DE19813788A1 - Nachweisverfahren für Tumorzellen - Google Patents

Nachweisverfahren für Tumorzellen

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Tumorzellen in einer Körperprobe, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: DOLLAR A (a) Entnahme und Aufbereitung einer Körperprobe, DOLLAR A (b) Isolierung von mRNA aus der Körperprobe von (a), DOLLAR A (c) Übersetzung der mRNA von (b) in cDNA, DOLLAR A (d) Amplifikation der cDNA von (c) durch eine PCR-Reaktion mit für PreproGRP cDNA spezifischen Primern, und DOLLAR A (e) Nachweis der amplifizierten cDNA von (d).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Tumorzellen, in dem PreproGRP mRNA bestimmt wird, und seine Verwendung.
Bei der Krebsvorsorge und der Therapiekontrolle nach aufgetretenen Krebs­ erkrankungen geht es um den Nachweis von Tumorzellen. Bis jetzt wurde dies mit zytologischen, radiologischen oder serologischen Methoden durchgeführt. Diese Methoden haben aber allgemein den Nachteil, daß die Proben, die auf Tumorzellen getestet werden sollen, oft nur schwer zu erhalten sind und die Ergebnisse wegen geringer Sensitivität und Spezifität des Verfahrens nur bei Proben mit vielen Tumorzellen verläßlich sind. Dies ist aber ein deutlicher Nach­ teil, wenn es um den Nachweis geringster Mengen von Tumorzellen geht.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem auch geringste Mengen von Tumorzellen im Rahmen der Krebsvorsorge und/oder Therapiekontrolle bei Krebserkrankungen nachweisbar sind.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren erreicht, mit dem PreproGRP mRNA in Körperproben nachgewiesen wird. Ein solches Verfahren umfaßt folgende Verfahrensschritte:
  • (a) Entnahme und Aufbereitung einer Körperprobe,
  • (b) Isolierung von mRNA aus der Körperprobe von (a),
  • (c) Übersetzung der mRNA von (b) in cDNA,
  • (d) Amplifikation der cDNA von (c) durch eine PCR-Reaktion mit für PreproGRP cDNA spezifischen Primern, und
  • (e) Nachweis der amplifizierten cDNA von (d).
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis des Anmelders, daß die Expression von PreproGRP mRNA spezifisch für viele Tumoren, z. B. Bron­ chialkarzinom, Mammakarzinom, Kolorektal Karzinom, Prostatakarzinom, C-Zell- Karzinom oder andere neuroendokrin differenzierte Tumoren, ist. Mit PreproGRP mRNA wird eine mRNA bezeichnet, die nach Translation und Prozessierung zu einem mit GRP "gastrin-releasing peptide" bezeichneten Wachstumsfaktor führt. Dieser Wachstumsfaktor gehört in die Gruppe der Bombesine. Ferner hat der Anmelder erkannt, daß mit dem Nachweis von PreproGRP mRNA Tumorzellen in kleinsten Mengen, sowohl in Geweben wie auch in Körperflüssigkeiten identifi­ ziert werden können. Für den Nachweis kann dabei die PreproGRP mRNA in cDNA übersetzt und diese durch eine PCR-Reaktion mit für PreproGRP cDNA spezifischen Primern amplifiziert und durch Southernblot-Hybridisierung nach­ gewiesen werden.
Eine Körperprobe, in der PreproGRP mRNA nachgewiesen werden soll, wird dem Patienten entnommen. Geeignet sind hierzu u. a. Blut, Sputum, Urin Stuhl, Knochenmark, Lymphknoten, Liquor, Galle, gastrointestinale Sekrete, Biopsien bzw. Organpunktate und Lymphflüssigkeit, wobei Blut und Sputum bevorzugt sind.
Für eine Blutprobe wird vorzugsweise ca. 10 ml Blut, aus der Armvene des Patienten entnommen. Dieses Blut wird in mit gerinnungshemmenden Agentien versehene Blutröhrchen gegeben und kann bis zur Gewinnung der PBL/Tumorzel­ len kurz, maximal 4-7 h bei 4°C gelagert werden. Die Extraktion der PBL/Tumor­ zellen kann nach bekannten Verfahren erfolgen, vorzugsweise durch Dichtegradi­ entenzentrifugation mit Ficoll-Paque (Pharmacia) gemäß einem Standardprotokoll für Lymphozytenextraktion. Anschließend wird das Zellpellet in flüssigem Stick­ stoff schockgefroren und bei -70°C aufbewahrt.
Für eine Sputumprobe wird der Patient 15 bis 30 min einer Inhalation mit ver­ nebelter, physiologischer Kochsalzlösung, z. B. 0,9% NaCl-Lösung, ausgesetzt, bevor ca. 5 ml Sputumprobe abgenommen werden. Diese kann bis zu ihrer Aufarbeitung kurz, maximal 4-7 h, bei 4°C gelagert werden. Für die Aufarbei­ tung wird die Sputumprobe mit einem gleichen Volumen Sputolysin (Calbio­ chem, San Diego, USA) etwa 15 min bei Raumtemperatur inkubiert. Dann erfolgt eine Zentrifugation der Sputumprobe ca. 30 min bei 300 xg und 4°C. Das gewonnene Zellpellet wird in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bei -70°C aufgewahrt.
Aus vorstehenden Zellpellets wird Gesamt-RNA isoliert, wobei mRNA besonders angereichert wird. Hierzu können übliche Verfahren verwendet werden. Günstig ist es, die käuflichen Guanidinium-Isothiocyanat-Extraktionskits TRIZOL, Glass- Max, Gibco BRL zu verwenden. Ebenso ist es günstig, kontaminierende DNA durch einen DNAse-Verdau, z. B. 15 min bei 25°C mit DNASE I, zu entfernen.
Die angereicherte mRNA wird einer reversen Transkription unterzogen. Diese kann unspezifisch sein, wobei übliche Primer, vorzugsweise Hexanukleotide (z. B. von Boehringer Mannheim) und eine MMLV-reverse Transkriptase (z. B. SUPERSKRIPT II, Gibco BRL) verwendet werden. Ein geeigneter Reaktionsansatz mit Hexanukleotiden wird 10 min bei 65°C und 60 min bei 37°C inkubiert. Es wird cDNA erhalten, die auch PreproGRP cDNA umfaßt. Günstig ist es, eine spezifi­ sche reverse Transkription durchzuführen. Ein geeigneter Reaktionsansatz umfaßt einen für PreproGRP mRNA spezifischen Primer, insbesondere einen solchen mit der Sequenz CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG (Primer 704.rev.). Diese Sequenz kann auch ein oder mehrere Nukleotidaustausche umfassen mit der Maßgabe, daß die Sequenz spezifisch an PreproGRP mRNA bindet. Der Reaktionsansatz wird 10 min bei 65°C und 60 min bei 37°C inkubiert. Beim letzteren Inkubationsschritt liegt auch eine reverse Transkriptase (z. B. Super­ script PLUS, Gibco BRL) vor. Es wird PreproGRP cDNA erhalten.
Die vorstehende cDNA wird einer Polymerase-Kettenreaktion (PCR-Reaktion) unterzogen, wobei eine Taq-Polymerase (z. B. von Gibco BRL) verwendet wird. Als Primer werden Oligonukleotide verwendet, deren Sequenzen eine Amplifika­ tion von PreproGRP cDNA erlauben. Günstig ist es, wenn zwei PCR-Reaktionen durchgeführt werden, wobei die zweite PCR-Reaktion eine "nested"-PCR-Reak­ tion ist. Besonders günstig ist es, wenn für die zwei PCR-Reaktionen die nach­ stehenden Primer-Paare verwendet werden. Die Primer-Paare können jeweils auch ein oder mehrere Nukleotidaustausche aufweisen mit der Maßgabe, daß sie spezifisch an PreproGRP cDNA binden:
PCR-Reaktion:
Primer-Paare:
Erst-PCR-Reaktion:
223.forward: GGA GTC TTC TTC TGT TTC TGA G
704.reverse: CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG
"nested"-PCR-Reaktion
335.forward: AGA AAC CAC CAG CCA CCT CAA CCC
668.reverse: ACC AGA AGA TGC TCG TTG AAA ATC ACG A
Die Bedingungen für die PCR-Reaktionen entsprechen üblichen Standardbedin­ gungen. Insbesondere werden die PCR-Reaktionen wie folgt durchgeführt:
Erst-PCR-Reaktion:
Pro Gesamtansatz von 50 µl:
10 × Reaktionspuffer
2 mM dNTP
50 mM MgCl2
RNase-freies Wasser
2.5 U Taq-Polymerase
je 12,5 pmol der entsprechenden Primer
90 sec, 93°C, 45 Zyklen
30 sec, 93°C
30 sec, 54°C
30 sec, 72°C,
6 min, 72°C
"nested" PCR-Reaktion:
pro Gesamtansatz von 50 µl:
10 × Reaktionspuffer
2 mM dNTP
50 mM MgCl2
RNAse-freies Wasser
2,5 U Taq-Polymerase
je 12,5 pmol der entsprechenden Primer
2,5 µl der Erst-PCR-Reaktion
90 sec, 93°C, 45 Zyklen
30 sec, 93°C
30 sec, 71°C
20 sec, 72°C
6 min, 72°C
Zur Kontrolle vorstehender Anreicherung von mRNA und deren Übersetzung in cDNA empfiehlt es sich, eine GAPDH-RT-PCR-Reaktion durchzuführen. Für die reverse Transkription wird auf die vorstehenden Ausführungen hinsichtlich einer unspezifischen reversen Transkription verwiesen. Für die PCR-Reaktion können folgende Primer verwendet werden:
Primer für GAPDH:
gapdh1forward: CAT CTC TGC CCC CTC TGC TGA
gapdh2reverse: GGA TGA CCT TGC CCA CAG CCT
Die Bedingungen für die PCR-Reaktion entsprechen üblichen Standardbedingun­ gen. Insbesondere wird die PCR-Reaktion wie folgt durchgeführt:
1,5 U Taq-Polymerase pro Ansatz;
1,5 min, 93°C;
35 × 30 sec, 93°C;
30 sec, 54°C;
30 sec, 72°C;
6 min, 72°C
Die vorstehende amplifizierte cDNA wird in üblicher Weise nachgewiesen. Günstig ist es, sie auf einem Agarosegel, vorzugsweise 1-1,5%, aufzutrennen, mit Ethidiumbromid anzufärben und einer Southern Blot-Hybridisierung zu unter­ ziehen. Hierzu wird die DNA auf eine Nitrozellulosemembran übertragen und mit einem markierten Oligonukleotid hybridisiert, wobei das Oligonukleotid spezifisch für PreproGRP cDNA bzw. GAPDH cDNA ist. Günstig ist es, wenn das Oligonu­ kleotid mit Fluorescein markiert ist und mittels eines mit Peroxidase konjugierten Anti-Fluorescein-Antikörpers über Chemoilluminiszenz auf einem Röntgenfilm sichtbar gemacht wird. Das erhaltene Ergebnis gibt Aufschluß darüber, ob die Körperprobe Tumorzellen aufweist.
Als Hybridisierungs-Oligonukleotide eignen sich
für PreproGRP cDNA: 466forward: ACG TGA AGG AAG GAA CCC CCA GC
und für GAPDH cDNA: CTC TCC AGA ACA TCA TCC CTG
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß der Nachweis von geringsten Mengen an Tumorzellen auf sehr einfache Weise spezifisch und sensitiv gelingt. Beispielsweise kann eine Tumorzelle unter 106 Zellen identifiziert werden. Die Tumorzelle kann dabei in Geweben wie auch in Körperflüssigkeiten vorliegen. Ferner kann sie von verschiedenen Tumoren, z. B. Bronchialkarzinom, Mammakarzinom, Kolorektal Karzinom, Prostatakarzinom oder C-Zell-Karzinom stammen. Somit stellt die vorliegende Erfindung ein Mittel bereit, das sowohl in der Krebsvorsorge wie auch der Therapiekontrolle bei Krebserkrankungen be­ stens eingesetzt werden kann.
Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel erläutert.
Beispiel Nachweis von Bronchialkarzinom durch PreproGRP mRNA in Spu­ tum
Von einer an Bronchialkarzinom erkrankten Person wurde nach 30 min Inhalation mit 0,9% NaCl-Lösung eine Sputumprobe von 5 ml entnommen. Diese wurde mit dem gleichen Volumen Sputolysin 15 min bei Raumtemperatur inkubiert. Dann wurde die Sputumprobe 30 min bei 300 xg und 4°C zentrifugiert. Das Zellpellet wurde in flüssigem Stickstoff schockgefroren und bei -70°C aufbe­ wahrt.
Aus dem Zellpellet wurde Gesamt-RNA isoliert, wobei mRNA angereichert wurde. Hierzu wurde der käufliche Guanidinium-Isocyanat-Extraktionskit TRIZOL verwendet. Kontaminierende DNA wurde innerhalb von 15 min bei 25°C mit DNASEI verdaut.
Die angereicherte mRNA wurde einer spezifischen, reversen Transkription unterzogen, wobei ein Primer mit der Sequenz CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG und die reverse Transkriptase Superscript PLUS verwendet wurden. Der Reaktionsansatz wurde 10 min bei 65°C und 60 min bei 37°C inkubiert. Es wurde cDNA erhalten.
Die cDNA wurde zwei PCR-Reaktionen unterzogen. Die zweite PCR-Reaktion war eine "nested"-PCR-Reaktion. Es wurden eine Taq-Polymerase und folgende Primer-Paare verwendet:
Erst-PCR-Reaktion:
223.forward: GGA GTC TTC TTC TGT TTC TGAG
704.reverse: CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG
"nested"-PCR-Reaktion:
325.forward: AGA AAC CAC CAG CCA CCT CAA CCC
668.reverse: ACC AGA AGA TGC TCG TTG AAA ATC ACG A
Die PCR-Reaktionen wurden wie folgt durchgeführt:
Erst-PCR-Reaktion
Pro Gesamtansatz von 50 µl:
10 × Reaktionspuffer
2 mM dNTP
50 mM MgCl2
RNase-freies Wasser
2.5 U Taq-Polymerase
je 12,5 pmol der entsprechenden Primer
90 sec, 93°C, 45 Zyklen
30 sec, 93°C
30 sec, 54°C
30 sec, 72°C,
6 min, 72°C
"nested" PCR-Reaktion:
pro Gesamtansatz von 50 µl:
10 × Reaktionspuffer
2 mM dNTP
50 mM MgCl2
RNAse-freies Wasser
2,5 U Taq-Polymerase
je 12,5 pmol der entsprechenden Primer
2,5 µl der Erst-PCR-Reaktion
90 sec, 93°C, 45 Zyklen
30 sec, 93°C
30 sec, 71°C
20 sec, 72°C
6 min, 72°C
Zur Kontrolle vorstehender Anreicherung von mRNA und deren Übersetzung in cDNA wurde auch eine GAPDH-RT-PCR-Reaktion durchgeführt. Die Bedingungen waren wie vorstehend angegeben. Als Primer für die PCR-Reaktion wurden verwendet:
Primer für GAPDH:
gapdh1forward: CAT CTC TGC CCC CTC TGC TGA
gapdh2reverse: GGA TGA CCT TGC CCA CAG CCT
Die vorstehende amplifizierte cDNA wurde auf einem 1% Agarosegel aufge­ trennt und mit Ethidiumbromid angefärbt. Die cDNA wurde dann auf eine Nitro­ zellulosemembran (Hybond Nt, Amersham) übertragen und mit folgenden mit Fluorescein markierten Oligonukleotiden getrennt hybridisiert. Die Hybridisie­ rungstemperatur lag jeweils 5°C unter der Schmelztemperatur des verwendeten Oligonukleotids.
Folgende Oligonukleotide wurden verwendet:
für PreproGRP cDNA:
466forward: ACG TGA AGG AAG GAA CCC CCA GC
für GAPDH cDNA: CTC TCC AGA ACA TCA TCC CTG.
Mit den verwendeten Oligonukleotiden konnte jeweils eine amplifizierte cDNA nachgewiesen werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Nachweis von Tumorzellen in einer Körperprobe, umfas­ send die folgenden Verfahrensschritte:
  • (a) Entnahme und Aufbereitung einer Körperprobe,
  • (b) Isolierung von mRNA aus der Körperprobe von (a),
  • (c) Übersetzung der mRNA von (b) in cDNA,
  • (d) Amplifikation der cDNA von (c) durch eine PCR-Reaktion mit für PreproGRP cDNA spezifischen Primern, und
  • (e) Nachweis der amplifizierten cDNA von (d).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Körperprobe Blut, Sputum, Urin, Stuhl, Liquor, Galle, gastrointestinale Sekrete, Organpunktate bzw. Biop­ sien und/oder Lymphflüssigkeit ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verfahrensschritt (c) eine spezifische reverse Transkription ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der verwendete Primer die Sequenz CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG oder eine hiervon durch ein oder mehrere Nukleotidaustausche unterschiedliche Sequenz aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Verfahrensschritt (d) eine Erst-PCR- und eine "nested"-PCR-Reaktion umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die verwendeten Primer die nachfol­ genden Sequenzen oder hiervon durch ein oder mehrere Nukleotidaustau­ sche unterschiedliche Sequenzen aufweisen:
Erst-PCR-Reaktion:
223.forward: GGA GTC TTC TTC TGT TTC TGA G
704.reverse: CTC TTT TCG ACA ATT GTT CAG
"nested"-PCR-Reaktion:
335.forward: AGA AAC CAC CAG CCA CCT CAA CCC
668.reverse: ACC AGA AGA TGC TCG TTG AAA ATC ACG A
7. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 zur Tumor- bzw. Metastasensuche in der Krebsvorsorge und -Nachsorge.
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