Vaccin-Stamm, oder zeigt sogar verbesserte biologische
Aktivität.
Eine "Variante, basierend auf der degenerativen
Natur des genetischen Codes" ist
eine Variante, die aus der Tatsache resultiert, dass eine bestimmte Aminosäure von
mehreren verschiedenen Nucleotid-Triplets kodiert werden kann. Diese
Variante behält
zumindest zum Teil ihre biologische Aktivität oder zeigt sogar verbesserte
biologische Aktivität.
Ein "Fusionsmolekül" kann ein DNA-Molekül oder infektiöses EHV-Virus
entsprechend der Erfindung in Fusion z.B. an einen Reporter, wie
eine Radiomarkierung, ein chemisches Molekül, wie eine fluoreszierende
Markierung oder ein beliebiges anderes Molekül, das auf diesem Gebiet bekannt
ist, sein.
Wie hier verwendet, ist ein "chemisches Derivat" entsprechend der
Erfindung ein DNA-Molekül oder
ein infektiöser
EHV-Klon entsprechend der Erfindung, chemisch modifiziert oder enthaltend
zusätzliche
chemische Anteile, die nicht normalerweise Bestandteil des Moleküls sind.
Derartige Anteile können
die Löslichkeit,
Absorption, biologische Halbwertszeit und dgl. des Moleküls verbessern.
Ein Molekül ist "im Wesentlichen ähnlich" zu einem anderen Molekül, wenn
beide Moleküle
im Wesentlichen ähnliche
Nucleotidsequenzen oder biologische Aktivität aufweisen. Wenn also zwei
Moleküle
eine ähnliche
Aktivität
aufweisen, dann werden sie als Varianten angesehen, da dieser Ausdruck
hier verwendet wird, wenn die Nucleotidsequenz nicht identisch ist,
und zwei Moleküle,
die eine ähnliche Nucleotidsequenz
aufweisen, werden als Varianten angesehen, da dieser Ausdruck hier
verwendet wird, selbst wenn ihre biologische Aktivität nicht
identisch ist.
Der Ausdruck "Vaccin" bezieht sich, wie hier verwendet, auf
eine pharmazeutische Zusammensetzung, die mindestens eine immunologisch
aktive Komponente, die eine immunologische Reaktion in einem Tier
induziert, und möglicherweise,
jedoch nicht notwendig, eine oder mehrere zusätzliche Komponenten, die die
immunologische Aktivität
der aktiven Komponente verstärken,
umfasst. Ein Vaccin kann zusätzlich
weitere Komponenten, die für
pharmazeutische Zusammensetzungen typisch sind, umfassen. Die immunologisch
aktive Komponente eines Vaccins kann vollständige Viruspartikel entweder
in originaler Form oder als abgeschwächte Partikel in einem sogenannten
modifizierten Lebendvaccin (MLV) oder Partikel, die nach geeigneten
Verfahren inaktiviert wurden, in einem sogenannten abgetöteten Vaccin
(kV) umfassen. In einer anderer Form kann die immunologisch aktive
Komponente eines Vaccins geeignete Elemente der Organismen umfassen
(Untereinheiten-Vaccine), wobei diese Elemente erzeugt werden durch
Zerstörung
der ganzen Partikel oder Züchtung
von Kulturen, die derartige Partikel enthalten, und gegebenenfalls
anschließende
Reinigungsstufen, die die gewünschte(n)
Struktur(en) ergeben, oder durch synthetische Verfahren unter Einschluss
geeigneter Manipulation durch Verwendung eines geeigneten Systems
z.B. auf der Basis von Bakterien, Insekten, Säugern oder anderen Spezies plus
gegebenenfalls anschließende
Isolierungs- und Reinigungsverfahren oder durch Induktion der synthetischen
Prozesse in dem Tier, das ein Vaccin benötigt, durch direkte Einverleibung
des genetischen Materials unter Verwendung geeigneter pharmazeutischer
Zusammensetzungen (PolyNucleotid-Vaccinierung). Ein Vaccin kann
eines oder gleichzeitig mehr als eines der vorstehend beschriebenen
Elemente umfassen.
Der Ausdruck "Vaccin", wie er hier verstanden wird, ist ein
Vaccin für
die Veterinärverwendung, umfassend
antigene Substanzen, und wird verabreicht für den Zweck der Induktion einer
spezifischen und aktiven Immunität
gegen eine Krankheit, die durch EHV hervorgerufen wird. Das EHV-Vaccin
entsprechend der Erfindung verleiht aktive Immunität, die passiv über Antikörper der
Mutter gegen die Immunogene, die es enthält, und gelegentlich auch gegen
antigen verwandte Organismen übertragen
werden kann.
Zusätzliche Komponenten zur Verstärkung der
Immunreaktion sind Bestandteile, die üblicherweise als Adjuvantien
bezeichnet werden, wie z.B. Aluminiumhydroxid, Mineral- oder andere Öle oder Hilfsmoleküle, die
zu dem Vaccin gegeben oder vom Körper
nach der entsprechenden Induktion durch derartige zusätzliche
Komponenten erzeugt werden, wie, ohne Beschränkung hierauf, Interferone,
Interleukine oder Wachstumsfaktoren.
Eine "Vaccin-Zusammensetzung oder pharmazeutische
Zusammensetzung" besteht
im Wesentlichen aus einem oder mehreren Bestandteilen, die zur Modifizierung
physiologischer, z.B immunologischer Funktionen, des Organismus,
dem sie verabreicht wird, oder von Organismen, die in oder auf dem Organismus
leben, geeignet sind. Der Ausdruck umfasst, ohne Beschränkung hierauf,
Antibiotika und Antiparasitika sowie andere Bestandteile, die üblicherweise
verwendet werden, um bestimmte andere Zwecke zu erzielen, wie, jedoch
ohne Beschränkung hierauf,
Verarbeitungsmerkmale, Sterilität,
Stabilität, Einfachheit
der Verabreichung der Zusammensetzung auf enteralem oder parenteralem,
wie oralem, intravenösem,
intranasalem, intramuskulärerem, subkutanem,
intradermalem oder anderem geeigneten Weg, Toleranz nach Verabreichung,
kontrollierte Freisetzungseigenschaften.
Darstellung
der Erfindung
Die Lösung des vorstehend genannten
technischen Problems wird durch die Beschreibung und die Ausführungsformen,
die in den Ansprüchen
charakterisiert sind, erzielt.
Die Erfindung überwindet die Schwierigkeiten
und das Vorurteil auf diesem Gebiet, dass ein Pferde-Nerpesvirus
nicht frei von Fremdsequenzen erzeugt werden kann. Unter Anwendung
der erfindungsgemäßen Verfahren
werden EH-Viren überlegener
Qualität
für die
Verwendung in Vaccinen bereitgestellt. Die zentrale kodierende Sequenz
für das Protein
gM wird auf solche Weise eliminiert, dass die verbleibenden gM-carboxyterminalen
Sequenzen sich in einem anderen Leserahmen als die amino terminalen
Sequenzen befinden. Das benachbarte Gen für das essentielle Protein UL9-Homologes
(Gen 53), dessen Orientierung und Überlappung mit dem Gen, das
für das
Protein gM kodiert, macht es erforderlich, dass eine minimale Nucleotidsequenz
für das
Gen gM verbleiben muss, um die Expression des Gens 53 zu erlauben
und damit Lebensfähigkeit
des Virus zu erzielen. Daher bezieht sich ein erfindungsgemäßes EHV
auf EHVs, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Gen, das für das Protein
gM kodiert, in solcher Weise deletiert ist, dass die Expression
des Gens, das für
das UL9-Homologe (Gen 53) kodiert, nicht beeinflusst ist. Der Ausdruck "nicht beeinflusst" bezieht sich nicht
auf bestimmte quantitative oder qualitative Eigenschaften von UL9,
sondern bedeutet einfach, dass die Expression des Gens nicht beeinflusst
ist, solange das Protein von dem Virus exprimiert wird und in einer
im Wesentlichen ausreichenden Menge für die Lebensfähigkeit
des Virus vorhanden ist.
Der lange bestehende Bedarf auf diesem Gebiet
an einem Vaccin, das rekombinantes Pferde-Herpesvirus 4 umfasst,
wurde durch die Erfinder befriedigt, die wesentliche Schwierigkeiten
auf diesem Gebiet überwanden.
Die erfindungsgemäßen Viren
EHV-1 und EHV-4 können
vorteilhafterweise z.B. für
die Verwendung in einem Vaccin verwendet werden.
Eine erste wichtige Ausführungsform
der Erfindung bezieht sich daher auf ein Pferde-Herpesvirus (EHV),
worin das Gen, das das Protein gM kodiert, und damit gM selbst abwesend
ist, dadurch gekennzeichnet ist, dass es frei von heterologen Elementen
ist. "Frei von heterologen
Elementen" bedeutet,
dass keine Fremdsequenz, d.h. keine Nicht-EHV-Sequenz, wie eine
IacZ- oder GFP-kodierende Kassette, in der kodierenden Sequenz für das erfindungsgemäße Virus
vorhanden ist (ein so genannter "weißer Klon"). Das erfindungsgemäße EHV wird
also vollständig
von EHV-Sequenzen kodiert. Das erfindungsgemäße EHV ist frei von bakteriellen Elementen
oder Nucleinsäuren,
die derartige bakterielle Elemente kodieren. Ferner ist fast die
gesamte kodierende Sequenz für
das gM-Protein und damit das kodierte vorstehend genannte gM-Protein
eliminiert. Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße EHV also dadurch gekennzeichnet,
dass das Protein gM aufgrund einer Deletion des Gens, das für das Protein
gM kodiert, abwesend ist. Wie vorstehend dargelegt, erfordert "das Gen, das das
Protein gM kodiert, ist abwesend" jedoch
auch, dass eine minimale gM-Sequenz verbleibt, so dass mindestens
die überlappende
Gen 53-Sequenz noch
vorhanden ist, wobei die restlichen gM-Sequenzen deletiert sein
können
(siehe unten). Dies kann durch molekularbiologische Techniken erzielt
werden (siehe unten), so dass das rekombinante EHV erzeugt wird.
Die Verwendung von IacZ als ein Marker
für die
erfolgreiche Deletion des gM-Gens von EHV-1 oder 4 führte nicht
zur erfolgreichen Erzeugung erfindungsgemäßer Viren (vgl. Beispiele 1,
2). Die Erfinder haben daher ein erfindungsgemäßes Verfahren entwickelt, um
das Virus zu erhalten. Ein EH-Virus wurde konstruiert, bei dem das
gM-Gen durch Insertion
einer Kassette, die den GFP-Marker enthält, deletiert war. Dieser Ansatz
erlaubte überraschenderweise
die Unterscheidung zwischen Ausgangsvirus (grüne fluoreszierende Plaques)
und neuen rekombinanten Plaques (nicht fluoreszierende Plaques).
Bevorzugt ist ein EHV, das nach einem
Verfahren erhältlich
ist, das folgende Stufen umfasst:
- a) Isolierung
eines Wildtyp-EHV;
- b) Etablierung eines Plasmids, das für das EHV-gM-Gen kodiert, gegebenenfalls
mit flankierenden Sequenzen;
- c) Erzeugung einer komplementierenden Zelllinie, die gM oder
Teile davon exprimiert;
- d) Etablierung eines EH-Virus, das ein GFP-kodierendes Kassetten-Insert
in seiner gM kodierender Sequenz trägt, durch Cotransfektion der
komplementierenden Zelllinie von Stufe b) mit EHV-Nucleinsäure und
einem Plasmid, das gM kodiert, das durch ein GFP-kodierendes Kassetten-Insert
unterbrochen ist;
- e) Deletion der GFP-kodierenden Kassette; und
- f) Selektion auf die EHV-Klone, bei denen die GFP-kodierende
Kassette erfolgreich deletiert ist.
"IacZ" ist dem Fachmann
als das Gen, das ß-Galactosidase
kodiert, bekannt. Erfindungsgemäß bezieht
sich "GFP" auf grünes fluoreszierendes
Protein (GFP), das von einer biolumineszierenden Qualle gebildet
wird (Chalfie et al., 1994).
"Komplementierende
Zelllinie" bezieht
sich auf eine Zelllinie, in die ein Gen, das normalerweise in dem
Zellliniengenom nicht vorhanden ist, eingeführt ist, wobei es konstitutiv
exprimiert wird. Geeignete Zelllinien umfassen, jedoch ohne Beschränkung hierauf,
Kaninchennierenzelllinie Rk13, Zelllinie cc (Seyboldt et al., 2000)
und die Vero-Zelllinien (ATCC Katalog # CRL-1586), wie Klon 1008,
wie auch in den Beispielen 1 und 2 offenbart, sowie beliebige andere Zelllinien,
die dem Fachmann bekannt sind. Üblicherweise
kann sie auf Zellklone selektiert werden, die dieses zusätzliche
Protein exprimieren. Diese Zelllinie exprimiert das Gen, das in
dem Virus deletiert ist, wobei dieser Mangel komplementiert wird,
und ermöglicht
das Wachstum des Virus nach der Gendeletion.
Molekularbiologische Standardverfahren
unter Verwendung von Restriktionsenzymen, Ligation, PCR, Transfektion
und dgl. sind auf diesem Gebiet bekannt (vgl. z.B. Sambrook et al.
(1989). Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2. Auflage, Cold Spring
Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York).
Vorzugsweise ist ein derartiges erfindungsgemäßes EHV
dadurch gekennzeichnet, dass es sich um EHV-1 handelt. Stärker bevorzugt
ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass 850 bis 1.100 bp des 1.332 bp umfassenden
offenen Leserahmens für
gM deletiert sind. Noch stärker
bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass 900 bis 1.000 bp des offenen Leserahmens
für gM
deletiert sind. Ebenfalls stärker
bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1 dadurch
gekennzeichnet, dass 960 bis 970 bp des offenen Leserahmens für gM deletiert
sind (960, 961, 962, 963, 964, 965, 966, 967, 968, 969 oder 970
bp). Am stärksten
bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass 962 bp des offenen Leserahmens für gM deletiert
sind.
Stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
Ausnahme von 150 bis 200 Basenpaaren (bp) der kodierenden Sequenz,
kodierend den C-terminalen Abschnitt von gM, und 150 bis 250 bp
der kodierenden Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von
gM, deletiert sind. Gemäß dieser stärker bevorzugten
Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 93118-93267
bis 93118-93317 der Sequenz, die den C-terminalen Abschnitt von
gM kodiert, und Nucleotide 94223-94472
bis 94323-94472 der kodierenden Sequenz, die den N-terminalen Abschnitt
von gM kodiert, verbleiben. Stärker
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-1, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
Nucleotide 93268-93318 bis 94222-94322 (kodierend den Kernabschnitt
von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford, 1992). Innerhalb
der angegebenen Bereiche kann eine beliebige Anzahl von Nucleotiden
deletiert sein. Erfindungsgemäß können die
Deletionen also bei einer Position nicht niedriger als Nucleotidposition
93268 beginnen, müssen
jedoch bei Position 93318 beginnen. Die Deletion Kann schon bei
Position 94222, nicht jedoch später
als Position 94322, enden. Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes EHV-1
ist also dadurch gekennzeichnet, dass die Nucleotide 93268 bis 94322
der gM kodierenden Sequenz entsprechend den Telford-Positionen (1992)
deletiert sind. Beliebige Kombinationen liegen innerhalb des Umfangs
der Erfindung, wie 93272 bis 94312, 93300 bis 94300 usw.
Noch stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
Ausnahme von 160 bis 190 bp der kodierenden Sequenz, kodierend den C-terminalen
Abschnitt von gM, und 190 bis 220 bp der kodierenden Sequenz, kodierend
den N-terminalen Abschnitt von gM, deletiert ist. Gemäß dieser stärker bevorzugten
Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 93118-93277
bis 93118-93307 der Sequenz, die den C-terminalen Abschnitt in gM
kodiert, und Nucleotide für
94253-94472 bis 94273-94472 der kodierenden Sequenz, die den N-terminalen
Abschnitt von gM kodiert, verbleiben. Stärker bevorzugt ist also ein
erfindungsgemäßes EHV-1,
das dadurch gekennzeichnet, dass Nucleotide 93278-93308 bis 94252-94282 (kodierend
den Kernabschnitt von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford,
1992).
Ebenfalls stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM deletiert
ist, mit der Ausnahme von 180 bis 190 (180, 181, 182, 183, 184, 185,
186, 187, 188, 189, 190) bp der kodierenden Sequenz, die den C-terminalen
Abschnitt der gM kodierenden Sequenz kodiert, und 200 bis 210 (200,
201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209 oder 210) bp der kodierenden
Sequenz, die den N-terminalen Abschnitt von gM kodiert. Gemäß dieser
stärker
bevorzugten Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 93118-93297
bis 93118-93307 (93297, 93298, 93299, 93300, 93301, 93302, 93303,
93304, 93305, 93306, 93307) der Sequenz, die den C-terminalen Abschnitt
von gM kodiert, und Nucleotide 94263-94472 bis 94273-94472 (94263,
94264, 94265, 94266, 94267, 94268, 94269, 94270, 94271, 94272, 94273)
der kodierenden Sequenz, die den N-terminalen Abschnitt von gM kodiert,
verbleiben. Stärker
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-1, das dadurch gekennzeichnet,
dass die Nucleotide 94298-94308 bis 94262-94272 (kodierend den Kernabschnitt
von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford, 1992). Dies bedeutet,
dass beliebige Nucleotide innerhalb der vorstehend angegebenen verbleibenden
Nucleotide erfindungsgemäß deletiert
werden können,
z.B. Nucleotide 94299-94263 oder 94299-94264 oder 94300-94272 oder
beliebige Kombinationen davon.
Am stärksten bevorzugt ist das erfindungsgemäß EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
Ausnahme von 184 bp der kodierenden Sequenz, kodierend den C-terminalen
Abschnitt der gM kodierenden Sequenz, und 209 bp der kodierenden
Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von gM, deletiert
ist. Gemäß dieser am
stärksten
bevorzugten Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 93118-93301
der Sequenz, kodierend den C-terminalen Abschnitt von gM, und Nucleotide 94264-94472
der kodierenden Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von
gM, verbleiben. Am stärksten
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-1, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass die Nucleotide 94263 bis 93302 (kodierend den Kernabschnitt
von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford, 1992). Gemäß dieser
am stärksten
bevorzugten Ausführungsform
sind 962 Nucleotide der Sequenz, die gM kodiert, deletiert. Dies
wird in nicht beschränkender
Weise in Beispiel 1 beispielhaft veranschaulicht.
Ebenfalls stärker bevorzugt ist ein EHV-1, das
dadurch gekennzeichnet ist, dass gM deletiert ist und dass es frei
von heterologen Elementen ist und dass es sich um eine rekombinante
Variante auf der Basis eines Stammes handelt, ausgewählt aus
der Gruppe AB69 (ATCC VR2581), EHV-1 Ts-Mutante ECACC V99061001,
KyA, KyD, Ab1, Ab4, RacH, RacL11 oder RacM von EHV-1, und dass keine
heterologen Elemente, wie GFP- oder Iac-Elemente, vorhanden sind.
Ebenfalls stärker
bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass gM deletiert ist und dass es frei von
heterologen Elementen, wie GFP- oder Iac-Z-Elementen ist, und dass
es sich um eine rekombinante Variante auf der Basis von Stamm RacH
von EHV-1 handelt. Am stärksten
bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass gM deletiert ist und dass es frei von
heterologen Elementen, wie GFP- oder IacZ-Elementen, ist und dass
es sich um die RacH-basierte rekombinante Variante Isolierung HΔgM-w, wie
in Beispiel 1 offenbart, handelt.
Alle vorstehend genannten EHV-1 weisen überlegene
Eigenschaften gegenüber
Viren mit heterologen Elementen, wie GFP, auf. Die erfindungsgemäßen EHV-1
weisen eine vorteilhaft höhere
extrazelluläre
Infektivität
als die, die noch heterologe Elemente umfassen, auf. Dies wird beispielhaft
in 5 veranschaulicht
(z.B. zwischen 4 und 12 Stunden).
Bis die vorliegende Erfindung gemacht
wurde, war niemand auf diesem Gebiet in der Lage, ein rekombinantes
EHV-4-Virus zu erzeugen, das als ein Vaccin verwendet werden kann.
EHV-1 und EHV-4 sind homolog und kreuzreagierend bis zu einem gewissen
Grad. Es gab jedoch einen lange bestehenden Bedarf auf diesem Gebiet
an abgeschwächten EHV-4-Viren,
da EHV-1 offensichtlich nicht für
einen ausreichenden Schutz gegen eine EHV-4-Infektion sorgt. Ein
erfindungsgemäßes EHV
ist also vorzugsweise dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein EHV-4
handelt. Stärker
bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass 900 bis 1150 bp des offenen Leserahmens
für gM
von 1332 bp deletiert sind. Noch stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass 1000 bis 1150 bp des offenen Leserahmens
für gM
deletiert sind. Ebenfalls stärker
bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass 1110 bis 1115 bp des offenen Leserahmens
für gM
deletiert sind (1110, 1111, 1112, 1113, 1114 oder 1115 bp). Am stärksten bevorzugt
ist das erfindungsgemäße EHV-1
dadurch gekennzeichnet, dass 1110 bp des offenen Leserahmens für gM deletiert
sind.
Stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
Ausnahme von 0 bis 50 Basenpaaren (bp) der kodierenden Sequenz,
die den C-terminalen Abschnitt von gM kodiert, und 150 bis 250 bp der
kodierenden Sequenz, die den N-terminalen Abschnitt von gM kodiert,
deletiert ist. Gemäß dieser stärker bevorzugten
Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 92681-92680
bis 92681-92730 der Sequenz, die den C-terminalen Abschnitt von
gM kodiert, und Nucleotide 93766-94033
bis 93866-94033 der kodierenden Sequenz, die den N-terminalen Abschnitt
von gM kodiert, verbleiben. Stärker
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-4, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
Nucleotide 92681-92731 bis 93765-93865 (kodierend den Kernabschnitt
von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford, 1998). Innerhalb
der gegebenen Bereiche kann eine beliebige Anzahl an Nucleotiden
deletiert werden. Erfindungsgemäß können die
Deletionen also nicht bei einer niedrigeren Position als Nucleotidposition
92681 beginnen, müssen
jedoch bei Position 92731 beginnen. Die Deletion kann schon bei
Position 93765 enden, nicht jedoch später als Position 93865. Vorzugsweise
ist ein erfindungsgemäßes EHV-4
also dadurch gekennzeichnet, dass Nucleotide 92681 bis 93865 der
gM kodierenden Sequenz entsprechend den Telford-Positionen (1998) deletiert
sind. Beliebige Kombinationen liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung,
wie 92672 bis 93801, 92700 bis 93800 und dgl.
Noch stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
Ausnahme von 10 bis 40 bp der kodierenden Sequenz, kodierend den C-terminalen
Abschnitt von gM, und 190 bis 220 bp der kodierenden Sequenz, kodierend
den N-terminalen Abschnitt von gM, deletiert ist. Gemäß dieser stärker bevorzugten
Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 92681-92690
bis 92681-92720 der Sequenz, kodierend den C-terminalen Abschnitt
von gM, und Nucleotide von 93806-94033 bis 93836-94033 der kodierenden
Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von gM, verbleiben.
Stärker
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-4, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass Nucleotide 92691-92721 bis 93805-93835 (kodierend den
Kernabschnitt von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford,
1998).
Ebenfalls stärker bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM deletiert
ist mit Ausnahme von 30 bis 40 (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38,
39 oder 40) bp der kodierenden Sequenz, kodierend den C-terminalen
Abschnitt der gM kodierenden Sequenz, und 200 bis 210 (200, 201,
202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, 209 oder 210) bp der kodierenden
Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von gM. Gemäß dieser
stärker
bevorzugten. Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 92681-92710
bis 92681-92720 (92710, 92711, 92712, 92713, 92714, 92715, 92716, 92717,
92718, 92719, 92720) der Sequenz, kodierend den C-terminalen Abschnitt
von gM, und Nucleotide 93816-94033 bis 93826-94033 (93824, 93825, 93826,
93827, 93828, 93829, 93830, 93831, 93832, 93833, 93834) der kodierenden
Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von gM, verbleiben.
Stärker
bevorzugt ist also ein erfindungsgemäßes EHV-4, das dadurch gekennzeichnet
ist, dass Nucleotide 92711-92721 bis 93823-93833 (kodierend den
Kernabschnitt von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford,
1998). Dies bedeutet, dass beliebige Nucleotide innerhalb der vorstehend
genannten verbleibenden Nucleotide erfindungsgemäß deletiert werden können, z.B.
Nucleotide 94299-94257 oder 94299-94256 oder 94300-94257 oder beliebige
Kombinationen davon.
Am stärksten bevorzugt ist das erfindungsgemäße EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass die kodierende Sequenz für gM mit
der Ausnahme von 34 bp der kodierenden Sequenz, kodierend den C-terminalen
Abschnitt der gM kodierenden Sequenz, und 209 bp der kodierenden
Sequenz, kodierend den N-terminalen Abschnitt von gM, deletiert
ist. Gemäß dieser
am stärksten
bevorzugten Ausführungsform
ist die kodierende Sequenz von gM deletiert; nur Nucleotide 92681-92714
der Sequenz, kodierend den C-terminalen Abschnitt von gM, und Nucleotide
93825-94033 der kodierenden Sequenz, kodierend den N-terminalen
Abschnitt von gM, verbleiben. Am stärksten bevorzugt ist also ein
erfindungsgemäßes EHV-4,
das dadurch gekennzeichnet, dass Nucleotide 92715-93824 (kodierend
den Kernabschnitt von gM) deletiert sind (Numerierung nach Telford,
1998). Gemäß dieser
am stärksten
bevorzugten Ausführungsform
sind 1110 Nucleotide der gM kodierenden Sequenz deletiert. Dies
wird beispielhaft in nicht beschränkender Weise in Beispiel 2
veranschaulicht.
Ebenfalls stärker bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes EHV-4,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass gM deletiert ist und dass es
frei von heterologen Elementen, wie GFP- oder IacZ-Elementen, ist und
dass es eine rekombinante Variante, basierend auf dem Stamm MSV
Lot 071398 von EHV-4, ist. Am stärksten
bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes EHV-4
dadurch gekennzeichnet, dass gM deletiert ist und dass es frei von
heterologen Elementen, wie GFP- oder IacZ-Elementen, ist und dass
es auf Stamm MSV Lot 071398 und Isolierung E4ΔgM-4, wie in Beispiel 2 offenbart,
basiert. Alle vorstehend genannten EHV-4 weisen überlegene Eigenschaften gegenüber Viren,
die im Stand der Technik bekannt sind, auf, da keine rekombinanten
EHV-4 im Stand der Technik verfügbar
sind. Ferner weist das erfindungsgemäße EHV-4 eine vorteilhaft höhere extrazelluläre Infektivität als solche,
die noch heterologe Elemente, wie GFP, umfassen, auf. Dies wird
beispielhaft in 10 veranschaulicht
(z.B. nach 24 Stunden).
Ein weiteres wichtiges Element der
Erfindung ist eine Nucleinsäure,
die für
ein EHV, wie vorstehend offenbart, kodiert. Der Fachmann kann leicht die
entsprechende Sequenz durch molekularbiologische Standardverfahren,
die auf diesem Gebiet bekannt sind, bestimmen.
Es gab eine spezielle Schwierigkeit
auf diesem Gebiet, das erfindungsgemäße EHV zu erhalten. Die Erfinder
konstruierten gM-negative EHV-Viren durch Einführung eines Markergens (IacZ)
in das gM-Gen. Bei dem Versuch, diese Kassette zu entfernen, enthielten
bei sowohl EHV-1- als auch EHV-4-Mutanten, die durch IacZ-Insertion erzeugt wurden,
alle Klone, die phenotypisch IacZ-negativ waren, noch die IacZ-Kassette.
Die Erfinder entwickelten daher ein erfinderisches Verfahren, um
die Viren zu erhalten. Ein EH-Virus wurde konstruiert, bei dem das
gM-Gen durch Insertion einer Kassette, die den GFP-Marker enthielt,
deletiert wurde. Dieser Ansatz erlaubte überraschend die Unterscheidung
zwischen Ausgangsvirus (grüne
fluoreszierende Plaques) und neuen rekombinanten Plaques (nicht fluoreszierende
Plaques). Außerdem
wurde eine Vero-Zelllinie (auf der Basis von Vero-Zellklon 1008), die
konstitutiv EHV4-gM exprimiert, von den Erfindern erzeugt, um die
Schwierigkeiten auf diesem Gebiet zu überwinden. Die Zelllinie wurde
durch Transfektion des entsprechenden gM-Gens und anschließende Selektion
auf gM exprimierende Vero-Zellen erzeugt. Nur diese Zellen ermöglichten
es den Erfindern, EHV4-gM-negative Viren zu replizieren. Bevorzugt
ist ein Verfahren, um ein rekombinantes EHV zu erhalten, das folgende
Stufen umfasst:
- a) Isolierung eines Wildtyp-EHV;
- b) Etablierung eines Plasmids, das das EHV gM-Gen kodiert, gegebenenfalls
mit flankierenden Sequenzen;
- c) Erzeugung einer komplementierenden Zellinie, die gM oder
Teile davon exprimiert;
- d) Etablierung eines EH-Virus, das ein GFP-kodierendes Kassetten-Insert
in seiner gM kodierenden Sequenz trägt, durch Cotransfektion der
komplementierenden Zelllinie von Stufe b) mit der EHV-Nucleinsäure und
einem Plasmid, das gM kodiert, das durch ein GFP-kodierendes Kassetten-Insert unterbrochen
ist;
- e) Deletion der GPF-kodierenden Kassette; und
- f) Selektion auf die EHV-Klone, bei denen die GFP-kodierende
Kassette erfolgreich deletiert ist.
Die vorstehend bezeichneten Zellen
sind eine wichtige Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung bezieht sich also auf
eine Zelllinie für
die Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, die dadurch
gekennzeichnet ist, dass das Gen, das das Protein gM kodiert, in
die Zelllinie transfiziert wird und dass die Zelllinie gM exprimiert. Die
Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf eine erfindungsgemäße Zelllinie,
dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Zelllinie handelt,
die aus der Gruppe Vero-Zellen (Vero-gM-Zellen), RK-13 und cc (cc-gM)
ausgewählt
ist.
Wie vorstehend für EHV-1 offenbart, führte die
Verwendung von IacZ als ein Macker anstelle von GFP auch bei EHV-4
nicht zur erfolgreichen Erzeugung von erfindungsgemäßen Viren
(vgl. in nicht beschränkender
Weise Beispiel 2). "LacZ-positive" Zellen wurden allgemein
weniger intensiv bei Vero-Zellen als bei Rk13-Zellen angefärbt und
waren daher schwerer zu identifizieren, und das EHV-4-System zeigte
eine langsamere Replikation als EHV-1 und ergab damit weniger Zeit
zwischen Plaque-Identifizierung
und Isolierung von lebensfähigen
Virusnachkommen. Die Verwendung von GFP stellte daher den einzigen
Weg dar, um das EHV-4-Virus zu erhalten. Das Verfahren wurde durchgeführt, wie
vorstehend für
EHV-1 beschrieben, und führte überraschenderweise
ebenfalls zur erfolgreichen Identifizierung von EHV-4 gM-deletiertem Virus
aufgrund der Identifizierung fluoreszierender Plaques.
Die Isolierung des Wildtyp-EHV erfolgt
durch Gewinnung von Lungengewebe bei Nekropsie von Tieren, die im
Verdacht stehen, an EHV erkrankt zu sein, und Isolierung von EHV
aus Gewebezellen, wie auf diesem Gebiet bekannt. Die vollständige EHV 1-Genomsequenz
ist von Telford et al. (1992) veröffentlicht worden. Entsprechend
ist die vollständige Genom-Sequenz
für EHV-4
von Telford et al. (1998) veröffentlicht
worden. Die PCR-Amplifizierung von DNA-Sequenzen durch Verwendung
von spezifischen Primern, die an komplementäre Stränge von Ziel-DNA, die DNA-Abschnitte
von Interesse flankieren, binden, stellt ein molekularbiologisches
Standardverfahren dar. Verfahren zur Ligation geeigneter DNA-Sequenzen
in Plasmide, die für
die beabsichtigten Konstruktionen geeignet sind, für die DNA-Transfektion in eukariotische
Zellen, für
Southern-Blot- und Western-Blot-Analysen, für das gerichtete Ausschneiden
von DNA-Fragmenten über
Restriktionsenzyme und für
die Selektion von Zelllinien, die gewünschte heterologe Gene oder
Plasmide, die das gewünschte
Gen oder Virus, in dem ein bestimmtes Gen deletiert ist, aufweisen,
sind dem Fachmann bekannt. Molekularbiologische Standardverfahren,
wie die vorstehend genannten Techniken, sind dem Fachmann bekannt
und finden sich z.B. auch in Sambrook et al. (1989), Molecular Cloning:
A Laboratory Manual, 2. Auflage, Cold Spring Harbor Laboratory Press,
Cold Spring Harbor, New York, und Bertram, S. und Gassen, H.G.:
Gentechnische Methoden, G. Fischer Verlag, Stuttgart, New York,
1991.
"Deletion" bedeutet die Entfernung
eines oder mehrerer Nucleotide oder Aminosäuren.
Eine weitere wichtige Ausführungsform
der Erfindung ist eine pharmazeutische Zusammensetzung oder ein
Vaccin, umfassend ein erfindungsgemäßes EHV, gegebenenfalls in
Kombination mit einem pharmazeutisch annehmbaren Träger oder
Exzipienten.
Ebenfalls ein wichtiger Teil der
vorliegenden Erfindung ist eine pharmazeutische Zusammensetzung,
die eine erfindungsgemäße Nucleinsäure, wie vorstehend
offenbart, umfasst.
Vorzugsweise bezieht sich ein erfindungsgemäßes Vaccin
auf ein Vaccin, wie vorstehend definiert. Der Ausdruck "Lebendvaccin" bezieht sich auf ein
Vaccin, das ein zur Replikation fähiges Partikel, insbesondere
eine replikationsaktive virale Komponente, umfasst.
Vorzugsweise umfasst ein erfindungsgemäßes Vaccin
ein erfindungsgemäßes gM-deletiertes EHV-1,
wie vorstehend offenbart, in Kombination mit einem erfindungsgemäßen gM-deletierten
EHV-4, wie vorstehend offenbart, oder gegebenenfalls einer beliebigen
anderen antigenen Gruppe und gegebenenfalls einem pharmazeutisch
annehmbaren Träger oder
Exzipienten. Das Vaccin kann als ein Kombinationsvaccin zum gleichen
Zeitpunkt verabreicht werden. Am stärksten bevorzugt kann das erfindungsgemäße abgeschwächte EHV-1
zuerst verabreicht werden, gefolgt von einer Verabreichung eines
erfindungsgemäßen abgeschwächten EHV-4
drei oder vier Wochen später.
Ebenfalls am stärksten
bevorzugt kann das erfindungsgemäße abgeschwächte EHV-1
in Kombination mit einem erfindungsgemäßen abgeschwächten EHV-4
in einem typischen Impfschema verabreicht werden, wobei zwei oder
drei Basisimpfungen gegeben werden. Ein typisches Impfschema für ein derartiges
Vaccin ist zwei Impfungen vier Wochen voneinander getrennt (Basisimpfung),
gefolgt von regulären
Auffrischungen alle sechs Monate. Die erfindungsgemäßen Vaccine,
wie vorstehend offenbart, können
jedoch in unterschiedlichen Zeitintervallen, z.B. alle drei Monate,
verabreicht werden.
Der Fachmann mag sich entscheiden,
die Verabreichung in zwei oder mehr Anwendungen aufzuteilen, die
kurz nacheinander verabreicht werden, oder zu irgendwelchen anderen
festgelegten Intervallen. Vorzugsweise können solche Intervalle sein: erste
Immunisierung, zweite Immunisierung ungefähr 4 Wochen anschließend und
gegebenenfalls dritte Immunisierung 5 bis 6 Monate anschließend. Abhängig von
der gewünschten
Dauer und Wirksamkeit der Behandlung können die Vaccine einmal oder
mehrere Male, auch intermittierend, verabreicht werden. Die erfindungsgemäßen Vaccine
können
an eine Stute vor der Zeugung und erneut während der Trächtigkeit
verabreicht werden, um EHV-assoziierte Aborte zu verhindern. Andere
Pferde können
geimpft werden, z.B. einmal im Jahr. Fohlen können kurz nach der Geburt geimpft
werden.
Die erfindungsgemäßen Vaccine können auf verschiedenen
Verabreichungswegen, die dem Fachmann bekannt sind, insbesondere
intravenöse Injektion
oder direkte Injektion in Zielgewebe, verabreicht werden. Für die systemische
Verabreichung sind intravenöse,
intravaskuläre,
intramuskuläre,
intraarterielle, intraperitoneale, orale oder intramukosale (z.B.
nasal oder respiratorisches Spray oder Injektion) Wege bevorzugt.
Eine mehr lokale Anwendung kann subkutan, intrakutan, intrapulmonär oder direkt
in das oder nahe dem Gewebe, das behandelt werden soll (Bindegewebe,
Knochengewebe, Muskelgewebe, Nervengewebe, epitheliales Gewebe), bewirkt
werden. Eine erfindungsgemäße Vaccin-Zusammensetzung
kann auch über
ein Implantat oder oral verabreicht werden. Am stärksten bevorzugt
ist die intramuskuläre
Verabreichung.
Für
die Herstellung geeigneter Vaccin-Präparate für die vorstehend beschriebenen
Anwendungen kann der Fachmann bekannte injizierbare, physiologisch
annehmbare sterile Lösungen
verwenden. Zur Herstellung einer gebrauchsfertigen Lösung für die parenterale
Injektion oder Infusion sind wässrige isotone
Lösungen,
z.B. Kochsalzlösung
oder entsprechende Plasmaproteinlösungen, ohne weiteres verfügbar. Die
Vaccin-Präparate
können
als Lyophylisate oder trockene Präparate vorliegen, die mit einer bekannten
injizierbaren Lösung
direkt vor der Verwendung unter sterilen Bedingungen rekonstituiert werden
können,
z.B. als ein Kit von Teilen. Die Endpräparate der erfindungsgemäßen Vaccin-Präparate werden
für Injektion,
Infusion oder Perfusion durch Mischen von gereinigtem erfindungsgemäßem Virus mit
einer sterilen physiologisch annehmbaren Lösung, die mit bekannten Trägersubstanzen
oder/und Exzipienten ergänzt
sein kann, hergestellt. Die angewandte Dosis der einzelnen erfindungsgemäßen EH-Viren,
die in der Vaccin-Formulierung enthalten ist, liegt vorzugsweise
zwischen 104 und 108 TCID50/pro Tier, zwischen 105 und
107 TCID50/pro Tier und
insbesondere bei 106 TCID50/pro
Tier.
Die Erfindung betrifft ferner die
Verwendung von erfindungsgemäßem EHV
bei der Herstellung eines Medikamentes für die Prophylaxe und/oder Behandlung
von EHV-assoziierten
Zuständen.
Die Erfindung betrifft ferner die
Verwendung einer erfindungsgemäßen Nucleinsäure bei
der Herstellung eines Medikamentes für die Prophylaxe und/oder Behandlung
von EHV-assoziierten Zuständen.
Die Erfindung betrifft ferner ein
Verfahren zur Prophylaxe und/oder Behandlung eines Tiers, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass eine erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung
dem Tier verabreicht und der therapeutische Erfolg überwacht wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Behandlung eines EHV-infizierten Pferdetiers mit einem erfindungsgemäßen gM-deletierten
EHV, wie vorstehend beschrieben, wobei das abgeschwächte EHV oder
die Vaccin-Zusammensetzung, wie vorstehend beschrieben, dem Pferdetier,
das dessen bedarf, in einer geeigneten Dosis, die dem Fachmann bekannt ist,
verabreicht wird und die Verringerung der EHV-Symptome, wie Virämie und
Leukopenie und/oder Husten und/oder Pyrexie und/oder nasale Absonderung
und/oder Diarrhoe und/oder Depression und/oder Abort, überwacht
wird. Die Behandlung kann vorzugsweise wiederholt werden. Die Erfindung betrifft
also ein Verfahren zur Prophylaxe und/oder Behandlung eines Tiers,
das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erfindungsgemäße pharmazeutische
Zusammensetzung dem Tier verabreicht wird und der therapeutische
Erfolg überwacht
wird. Die Behandlung kann durchgeführt werden, wie es vorstehend
für die
Vaccin-Zusammensetzung beschrieben wurde.
Die Erfindung betrifft vorzugsweise
ein Verfahren zum Nachweis von Antikörpern gegen spezifische Strukturen
von infizierenden EHV-1 oder EHV-4 und ein Verfahren zur Unterscheidung
von Wildtyp-Infektionen vom Vorhandensein von gM-deletierten EHV-1
oder EHV-4, wie vorstehend beschrieben, nach einem immunologischen
Verfahren. Immunologische Verfahren sind dem Fachmann auf diesem Gebiet
bekannt und umfassen, jedoch unter Beschränkung hierauf, ELISAs (enzyme-linked
immunosorbent assay) oder Sandwich-ELISAs, dot-blots, Immunoblots,
Radioimmunoassays (Radioimmunoassay, RIA), Diffusions-basierte Ouchterlony-Tests, Rocket-Immunfluoreszenz-Assays
oder Western-Blots. Beispiele für
immunologische Verfahren werden z.B. beschrieben in: An Introduction
to Radioimmunoassay and Related Techniques, Elsevier Science Publishers,
Amsterdam, Niederlande (1986); Bullock et., Techniques in Immunocytochemistry,
Academic Press, Orlando, FL, Bd. 1 (1982), Bd. 2 (1983), Bd. 3 (1985);
Tijssen, Practice and Theory of Enzyme Immunoassays: Laboratory
Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Elsevier Science
Publishers, Amsterdam, Niederlande (1985).
Bei dem ELISA können immobilisiertes gM-Genprodukt
oder ein Teil eines gM-Genprodukts oder
beliebige andere EH-Virus 1- oder EH-Virus 4-Genprodukte auf einer
Kunststoffoberfläche,
die für ELISA-Analysen
geeignet ist, verwendet werden; der ELISA ist jedoch nicht darauf
beschränkt.
Ein erfindungsgemäßer ELISA umfasst folgende
Stufen, ist jedoch nicht darauf beschränkt:
- a)
Immobilisierung eines gM-Genprodukts oder eines Fragments davon
auf einem Kunststoffträger;
- b) Spülen
der Kunststoffoberfläche
mit einem geeigneten Waschpuffer (z.B. PBS-Tween);
- c) Zugabe der Proben zu ausgewählten Vertiefungen und Inkubation
der ELISA-Platte
nach Standardverfahren;
- d) Waschen der Vertiefungen der ELISA-Platte und Zugabe eines
geeigneten Antikörpers,
gekoppelt an ein Enzym, wie HRP (Meerrettichperoxidase);
Nachweis von gebundenem Antikörper/HRP-Konjugat
durch Zugabe eines geeigneten Substrats, gefolgt vom photometrischen
Ablesen der optischen Dichte individueller Vertiefungen. Geeignete
Antikörper,
z.B. Kaninchen-anti-Pferde-Ig, sind auf diesem Gebiet bekannt.
Die nachstehenden Beispiele dienen
der weiteren Erläuterung
der Erfindung; die Beispiele sollen jedoch nicht so ausgelegt werden,
dass sie den Umfang der hier offenbarten Erfindung beschränken.
BEISPIELE
Beispiel 1: gM-deletierte
EHV-1-Isolierungen
Das gM-negative EHV-1 wurde konstruiert, indem
entweder die Escherichia coli IacZ(HΔgM-IacZ) oder die grünes fluoreszierendes Protein
(GFP)-Expressionskassette (HΔgM-GFP)
inseriert wurde, wobei 74,5% der gM-Gensequenzen ersetzt wurden.
Die Expression eines Markerproteins erleichtert die Identifizierung
und anschließende
Reinigung eines rekombinanten Virus. Um das Vorhandensein jeglicher "Nicht-EHV-1-Sequenzen" innerhalb des Vaccin-Virus
zu vermeiden, wurde entschieden, die Markergensequenzen zu entfernen
und ein weiteres gM-negatives EHV-1 der zweiten Generation, ein "weißes" HΔgM (HΔgM-w), zu
konstruieren.
Zu diesem Zweck wurde das Plasmid
pXuBaxA konstruiert (1).
Zunächst
wurde eine Rekombination von pXuBaxA-Sequenzen in das IacZ-markierte
Virus HΔgM-IacZ versucht. In
einer ersten Stufe wurden DNA-Transfektionen, die nach dem Calciumphosphatverfahren
vermittelt waren, optimiert, so dass mehrere weiße Plaques nach Plattierung
von 100 bis 1000 PFU von Transfektionsüberständen resultierten. In Folge
wurden mehrere Plaques für
die Reinigung von Nachkommenvirus gewählt und vier bis fünf Runden
der Isolierung von Einzelplaques unterzogen.
Mehrere unabhängig isolierte phenotypisch IacZ-negative
Viruspopulationen wurden genotypisch durch Southern-Blot analysiert,
und es stellte sich heraus, dass sie noch Sequenzen der IacZ-Kassette
trugen. Schwierigkeiten bei der Isolierung von wirklich IacZ-negativen
Virus-Populationen aufgrund eines "IacZ-Silencing" waren vorhergesehen worden, und daher
wurde eine große
Zahl von phenotypisch IacZ-negativen Viruspopulationen gereinigt
und analysiert, jedoch ohne Erfolg. Daher wurde die Strategie der
Erzeugung eines "weißen" gM-negativen RacH-Virus
geändert,
indem zu Cotransfektionen mit dem gM-negativen EHV-1, das durch
Insertion einer GFP-Kassette
konstruiert worden war, übergegangen
wurde. Die Verwendung des GFP-exprimierenden
Virus erleichterte die Unterscheidung zwischen Ausgangsvirus (grüne fluoreszierende
Plaques) und neuen rekombinanten Viren (nicht fluoreszierende Plaques)
und erhöhte
damit die Wirksamkeit der Isolierung phenotypisch GFP-negativer
Plaques. Es wurde nicht erwartet, dass die Änderung des BM-negativen "Ausgangs"-RacH den Genotyp
des erwarteten rekombinanten Virus beeinflussen würde, da
(i) die beiden HΔgM-Viren
der ersten Generation, abgesehen vom Marken, genetisch identisch
sind und (ii) der schließliche
Genotyp in der Region von Interesse durch das Rekombinationsplasmid
(pXuBaxA) bestimmt wird.
Zur Konstruktion des Plasmid pXuBaxA (Konstrukt,
das erforderlich ist, um das "weiße" gM-negative EHV-1
zu erhalten) wurde das 962 bp umfassende Apal-HincII-Fragment innerhalb
des offenen Leserahmens von 1352 bp von EHV-1 gM aus dem Plasmid
pBH3.1 entfernt (1D).
Plasmid pBH3.1 trägt
das EHV-1 BamHI-HindIII-Fragment, das
das gM-Gen umgibt (Seyboldt et al., 2000). Um die Expression eines
verkürzten
gM-Produkts zu verhindern, wurden die Restriktionsendonukleasen
Apal und HincII gewählt,
so dass nach der Einstellung stumpfer Enden und Ligation die restlichen
C-terminalen gM-Sequenzen (183 bp} nicht im Rahmen mit den restlichen
N-terminalen Sequenzen (208 bp) waren.
Die EHV-1-gM-exprimierende Zelllinie
ccgM (Seyboldt et al., 2000; erhalten von Dr. N. Osterrieder) wurde
in minimal essentiellem Medium, angereichert mit 5 – 10% fetalem
Kälberserum
(Biochrom, γ-bestrahlt),
gehalten. Die homologe Rekombination in EHV-1 wurde durch Calciumphosphat-vermittelte Cotransfektion
von ccgM-Zellen mit 5-10 μg
des Plasmids pXuBaxA (1D)
und 2 μg
DNA von HΔgM-IacZ
bzw. HΔgM-GFP
erzielt.
Die anschließende Analyse der DNA von HΔgM-GFP mit
einer Digoxigenin-markierten Sonde, spezifisch für das BamHI-HindIII-Fragment
des Plasmids pBH3.1 ( 2),
zeigte
- (i) ein 2.757 bp- und ein 9.043 bp-Fragment bei BamHI,
- (ii) ein 10.006 bp- und ein 825 bp-Fragment bei HindIII,
- (iii) und ein 5.415 bp- und ein 4.474 bp-Fragment bei PstI-verdauter
DNA.
Die verwendeten Restriktionsenzyme
(BamHI, HindIII, PstI) schneiden nicht innerhalb von Sequenzen der
GFP-Marker-Kassette, wodurch das Fragmentmuster relativ zur entsprechenden GFP-Marker-Kassette-freien
DNA geändert
wird.
Die GFP-Sonde band an die entsprechenden
ersten Fragmente (i–iii)
und wies keine GFP-spezifischen Sequenzen auf DNA von RacH oder
von HΔgM-w
nach.
Bei DNA von RacH wurden die erwarteten BamHI
(11.166 bp), HindIII (10.199 bp) und PstI (9.257 bp)-Fragmente nachgewiesen,
die in ihrer Größe nach
Entfernung von 962 bp an gM-Sequenzen entsprechend verringert waren
(auf 10.204 bp, 9.237 bp und 8.279 bp; 3B).
Einzelstufen-Wachstums-Kinetiken
von gM-negativen Viren (HΔgM-w
oder HΔgM-GFP), die konstruiert
worden waren, wie in der Legende zu 1 gezeigt,
und von RacH wurden durchgeführt. Rk13-Zellen
in Platten mit 24 Vertiefungen wurden mit einem MOI-Wert von 2 an
den entsprechenden Viren infiziert. Überstände und infizierte Zell-Pellets wurden
getrennt zu verschiedenen Zeitpunkten p.i. (0, 4, 8, 12, 16, 20,
24 h p.i.) geerntet. Überstände wurden
von zellulären
Bruchstücken
durch Zentrifugation bei niedriger Geschwindigkeit geklärt, und
die Zellen wurden einem Gefrieren-Auftauen unterzogen, bevor Zell-assoziierte
Infektivität
nachgewiesen wurde. Alle Virustiter wurden individuell auf Rk13- bzw.
ccgM-Zellen in Platten mit 24 Vertiefungen bestimmt. Die Ergebnisse
(Daten nicht gezeigt) können wie
folgt zusammengefasst werden: Zell-assoziierte Infektivität beider
HΔgM-Viren
war um einen Faktor zwischen 1,6 (4 h p.i.) und 45 (20 h p.i.) auf
Rk13-Zellen im Vergleich mit Titern von Zellen, die mit RacH infiziert
waren, verringert (intrazelluläre
Infektivität). Extrazelluläre Virustiter
beider NΔgM-Viren
waren maximal 186-fach (HΔgM-w)
oder 650-fach (HΔgM-GFP)
(12 h p.i.) im Vergleich mit denen von RacH verringert (extrazelluläre Infektivität), was
auch auf eine Rolle von gM beim Virusaustritt von RacH hinweist.
Beispiel 2: gM-deletierte
EHV-4-Isolierungen
Um parallel zur Konstruktion von
gM-negativem EHV-1 vorzugehen, wurde eine IacZ-Selektion zur Selektion von EHV-4 gewählt. Um
die Isolierung eines gM-negativen EHV-4 zu ermöglichen, wurde eine Vero-Zelllinie,
die konstitutiv EHV-4 gM exprimierte, konstruiert. Der Vero-Zellklon
C1008 (ATCC Nummer CRL-1586) wurde in minimal essentiellem Medium,
angereichert mit 5–10%
fetalem Kälberserum
(Biochrom, γ-bestrahlt),
gehalten. Die rekombinante Zelllinie Vero-gM wurde durch EffecteneTM (Qiagen)-vermittelte Transfektion von
1 μg Plasmid pCgM4
(3B) und 0,1 μg Plasmid
pSV2neo (das Resistenz gegenüber
G418 verleiht; Neubauer et al., 1997) in Vero-Zellen erzeugt. Zellklone
wurden zuerst auf Resistenz gegen G418 (Calbiochem) selektiert,
dann auf trans-Komplementierung eines gM-negativen EHV-4. G418 wurde
zu dem Medium jeder 5. Passage der rekombinanten Zelllinien gegeben
(500 μg/ml).
Alle Zellen wurden regulär
auf Mycoplasma durch PCR und auf virales Rinder-Diarrhoe-Virus (BVDV)-Antigen
durch FACS-Analyse analysiert. Der ausgewählte Zellklon wurde als Vero-gM
bezeichnet und in den nachstehenden Versuchen verwendet.
EHV-4-DNA wurde mit Plasmid pgM4β+ (3B) in Vero-gM-Zellen cotransfiziert.
Die Rekombination führte
zu mehreren "IacZ-positiven" Plaques, die isoliert
und erneut plattiert wurden. Dann zeigte sich jedoch, dass die Reinigung
einer Deletionsmutante bei EHV-4 schwieriger und langsamer als bei
EHV-1 war, und zwar weil: (i) "IacZ-positive" Plaques im Allgemeinen
eine Anfärbung
geringerer Intensität
bei Vero-Zellen als bei Rk13-Zellen zeigten und daher schwieriger
zu identifizieren waren, und weil (ii) das EHV-4-System einer langsameren
Replikation als EHV-1 unterlag und daher weniger Zeit zwischen Plaque-Identifizierung
und Isolierung von lebensfähigen
Virusnachkommen ließ.
Alle IacZ-positiven Plaques, die
isoliert wurden, gingen in der ersten Runde der Reinigung verloren,
was es erforderlich machte, nach einer anderen Lösung zu suchen. Es wurde daher
versucht, den GFP-Marker auch für
EHV-4 zu verwenden. In einer ersten Stufe wurde das Plasmid pgM4GFP+ (3B) konstruiert und für die Rekombination
in EHV-4-DNA verwendet. Die resultierenden GFP-positiven Plaques
wurden in drei Runden der Isolierung von Einzelplaques bei der Zelllinie
Vero-gM gereinigt. Eine homogene GFP-positive Viruspopulation wurde gewählt, und
virale DNA wurde einer Southern-Blot-Analyse unterzogen (4). DNA des resultierenden
Virus E4ΔgM-GFP
(3C) wurde dann mit
dem Plasmid pgM4R oder pgM4w cotransfiziert (3B). Plasmid pgM4R wurde für die Konstruktion
eines gM-reparierten EHV-4 verwendet, bezeichnet als E4RgM (3A). Plasmid pgM4w war die
Basis zur Erzeugung des gleichzeitig gM- und Markergen-negativen
EHV-4, E4ΔgM-w
(3D). E4RgM und E4ΔgM-w-Viruspopulationen
wurden auf einen GFP-negativen Phenotyp isoliert, auf Vero- oder
Vero-gM-Zellen gereinigt und schließlich durch Southern-Blot analysiert
(4). Zur Expression
von EHV-4 gM in eukariotischen Zellen wurde das Plasmid pCgM4 erzeugt
(3B). Der vollständige ORF von
EHV-4 gM wurde durch PCR unter Verwendung von Primern, die in 8 angegeben sind, und der Taq-Polymerase
(MBI-Fermentas) amplifiziert. Das resultierende PCR-Produkt wurde
in den Vektor pcDNAI/Amp (Invitrogen) inseriert.
Das Plasmid pgM4R resultierte nach PCR-Amplifikation
der Nucleotide 91.699 bis 94.808 (Telford et al., 1988) von EHV-4
und der Insertion des Amplifikationsprodukts in den Vektor pGEM3Zf+ (Promega)
(3B; 8). Dieses Plasmid wurde für die Konstruktion
des gM-reparierten EHV-4, E4RGM, verwendet (3A).
Zur Konstruktion des Plasmids pgM4β+ (3B), das entwickelt wurde,
um zunächst
1110 bp der 1352 bp von EHV-4 gM zu deletieren, wurde eine mehrstufige
Strategie gewählt.
In der ersten Stufe wurden die beiden flankierenden Sequenzen, die für die DNA-Rekombination
erforderlich waren, unabhängig
durch PCR unter Verwendung der PFU-Polymerase (Strategene) amplifiziert.
Restriktionsstellen, die für
die stufenweise Klonierung erforderlich waren, wurden durch Primersequenzen
ergänzt
(8). PCR-Produkte wurden
in den Vektor pTZ18R (Pharmacia) inseriert, was zu den Plasmiden
pgM4Del1 und pgM4Del2 (8)
führte.
In einer nächsten Stufe wurde die 3,9
kbp umfassende E. coli IacZ-Expressionskassette aus dem Plasmid
ptt264A+ (Osterrieder et al., 1996) durch SaII- und BamHI-Verdau
freigesetzt und in das Plasmid pgM4Del1 inseriert, was zu dem Plasmid pgM4Del1β+
führte.
Anschließend
wurden EHV-4-spezifische Sequenzen, entnommen aus pgM4Del2, in pgM4Del1ß+ unter
Verwendung von PstI und SaII eingeführt, so dass die Markergen-Kassette
durch EHV-4-spezifische Sequenzen in dem resultierenden Plasmid
pgM4β+ flankiert war (3B).
Das Plasmid pgM4ß+ wurde dann mit SaII und
BamHI verdaut, wobei erneut die IacZ-Kassette freigesetzt wurde.
Die resultierenden 5'-Überhänge wurden
mit Klenow-Polymerase aufgefüllt,
und das Konstrukt, das aus der erneuten Ligation resultierte, wurde
als pgM4w bezeichnet (3B).
Erneut wurde eine Rahmenverschiebung zwischen den N-terminalen 208
nt und den restlichen C-terminalen 33 nt der gM-Sequenz ausgeführt.
Um das Plasmid pgM4GFP+ zu erzeugen (3B), wurde die IacZ-Kassette
aus pgM4β+ (3B)
unter Verwendung der SaII- und BamHI-Stellen entnommen und durch
die GFP-Kassette (einschließlich
CMV-Promotor und SV40-polyA) ersetzt, die aus dem Vektor pEGFP-C1
(Clontech) über AsnI-
und MluI-Verdau entfernt worden war. Durch Restriktionsenzyme erzeugte Überhänge wurden stumpfendig
eingestellt durch Klenow-Polymerase.
Die korrekte Amplifikation aller
PCR-Produkte wurde durch Cyclo-Sequenzierung (MWG Biotech) und Vergleich
mit der veröffentlichten
Sequenz von EHV-4 Stamm NS80567 (Telford et al., 1998) bestätigt.
Die Rekombination in EHV-4 erfolgte
unter Verwendung der Zelllinie Vero-gM, und das Plasmid pgM4β+
oder pgM4GFP+ (3B) wurde
mit EHV-4-DNA cotransfiziert, um ein gM-negatives EHV-4 der ersten
Generation zu erzeugen (3C). Plasmid
pgM4w (3B) in Kombination
mit DNA des gM-negativen EHV-4 resultierte in E4ΔgM-w (3D). Schließlich wurde das gM-reparierte EHV-4
E4RgM (3A) nach Cotransfektion
von Plasmid pgM4R (3B)
mit DNA von E4ΔgM-GFP in Vero-Zellen
isoliert.
DNA von EHV-4, E4RgM, E4ΔgM-w und E4ΔgM-GFP wurde
mit PstI, EcoRV oder HindIII geschnitten, und DNA-Fragmente wurden
auf Nylon-Membranen übertragen.
Parallele Membranen wurden entweder mit GFP-spezifischen Sequenzen (identisch
zu 2) oder mit einer
Sonde, bezeichnet als gM3.1, die die EHV-4-spezifischen Sequenzen,
die dem Plasmid pgM4R entnommen waren, enthielt, hybridisiert ( 3B).
Die beobachteten Ergebnisse des Verdaus (4) waren wie folgt:
- (i)
Bei DNA von E4ΔgM-GFP
erkannte die GFP-Sonde Fragmente bei 5.531 bp, wenn mit PstI geschnitten
wurde, bei 8.383 bp nach EcoRV-Verdau und bei 4.528 bp nach HindIII-Verdau.
Identische Fragmente plus Fragmente bei 1.792 bp (PstI), 1.801 bp (EcoRV)
und 826 plus 5.487 bp (HindIII) reagierten mit der Sonde gM3.1.
- (ii) Weder Eltern-EHV-4 noch repariertes Virus E4RgM oder E4ΔgM-w trugen
irgendwelche GFP-spezifischen Sequenzen.
- (iii) Die gM3.1-reaktiven DNA-Fragmente in EHV-4 und E4RgM wurden
bei 6.806 bp (PstI), bei 7.874 bp plus 1.801 bp (EcoRV) und bei
4.837 plus 5.487 bp (HindIII) nachgewiesen.
- (iv) Das gM- und GFP-Kassette-negative Virus E4ΔgM-w hybridisierte
nicht mit GFP-Sequenzen, jedoch mit den entsprechenden EHV-4-spezifischen Sequenzen
(gM3.1). Die letztgenannte Sonde wies Fragmente nach, denen 1110
bp an gM-Sequenzen im
Vergleich mit Wildtypvirus fehlten, d.h. bei 5.696 bp (PstI), bei
6.764 bp plus 1.801 bp (EcoRV) bzw. bei 3.727 bp plus 5.487 bp (HindIII).
Bei HindIII-geschnittener DNA aller
dieser Viren existiert ein weiteres gM3.1-Sondespezifisches Fragment
bei 126 bp (2C); dieses Fragment ist jedoch
zu klein, um bei diesem Southern-Blot gezeigt zu werden.
Die Viren E4HΔgM-GFP und E4HΔgM-w verloren
ihr Vermögen
zur Expression von gM, und E4HΔgM-w
verlor außerdem
die Markergen-Sequenz.
- a) Viruswachstum auf Kulturzellen.
Viruswachstumseigenschaften der verschiedenen mutierten Viren, wie
sie vorstehend ausführlich
angegeben wurden, wurden auf Vero- und auf Vero-gM-Zellen verglichen. Zellen,
die in Platten mit 24 Vertiefungen überimpft waren, wurden bei
einem MOI-Wert von 1-2 infiziert, und extrazelluläre (extrazelluläre Infektivität) und intrazelluläre (intrazelluläre Infektivität) Virustiter
wurden zu verschiedenen Zeitpunkten p.i. bestimmt (5). Während
die Wachstumseigenschaften des wiederhergestellten E4RgM-Virus denen
von EHV-4 gut entsprachen, gab es eine überraschende Hemmung der Bildung
von extrazellulären
Virustitern bei E4ΔgM-w
und E4ΔgM-GFP
auf nicht komplementierenden Zellen. Innerhalb dieser Reihe von
Experimenten (Mittelwert von zwei unabhängigen Experimenten) konnte
extrazelluläre
Infektivität
niemals vor 24 h p.i. nachgewiesen werden. Selbst bei 30 h p.i. wurden
extrazellulär
nur sehr niedrigre Titer beobachtet (maximal 1,5 Plaques/ml bei
der geringsten Verdünnung
10–1),
obwohl Zellen eine schwere cytopathische Wirkung zeigen. Unterschiede
in der intrazellulären Infektivität erreichen
jedoch niemals den Faktor 100 und erreichten einen maximalen Wert
bei 24 h p.i. (84-fach zwischen EHV-4 und E4ΔgM-w). Die Verzögerung im
Nachweis der intrazellulären
Infektivität
gab es nur bei einem Zeitpunkt (12 h gegenüber 15 h p.i.). Zusammengenommen
konnte überraschenderweise
gezeigt werden, dass die Deletion von gM-Sequenzen des EHV-4-Hintergrunds
massiv die Virus-Replikation in vitro beeinflusste, dass jedoch
die Expression von gM für
die Replikation nicht essentiell ist. Insbesondere extrazellulär infektiöses Virus
nahm ab, und die Fähigkeit
zur direkten Infektion benachbarter Zellen wurde verringert, was
durch die Plague-Größen widergespiegelt
wird.
- b) Plaque-Größe. Durchmesser
von 150 Plaques nach Infektion von Vero- oder Vero-gM-Zellen mit EHV-4,
E4RgM, E4ΔgM-w
oder E4ΔgM-GFP
wurden gemessen, und mittlere Plaque-Größen wurden relativ zu den Größen von
Wildtyp-Plaques, die auf 100% festgelegt wurde, bestimmt. Es wurde
klar gezeigt, dass die gM-negativen Viren in der Lage waren, Vero-Zellen
zu infizieren und dort repliziert zu werden, wobei jedoch der maximale
Plaque-Durchmesser merklich verringert war, und zwar auf weniger
als 20% der Wildtyp-Plaque-Durchmesser (6). Die Infektion mit Eltern- oder wiederhergestelltem
Virus führte
zu einem Wildtyp-artigen Erscheinungsbild der Plaques, was zeigt,
dass der beobachtete Phenotyp in der Tat durch die gM-Deletion induziert
war. Dies wurde weiter bestätigt
durch die Tatsache, dass die Plaque-Bildung von E4ΔgM-w und
E4ΔgM-GFP
bei der Zelllinie Vero-gM vollständig
wiederhergestellt war (Daten nicht gezeigt).
- c) Penetrationsexperimente. Bei diesem Experiment wurde der
Einfluss von EHV-4-gM
auf die Eintrittskinetik von EHV-4 bewertet. 100 PFU der verschiedenen
Viren: Ausgangs-EHV-4, gM-repariertes Virus E4RgM sowie gM-Deletionsmutanten
und E4ΔgM-GFP
(vgl. 3) ließ man an
Vero-Zellen in Platten mit 6 Vertiefungen bei 4°C adsorbieren. Nach 90 min wurden
die entsprechenden Überimpfungen durch
frisches Medium ersetzt, und die Penetration wurde durch Verschiebung
der Inkubationstemperatur auf 37°C
eingeleitet. Zu verschiedenen Zeitpunkten nach der Temperaturverschiebung – beginnend unmittelbar
(= 0 min) – wurde
die extrazelluläre
Infektivität
durch Behandlung der Zellen mit Citratpuffer (pH-Wert 3,0) pH-inaktiviert. Parellele
Proben wurden entsprechend gewaschen, wobei der Citratpuffer jedoch
durch PBS ersetzt wurde, so dass zu jedem Zeitpunkt die "adsorbierte Infektivität" mit der "penetrierten Infektivität" verglichen werden
konnte. Die Zahlen der Plaques wurden durch Inkubation von Zellen
für 4 Tage
unter einer Methocel-Überschichtung
bestimmt.
- c) Mehrere Sätze
von Experimenten wurden durchgeführt:
In 7A sind Ergebnisse
für genotypisch und
phenotypisch gM-negative Viren nach Vermehrung in nicht komplementierenden
Vero-Zellen gezeigt, während 7B die Kinetiken von phenotypisch
komplementierten E4ΔgM-w
und E4ΔgM-GFP zeigt,
wobei die Viren auf gM-exprimierenden Vero-gM-Zellen gezüchtet worden
waren.
Ein Mittelwert von 52,8% (56,7%)
des infektiösen
Ausgangs-EHV-4 (E4RgM) war vor extrazellulärer Säurebehandlung 40 min nach Einleiten
der Penetration (7A,
offene Kreise) geschützt,
während nur
33,7% (E4ΔgM-w – ausgefüllte Rechtecke)
und 38,5% (E4ΔgM-GFP,
ausgefüllte
Dreiecke) der gM-negativen Viren geschützt waren. Zu späteren Zeitpunkten
der Eintrittskinetik beginnen die Graphen, in verschiedenartiger
Weise zu überlappen, und
ein maximaler Penetrationswirkungsgrad zwischen 61,7% und 78,9%
wird nach 150 min Penetrationszeit erreicht, was anzeigt, dass eine
bestimmte Variabilität
des Assays für
die beobachteten geringfügigen
Unterschiede verantwortlich sein mag.
(7A).
Wenn gM-negative Viren auf komplementierenden Vero-gM-Zellen hergestellt
worden waren, wurde keinerlei Unterschied in ihrem Penetrationswirkungsgrad
beobachtet (7B). Im Gegensatz zur
Verzögerung
bei der Eintrittskinetik von gM-negativem
EHV-1 von etwa 20% (Stamm RacL11; Osterrieder et al., 1996) bis
zu 40% (Stamm KyA; Seyboldt et al., 2000) muss die Wirkung der Deletion
von gM auf EHV-4 mit Vorsicht gesehen werden. Dennoch können die
folgenden Schlussfolgerungen gezogen werden: (i) Ein Unterschied
wurde in den Kinetiken von phenotypisch komplementierten gegenüber nicht komplementierten
gM-negativen Viren beobachtet (7A-B),
(ii) der Einfluss der Deletion von gM auf die EHV-4-Penetration ist jedoch
praktisch vernachlässigbar.
Beispiel 3: Analyse von
Pferdeseren auf Anti-gM-Antikörper
unter Verwendung eines gM-spezifischen serologischen Tests
Um festzustellen, ob gM als ein serologischer
Marken zur Unterscheidung einer Wildtyp-Infektion von der Impfung
mit einem gM-negativen Vaccin verwendet werden kann, mussten mehrere
Annahmen getestet werden. Zunächst
musste bewertet werden, ob Seren von mit Feldvirus infizierten Pferden
gM-spezifische Antikörper
enthalten. Für
die anfängliche
Analyse wurde ein Western-Blot-Test gewählt, da dieses System es erlaubte,
eine spezifische Reaktion gegenüber
einer Hintergrundreaktivität
zu identifizieren. Bei Verwendung von hochgradig neutralisierenden
Seren (EHV-1 und/oder -4 neutralisierende Titer zwischen 1:128 und
256) wurde festgestellt (Daten nicht gezeigt), dass Lysate der EHV-1 gM
exprimierenden Zelllinie ccgM den Nachweis eines spezifischen Signals
durch Pferdeseren ermöglichte
und dass eine Verdünnung
von Seren auf 1:3.000 am besten zu funktionieren schien.
Dementsprechend wurden die Seren
aller 12 Fohlen (6 geimpfte und 6 Kontrollen), die an dem EHV-1-gM-Vaccin-Versuch
teilgenommen hatten, auf gM-Reaktivität in einem Wester-Blot analysiert.
Von jedem einzelnen Pferd wurden drei verschiedene Seren getestet:
entnommen vor Eintritt in den Versuch (Pre), 4 Wochen nach der zweiten
Impfung (V2) und zwei Wochen nach der Belastungsinfektion (C).
Zusammengefasst wurde durch Western-Blot-Analysen
(9) gezeigt, dass (i)
Seren von Pferden, die EHV-1-Neutralisationsaktivität zeigten,
alle positive Testergebnisse für
gM ergaben, dass (ii) gM-Reaktivität niemals in einer Probe nachgewiesen
wurden, die vor einem bekannten Kontakt mit EHV-1 oder nach Impfung
mit gM-negativem EHV-1 analysiert wurde und dass (iii) nach Infektion von
Vaccin-Testpferden mit dem gM-positiven Belastungsvirus, gM klar
in 10 von 12 Fällen
nachweisbar war. Schließlich
(iv) wurde beobachtet, dass anti-EHV-1-Antikörper-Titer und die Intensität der gM-Reaktivität nicht
direkt korreliert zu sein schienen.
Aufgrund der hohen Hintergrund-Reaktivität von Pferdeseren
ist die Etablierung serologischer Tests schwierig. Auf der Basis
indirekter Immunfluoreszenz (IIF)-Daten, die bei Pferdeseren erhalten wurde,
wurde bestätigt,
dass ein indirektes oder ein Blockierungstestsystem etabliert werden
muss oder hochgereinigte gM-Polypeptide in einem ELISA-Test verwendet
werden müssen.
Zu diesem Zweck wurde ein ELISA wie folgt etabliert. Gereinigte
gM-Polypeptide oder vollständiges
gM wurden auf einem festen Träger
einer Platte mit 96 Vertiefungen immobilisiert, die beschichtet
wurde, um eine gute Haftung des einfangenden Proteins sicherzustellen.
Für den
Assay wurden unspezifische Bindungsstellen mit Milchpulver oder ähnlichen
Substanzen blockiert, um eine unspezifische Bindung zu verhindern.
Anschließend wurde
die Kunststoffoberfläche
mit einem geeigneten Waschpuffer (z.B. PBS-Tween) gewaschen, um überschüssiges blockierendes
Mittel zu entfernen. Anschließend
wurden die Testproben zu ausgewählten
Vertiefungen gegeben, und die ELISA-Platte wurde bei 37°C nach standardisierten Verfahren
inkubiert, was die Bindung von Antikörpern in der Testprobe an das
immobilisierende einfangende Protein ermöglichte. In der nächsten Stufe
wurden die Vertiefungen der ELISA-Platte gründlich mehrere Male unter Spülen mit
Waschpuffer gewaschen, gefolgt von der Zugabe eines geeigneten Pferde-Antikörpers, gekoppelt
an ein Enzym, wie HRP (Meerrettich-Peroxidase). Der Nachweis von
gebundenem Antikörper/HRP-Konjugat
erfolgte schließlich
durch Zugabe eines geeigneten Substrats, gefolgt von photometrischem
Ablesen der optischen Dichte der einzelnen Vertiefungen. Der erhaltene
Wert war mit positiven und negativen Kontrollansätzen im gleichen Assay zu vergleichen.
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