DE19649606C1 - Systeme zur Bestimmung von Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome - Google Patents

Systeme zur Bestimmung von Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Systeme, die sich zur Bestimmung von Wirk­ substanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome eignen, sowie die Verwendung solcher Systeme.
Es ist bekannt, daß viele Menschen an persistierenden Infektionen durch humane Papillomviren (nachstehend mit HPVs bezeichnet) leiden. Ferner ist bekannt, daß mehr als 95% aller Anogenitalkarzinome, insbesondere des Gebärmutterhals­ krebs und ein beachtlicher Prozentsatz der Karzinome im Mund/Rachenraum mit persistierenden Infektionen durch HPVs assoziiert sind. Desweiteren gibt es Hinweise, daß zur Entstehung und/oder Manifestierung von Karzinomen bei Zellen, die eine persistierende Infektion durch HPVs aufweisen, eine unkon­ trollierte Expression von HPV-Genen, insbesondere von E7 notwendig ist.
Viele Versuche wurden unternommen, Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome zu finden. Bisher sind diese Versuche allerdings nicht erfolgreich gewesen.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzu­ stellen, mit dem Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome gefunden werden können.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände in den Patentansprüchen erreicht.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein System, umfassend ein E7- Protein von HPV und ein durch das E7-Protein gebundenes, zelluläres Regulator­ protein.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis des Anmelders, daß ein E7- Protein von HPV zelluläre Regulatorproteine (nachstehend mit Zell-Regulator­ proteine bezeichnet) binden und somit in die Zellregulation eingreifen kann. Beispiele solcher Zell-Regulatorproteine sind der Zellzyklusregulator p27KIP1 und das Glykolyse-Kontrollenzym M2PK.
Der Ausdruck "E7-Protein von HPV" umfaßt ein E7-Protein jeglichen HPV-Typs, insbesondere von HPV1, 5, 6, 11, 1 6 oder 1 8. Ein E7-Protein kann eine Wildtyp- Sequenz oder eine hiervon durch ein oder mehrere Aminosäuren unterschiedliche Sequenz aufweisen. Eine Wildtyp-Sequenz eines E7-Proteins von HPV1 6 ist z. B. in Seedorf, K., et al., Virology 145, (1985), 181-5 angegeben. Ferner kann ein E7-Protein in verkürzter Form vorliegen, d. h. es liegt nur in Form jenes Frag­ ments vor, das für die Bindung an ein Zell-Regulatorprotein notwendig ist. Beispielsweise ist dies für das E7-Protein von HPV16 ein Fragment, daß die Aminosäuren 39-98 umfaßt. Vorstehendes Fragment kann auch in Mehrfachko­ pien innerhalb eines Polypeptid-Moleküls vorliegen. Desweiteren kann ein E7- Protein bzw. ein vorstehendes Fragment davon in Form eines Fusionsproteins vorliegen. Beispielsweise kann in einem solchen das E7-Protein bzw. ein vor­ stehend es Fragment davon mit einem Glutathion-S-Transferase (GST)-Anteil kombiniert sein. Günstig kann es sein, wenn das E7-Protein bzw. vorstehendes Fragment davon mit der DNA-Bindungsdomäne (DBD) des bakteriellen Lex A- Repressors kombiniert ist.
Der Ausdruck "Zell-Regulatorprotein" umfaßt jegliches Regulatorprotein einer Zelle, das durch ein E7-Protein von HPV gebunden werden kann. Beispiele eines solchen Zell-Regulatorproteins sind der Zellzyklusregulator p27KIP1 (vgl. Polyak, K., et al., Cell 78, (1994), 59-66) und das Glykolyse-Kontrollenzym M2PK (vgl. Tani, K., et al., Gene 73, (1988), 509-16). Ein Zell-Regulatorprotein kann eine Wildtyp-Sequenz oder eine davon durch ein oder mehrere Aminosäuren unter­ schiedliche Sequenz aufweisen. Eine Wildtyp-Sequenz von p27KIP1 ist z. B. in Polyak, K. et al., vgl. vorstehend, angegeben. Ferner kann ein Zell-Regulator­ protein in verkürzter Form vorliegen, d. h. es liegt nur in Form jenes Fragments vor, das für die Bindung an ein E7-Protein von HPV notwendig ist. Dieses Fragment kann auch in Mehrfachkopien innerhalb eines Polypeptid-Moleküls vorliegen. Desweiteren kann ein Zell-Regulatorprotein bzw. ein vorstehendes Fragment davon in Form eines Fusionsproteins vorliegen. Beispielsweise kann in einem solchen das Zell-Regulatorprotein bzw. vorstehendes Fragment davon mit einem Histidin-Anteil kombiniert sein. Günstig kann es sein, wenn das Zell- Regulatorprotein bzw. ein vorstehendes Fragment davon mit der Trans-Aktivie­ rungsdomäne (TAD) des bakteriellen Proteins B42 kombiniert ist.
Ein vorstehendes System eignet sich zur in vitro-Bestimmung von Wirksub­ stanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome. Die Bereitstellung vorstehender (Fusions)Proteine kann durch übliche Verfahren erfolgen.
Wird z. B. eine rekombinante Bereitstellung gewählt, ist es günstig, die für das (Fusions)Protein kodierende DNA in einen Expressionsvektor zu inserieren und diesen dann zur Transfektion bzw. Transformation von Wirtszellen zu verwen­ den. Erfindungsgemäß wird eine DNA bevorzugt, die für das Fusionsprotein, B42 (TAD)-p27KIP1, kodiert. Eine solche DNA wurde als pB42-p27::TRP1 bei der DSMZ unter DSM 11307 am 26. Nov. 1996 hinterlegt.
Für die Expression einer vorstehenden DNA greift der Fachmann auf bekannte Expressionsvektoren zurück. Für die Expression in E. coli sind dies z. B. pGEMEX, pUC-Derivate, pGEM-T, pGEX-2T, pet3b und pQE-8. Für die Expression in Hefe sind z. B. pY100, Ycpad1 und pREP-L20 zu nennen. Für die Expression in tieri­ schen Zellen sind z. B. pKCR, pEFB0S, cDM8 und pCEV4, anzugeben, während sich für die Expression in Insektenzellen besonders der Bakulovirus-Expressions­ vektor pAcSGHisNT-A eignet.
Ferner kennt der Fachmann Wirtszellen. Beispiele solcher Wirtszellen umfassen die E.coli-Stämme HB101, DH1, x1776, JM101, JM109, BL21 und SG13009, die Hefe-Stämme Saccharomyces cerevisiae und Saccharomyces pombe und die tierischen Zellen L, NH-3T3, FM3A, CHO, COS, Vero und Hela, sowie die lnsektenzellen sf9.
Darüberhinaus kennt der Fachmann Bedingungen, Wirtszellen mit den Expres­ sionsvektoren zu transformieren bzw. transfizieren und die Wirtszellen dann zu kultivieren. Auch sind im Verfahren bekannt, ein exprimiertes Fusions(Protein) zu isolieren und zu reinigen.
Ein vorstehendes System kann in üblicher Weise zur in vitro-Bestimmung von Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome verwendet werden. Beispiels­ weise kann ein E7-Protein in Form eines Fusionsproteins, z. B. als (GST)-E7-Pro­ tein an einen Träger, z. B. Miktrotiterplatte, Röhrchen, Mikrokugeln, Objektträger, fixiert werden. Dann können die zu testenden Substanzen dem Träger zugege­ ben werden. Gleichzeitig oder danach kann ein Zell-Regulatorprotein, z. B. p27KIP1, in Form eines Fusionsproteins, z. B. als His-p27KIP1, zugegeben wer­ den. Nach einem Waschvorgang kann mit einem markierten, gegen p27KIP1 gerichteten Antikörper bestimmt werden, ob eine Bindung zwischen dem E7- Protein und dem Zell-Regulatorprotein, p27KIP1, stattgefunden hat bzw. durch ein oder mehrere Substanzen verhindert worden ist. Auf diese Weise werden Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome bestimmt.
Erfindungsgemäß wird auch ein System bereitgestellt, das sich zur in vivo- Bestimmung von Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome eignet. Vorzugsweise umfaßt ein solches System ein E7-Protein in Form eines Lex A (DBD)-E7-Protein-Fusionsproteins und ein Zell-Regulatorprotein in Form eines B42 (TAD)-Zell-Regulatorprotein-Fusionsproteins, wobei die Fusionsproteine in Form von sie exprimierenden DNAs zusammen mit einer ein Reporter-Protein exprimierenden DNA vorliegen, und wobei die Expression des Reporter-Proteins unter der Kontrolle eines Lex A (DBD)-abhängigen Promotors steht.
Der Ausdruck "exprimierende DNAs" weist darauf hin, daß die für die angespro­ chenen Fusionsproteine und das Reporter-Protein kodierenden DNAs gemeinsam in einer Zelle exprimiert werden können. Für eine solche Expression kennt der Fachmann Expressionsvektoren, Wirtszellen und Verfahren. Hierzu wird auf vorstehende Ausführungen verwiesen.
Der Ausdruck "Reporter-Protein" umfaßt jegliches Reporter-Protein, dessen Expression unter der Kontrolle eines Lex A (DBD)-abhängigen Promotors stehen kann. Beispiele eines solchen Reporter-Proteins sind LacZ oder "green fluo­ rescent protein".
Durch die Expression der für die angesprochenen Fusionsproteine kodierenden DNAs, d. h. durch die Bereitstellung der Fusionsproteine, Lex A (DBD)-E7-Protein und B42 (TAD)-Zell-Regulatorprotein, können diese Fusionsproteine aneinander binden und über Lex A (DBD) an den Lex A (DBD)-abhängigen Promotor der für das Reporter-Protein kodierenden DNA binden und diesen aktivieren. Für letzeres ist insbesondere B42 (TAD) des Fusionsproteins B42 (TAD)-Zell-Regulatorprotein wichtig.
In bevorzugter Ausführungsform liegen in vorstehendem System zur in vivo- Bestimmung von Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome eine bis alle der angesprochenen DNAs in einer Zelle vor. Günstig ist es, wenn das Vorliegen stabil ist. Zellen, die eine bis alle dieser DNAs enthalten, sind ebenfalls Gegen­ stand der vorliegenden Erfindung. Eine dieser Zellen, die alle der angesprochenen DNAs stabil enthält, wurde als 16 E7/p27 bei der DSMZ unter DSM 11308 am 26. Nov. 1996 hinterlegt.
Die Anwendung vorstehenden Systems zur in vivo-Bestimmung von Wirksub­ stanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome wird beispielhaft anhand der Zellinie DSM 11 308 beschrieben. Diese Zellinie exprimiert stabil die Fusionsproteine, Lex (DBD)-E7-Protein und B42 (TAD)-p27KIP1, sowie das Reporter-Protein, Lac Z. Letztere Expression wird durch den Nachweis von ß-Galactosidase-Aktivität angezeigt. Nach Zugabe von Substanzen, welche die Bindung eines E7-Proteins an das Zell-Regulator-Protein p27KIP1, verhindern, wird eine verminderte bzw. gar keine β-Galactosidase-Aktivität mehr gemessen. Auf diese Weise werden Wirksubstanzen gegen HPV-assoziierte Karzinome bestimmt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Wirksubstanzen gegen HPV- assoziierte Karzinome zu bestimmen. Dies kann in schneller und einfacher Weise erfolgen. Insbesondere ist es von großem Vorteil, daß die Bestimmung sowohl in vitro als auch in vivo erfolgen kann. Damit ist ein gegenseitiges Bestätigen bzw. Verifizieren der erhaltenen Daten möglich. Dies läßt verläßlichere Aussagen über die Wirksamkeit von Substanzen bzw. Substanzkombinationen zu. Die vorliegende Erfindung stellt somit einen großen Schritt in der Suche nach Thera­ piemöglichkeiten bei gegen HPV-assoziierten Karzinomen dar.

Claims (10)

1. System, umfassend ein E7-Protein von HPV und ein durch das E7-Protein gebundenes Zell-Regulatorprotein.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das E7-Protein von HPV1, 5, 6, 11,16 oder 18 stammt.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zell- Regulatorprotein der Zellzyklus-Regulator p27KIP1 ist.
4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zell- Regulatorprotein das Glykolyse-Kontrollenzym M2PK ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das E7-Protein als Lex A (DBD)-E7-Protein-Fusionsprotein und das Zell-Regula­ torprotein als B42 (TAD)-Zell-Regulatorprotein-Fusionsprotein vorliegen.
6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fusionsprotei­ ne in Form von sie exprimierenden DNAs zusammen mit einer ein Repor­ ter-Protein exprimierenden DNA vorliegen, wobei die Expression des Reporter-Proteins unter der Kontrolle eines Lex A (DBD)-abhängigen Promotors steht.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein bis alle der angesprochenen DNAs in einer Zelle vorliegen.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine alle der angesprochenen DNAs enthaltende Zelle unter DSM 11308 am 26. No­ vember 1996 hinterlegt worden ist.
9. Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 1-5 zur in vitro- Bestimmung von Wirkstoffen gegen HPV-assoziierte Karzinome.
10. Verwendung des Systems nach einem der Ansprüche 6-8 zur in vivo- Bestimmung von Wirkstoffen gegen HPV-assoziierte Karzinome.
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