DE19844111A1 - Antisense-Sequenzen für die Hemmung der Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 - Google Patents
Antisense-Sequenzen für die Hemmung der Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1Info
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft spezifische Antisense-Nukleinsäuren, welche die Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 in Säugerzellen, insbesondere menschlichen Zellen, hemmen bzw. regulieren, diese Antisense-Nukleinsäuren enthaltende Vektoren und Wirtszellen sowie diese Antisense-Nukleinsäure enthaltende pharmazeutische Zusammensetzungen zur Hemmung oder Behandlung von beispielsweise akut oder chronisch entzündlichen Erkrankungen und diese Antisense-Nukleinsäuren enthaltende Kits für diagnostische Zwecke.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft spezifische Antisense-Nukleinsäuren, welche
die Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 in Säugerzellen, insbesondere
menschlichen Zellen, hemmen, und diese Antisense Nukleinsäuren enthaltende
Vektoren und Wirtszellen sowie diese Antisense-Nukleinsäure enthaltende
pharmazeutische Zusammensetzungen zur Behandlung von insbesondere akut
oder chronisch entzündlichen Erkrankungen, Virusinfektionen, Metastasierung,
Entzündungen der Haut, Mobilisierung von hämatopoetischen Stammzellen,
Erkältung und alle biologischen Prozesse unter Beteiligung von ICAM-1 auf
molekularer Ebene.
Entzündungen sind Reaktionen des vaskularisierten Gewebes auf Reizungen wie
zum Beispiel Infektionen und mechanische Verletzungen, Beispiele für entzündli
che Erkrankungen sind unter anderem Morbus Crohn, rheumatoide Arthritis und
Organabstossungsreaktionen, Virusinfektionen, Metastasierung, Entzündungen
der Haut, Mobilisierung von hämatopoetischen Stammzellen, Erkältung und alle
biologischen Prozesse unter Beteiligung von ICAM-1 auf molekularer Ebene. Die
Infiltration von Leukozyten ist ein wichtiger Schritt bei pathologischen Entzün
dungsreaktionen, wobei Zell-Zell-Adhäsion hierfür den initialen Schritt darstellt.
Adhäsion wird durch Oberflächenproteine auf Leukozyten und der endothelialen
Oberfläche in Rezeptor-Ligand-analoger Weise vermittelt. Das endotheiale Ober
flächenprotein ICAM-1 nimmt bei solchen Zell-Zell-Kontakten die Rolle des
Rezeptors für die Leukozytenliganden CD11a/CD18, auch LFA1 genannt, und
CD11b/CD18, auch Mac-1 genannt, ein. Monoklonale Antikörper gegen Leuko
zyten-Adhäsionsmoleküle können die Adhäsion von Leukozyten und Endothel
zellen sowohl in vitro als auch in vivo hemmen (Arfors et al. 1987 Blood 69: 338-340;
Vedder et al. 1988 J. Cli. Invest. 81: 939-944). Bei verschiedenen Formen
akuter und chronischer Entzündungen scheint daher die Hemmung des Adhä
sionsmoleküls ICAM-1 erfolgversprechend.
Kausale Therapieansätze bei pathologischen Entzündungsreaktionen mit Hilfe von
Substanzen, die auf molekularer Ebene eingreifen, befinden sich gegenwärtig im
experimentellen Stadium. Zum Beispiel werden mit gewissem Erfolg sowohl
monoklonale Antikörper gegen LFA1 getestet als auch ICAM-1-gerichtete Anti
sense-Oligonukleotide (Yacyshyn et al., 1998 Gastroenterology 114: 1133-1142;
Stepkowski et al. 1995 Transplant. Proc. 27: 113; Kavanaugh et al.,
1994 Arthritis-Reum. 37: 992-999; Arfors et al. 1987 Blood 69: 338-340;
Vedder et al. 1988 J. Cli. Invest. 81-939-944; Benneft et al. 1997 J. Pharmacol.
Exp. Ther. 280: 988-1000). Nukleinsäuren als therapeutische Moleküle haben
grundsätzliche Vorteile gegenüber anderen Substanzklassen wie zum Beispiel
Peptiden und Proteinen. Hierzu zählen ihre geringe oder nicht vorhandene Immu
nogenität bzw. Nebenwirkungen und Toxizität.
Da die Auswahl der Antisense-Sequenzen bislang eher willkürlich und ohne
rationale Auswahlkriterien erfolgte, war ein großer Teil der untersuchten Sequen
zen nicht effektiv. Die Effektivität von Antisense-Inhibitoren in lebenden Syste
men wird durch das Assoziationsverhalten in vitro reflektiert. Wichtige Einfluß
größen auf das Assoziationsverhalten zwischen der Antisense-Nukleinsäure und
der Target-RNA, wie beispielsweise die Zugänglichkeit der Target-RNAs für die
Antisense-Nukleinsäuren, wurden nicht berücksichtigt. Ferner wurden bei den
Antisense-RNAs die strukturelle Vielfalt nicht berücksichtigt und damit das
Potential von effektiven Antisense-Inhibitoren nicht ausgeschöpft.
Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Antisense-Nu
kleinsäuren bereitzustellen, die eine besonders wirkungsvolle Hemmung der
ICAM-1-Genexpression in Säugerzellen aufweisen.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekenn
zeichneten Ausführungsformen gelöst. Insbesondere wird eine Antisense-Nu
kleinsäure bereitgestellt, welche gegen eine spezifische RNA-Sequenz von ICAM-1
als Target bzw. Zielmolekül gerichtet ist und mindestens eine Sequenz, ausge
wählt aus SEQ ID Nr. 1-30, enthält.
Der Begriff "Antisense-Nukleinsäure" bedeutet ein natives, halbsynthetisches,
synthetisches oder modifiziertes Nukleinsäuremolekül aus Desoxyribonukleotiden
und/oder Ribonukleotiden und/oder modifizierten Nukleotiden.
Die lokale Zielsequenzen im ICAM-1-Gen umfassen die Positionen 1627-1671
(SEQ ID Nrn. 1-12), 59-82 (SEQ ID Nrn. 13-15), 593-634 (SEQ ID Nrn. 16-23),
1219-1242 (SEQ ID Nrn. 24 und 25), 1384-1410 (SEQ ID Nrn. 26-28) oder
1851-1874 (SEQ ID Nrn. 29 und 30).
Die erfindungsgemäßen Antisense-Nukleinsäuresequenzen zeigen eine signifikant
stärkere Hemmung als die vier wirksamsten bekannten Antisense-Oligonukleotide
der Fa. ISIS Inc., ("ISIS1570", "ISIS2302", "ISIS1939" und "ISIS3067") und
sind daher ausgezeichnete Inhibitoren der ICAM-1 Expression in lebenden Zellen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Vektor, der die
vorstehend definierte, erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäure oder der eine
entsprechende, zur Antisense-Nukleinsäure komplementäre DNA-Sequenz
enthält, die nach einer Transkription in geeigneten Wirtszellen zur vorstehend
definierten, erfindungsgemäßen Antisense-Nukleinsäure führt. Der erfindungs
gemäße Vektor kann vorzugsweise geeignete regulatorische Elemente, wie
Promotoren, Enhancer, Terminationssequenzen, oder virale Sequenzen enthalten.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Vektor beispielsweise (i)
zur stabilen Integration der erfindungsgemäßen Nukleinsäure in das genetische
Material einer Wirtszelle verwendet werden und/oder (ii) für erhöhte zelluläre
Aufnahme geeignet sein und/oder (iii) nukleare Importsignale enthalten und/oder
(iv) zum Zell-Zell-Transport geeignet sein.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Wirtszelle, welche
die erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäure oder den erfindungsgemäßen
Vektor enthält. Geeignete Wirtszellen sind beispielsweise Säugerzellen, ins
besondere menschliche Zellen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine pharmazeutische
Zusammensetzung, welche die erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäure oder
ein Gemisch von mindestens zwei erfindungsgemäßen Antisense-Nukleinsäuren
oder den erfindungsgemäßen Vektor, gegebenenfalls in einem im Stand der
Technik bekannten, pharmazeutisch verträglichen Träger und/oder Verdünnungs
mittel enthält. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann zur Hemmung
oder Beseitigung von insbesondere akut oder chronisch entzündlichen Krank
heitszuständen, beispielsweise Morbus Crohn, rheumatoide Arthritis, Organ
abstoßungsreaktionen, Virusinfektionen, Metastasierung, Entzündungen der
Haut, Mobilisierung von hämatopoetischen Stammzellen, Erkältung und alle
biologischen Prozesse unter Beteiligung von ICAM-1 auf molekularer Ebene,
Colitis ulcerosa, Rheumatoide Arthritis, Lupus erythematodes, "Graft-versus-host
Reaktionen" nach allogener Knochenmarkstransplantation, Psoriasis, Asthma,
Neurodermitis durch transiente oder stabile Integration der erfindungsgemäßen
Antisense-Nukleinsäure mittels Transformation bzw. Transfektion und anderen
im Stand der Technik bekannten Einschleusungsverfahren in ICAM-1 exprimie
renden Wirtszellen verwendet werden. Ferner kann die erfindungsgemäße
Zusammensetzung auch für kosmetische Zwecke, beispielsweise zur Behandlung
von Akne, verwendet werden.
Ferner können die erfindungsgemäßen Antisense-Nukleinsäuren zur Regulation
oder Suppression der ICAM-1-Genexpression in Säugerzellen verwendet werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein mindestens eine oder
mehrere erfindungsgemäße Antisense-Nukleinsäuren enthaltender Kit zur Diagno
se von ICAM-1-assoziierten Störungen bzw. Krankheiten von Säugern, ins
besondere Mensch, wobei die Antisense-Nukleinsäuren mindestens eine nach
weisbare Markierung, beispielsweise an Nukleotide gekoppelte Fluoreszenzfarb
stoffe, Biotin oder Digoxygenin oder radioaktive Isotope, enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein transgener Organis
mus bzw. Säuger, welcher mindestens eine in das genetische Material stabil
integrierte Nukleinsäure enthält, wobei diese Nukleinsäure nach der Transkription
eine RNS-Sequenz, die mindestens eine Sequenz, ausgewählt aus SEQ ID Nrn.
1-30 und dargestellt als RNS, umfaßt.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäßen ICAM-1-gerichteten Antisense-Oligonukleo
tidsequenzen, wobei sich die Numerierung der Sequenzpositionen auf die
Referenz "Chian et al. 1991 J. Biol. Chem. 266: 18162-18171" bezieht. (A)
zeigt die Antisense-Oligonukleotide SEQ ID Nrn. 1-12 gegen die lokale ICAM-1-Ziel
sequenz pos. 1627-1671, (B) zeigt zeigt die Antisense-Oligonukleotide SEQ
ID Nrn. 13-15 gegen die lokale ICAM-1-Zielsequenz pos. 59-82, (C) zeigt die
Antisense-Oligonukleotide SEQ ID Nrn. 16-23 gegen die lokale ICAM-1-Zielse
quenz pos. 593-634, (D) zeigt die Antisense-Oligonukleotide SEQ ID Nrn. 24
und 25 gegen die lokale ICAM-1-Zielsequenz pos. 1219-1242, (E) zeigt die
Antisense-Oligonukleotide SEQ ID Nrn. 26-28 gegen die lokale ICAM-1-Zielse
quenz pos. 1384-1410 und (F) zeigt die Antisense-Oligonukleotide SEQ ID Nr.
29 und 30 gegen die lokale ICAM-1-Zielsequenz pos. 1851-1874.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Hemmung der Genexpression von
ICAM-1 in ECV304-Zellen nach Lipofectin-vermittelter Transfektion mit bekann
ten und erfindungsgemäßen Phosphorothioat-modifizierten Antisense-Oligonu
kleotiden und Cytokin-Stimulation der ICAM-1 Expression. Es ist deutlich ersicht
lich, daß die getesteten erfindungsgemäßen Antisense-Oligonukleotide 1630A,
C, D, E, H, I, J und L (SEQ ID Nr. 1, 3-8 und 10), AUGC (SEQ ID Nr. 5) und
1840B (SEQ ID Nr. 30) eine signifikant stärkere Hemmung aufweisen als bei
spielsweise die bekannten Antisense-Oligonukleotide ISIS1570, ISIS2302,
ISIS1939 und ISIS3067 der Fa. ISIS Inc. Als Negativkontrolle "NEG" wurde ein
als ungünstig vorhergesagtes ICAM-1-gerichtetes Antisense-Olionukleotid mit der
Sequenz 5'-GGAAAGTGCCATCCTTTAGA-3' verwendet. Die Oligonukleotide
nsISIS1570 und nsISIS2302 sind von ISIS Inc. verwendete Kontrollen.
Durch das nachfolgende Beispiel wird die vorliegende Erfindung näher erläutert.
Ein 60%-80% konfluenter Monolayer der Endothelzellinie ECV304 wurde unter
Verwendung des kationischen Lipids DOTMA (LIPOFECTIN, Life Technologies,
Karlsruhe) entsprechend der Angaben des Hersteller mit den Oligonukleotiden
transfiziert. Dabei wurden Konzentrationen von 0,1 µM Oligonukleotid sowie 5
µg/ml LIPOFECTIN und das Serum-freie Medium OptiMEM (Life Technologies)
verwendet. Nach Zugabe des Transfektionsansatzes wurden die Zellen 4 h bei
37°C inkubiert und anschließend das Serum-freie Transfektionsmedium gegen
Medium 199 mit 10% FCS ausgetauscht. Nach einer weiteren Inkubationszeit
von 4 h wurde das Medium erneut durch Medium 199 mit 10% FCS und 200
U/ml Interleukin 1β ersetzt. Nach einer Stimulationszeit von 16 h bei 37°C
wurden die Endothelzellen durch eine 5minütige Trypsinierung von der Zell
kulturschale abgelöst und mit einem Phycoerythrin-gekoppelten, ICAM-1-spezi
fischen monoklonalen Antikörper gefärbt. Die ICAM-1-Expression wurde als
mittlere Fluoreszenzintensität durchflußzytometrisch bestimmt. Das Ausmaß der
Hemmwirkung eines Antisense-Oligonukleotids wurde nach folgender Formel
berechnet:
[(ICAM-1-Expression-Antisense-Oligonukleotid-behandelter, stimulierter ECV304) - (ICAM-1-Expression unbehandelter, nicht stimulierter ECV304)]/[(ICAM-1- Expression unbehandelter, stimulierter ECV304) - (ICAM-1-Expression unbe handelter, nicht stimulierter ECV304)].
[(ICAM-1-Expression-Antisense-Oligonukleotid-behandelter, stimulierter ECV304) - (ICAM-1-Expression unbehandelter, nicht stimulierter ECV304)]/[(ICAM-1- Expression unbehandelter, stimulierter ECV304) - (ICAM-1-Expression unbe handelter, nicht stimulierter ECV304)].
Claims (9)
1. Antisense-Nukleinsäure, welche gegen eine spezifische Nukleinsäure-
Sequenz von ICAM-1 gerichtet ist und mindestens eine Sequenz, ausge
wählt aus SEQ ID Nrn. 1-30, enthält.
2. Antisense-Nukleinsäure nach Anspruch 1, welche Desoxyribonukleotide
und/oder Ribonukleotide und/oder modifizierte Desoxyribo- oder Ribonu
kleotide enthält.
3. Vektor, enthaltend mindestens eine der nach Anspruch 1 oder 2 definier
ten Antisense-Nukleinsäuren.
4. Wirtszelle, enthaltend mindestens eine nach Anspruch 1 oder 2 definierten
Antisense-Nukleinsäuren oder den nach Anspruch 3 definierten Vektor.
5. Pharmazeutische Zusammensetzung, enthaltend die Antisense-Nuklein
säure nach Anspruch 1 oder 2 oder ein Gemisch von mindestens zwei
Antisense-Nukleinsäuren nach Anspruch 1 oder 2 oder den Vektor nach
Anspruch 3.
6. Verwendung der Antisense-Nukleinsäure nach Anspruch 1 oder 2 oder
des Vektors nach Anspruch 3 zur Hemmung oder Beseitigung von akut
oder chronisch entzündlichen Krankheitszuständen beim Menschen,
Virusinfektionen, Metastasierung, Entzündungen der Haut, Mobilisierung
von hämatopoetischen Stammzellen, Erkältung und alle biologischen
Prozesse unter Beteiligung von ICAM-1 auf molekularer Ebene, Colitis
ulcerosa, Rheumatoide Arthritis, Lupus erythematodes, Organabstos
sungsreaktionen, "Graft-versus-host-Reaktionen" nach allogener Knochen
markstransplantation, Psoriasis, Asthma, Neurodermitis.
7. Verwendung der Antisense-Nukleinsäure nach Anspruch 1 oder 2 oder
des Vektors nach Anspruch 3 oder der pharmazeutischen Zusammenset
zung nach Anspruch 5 zur Regulation oder Suppression der ICAM-1-
Genexpression.
8. Kit zur Diagnose von ICAM-1-assoziierten Störungen bzw. Krankheiten
von Säugern, enthaltend mindestens eine oder mehrere Antisense-Nu
kleinsäuren nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einer nachweisbaren
Markierung.
9. Transgener Organismus, welcher mindestens eine in das genetische
Material stabil integrierte Nukleinsäure enthält, wobei diese Nukleinsäure
nach der Transkription eine RNS-Sequenz, die mindestens eine Sequenz,
ausgewählt aus SEQ ID Nrn. 1-30 und dargestellt als RNS, umfaßt.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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DE19844111A1 true DE19844111A1 (de) | 2000-04-20 |
Family
ID=7882288
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19844111A Ceased DE19844111A1 (de) | 1998-09-25 | 1998-09-25 | Antisense-Sequenzen für die Hemmung der Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1 |
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- 1998-09-25 DE DE19844111A patent/DE19844111A1/de not_active Ceased
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