DE3644924A1 - Strukturelles phosphoprotein (pp 150) des menschlichen cytomegalovirus, seine herstellung und verwendung - Google Patents

Description

Ein phosphoryliertes Strukturprotein von etwa 150 kd (pp 150) ist ein Bestandteil von gereinigten Virion- Partikeln. Nach W. Gibson, Virology 128 (1983) 391-406, ist es ein Konstituent der Matrix. Wegen seiner stark immunogenen Eigenschaften eignet es sich als Diagnostikum.

Die Erfindung betrifft pp 150 und immunogene Teile dieses Proteins, deren gentechnische Herstellung und ihre Ver­ wendung als immunologisches Reagens, beispielsweise im ELISA. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten werden im folgenden näher erläutert bzw. in den Patentansprüchen definiert.

Es wurde gefunden, daß man mit einem monospezifischen Ka­ ninchen-Antiserum gegen pp 150 die gewünschten Klone aus einer HCMV-cDNA-Genbank identifizieren kann. Hierzu wurde eine Probe des gesamten viralen Proteins einer präparativen SDS-Polyacrylamid-Gelelektrophorese unterworfen und die einzelnen Proteinbanden mit Hilfe des Farbstoffs ^RCoomassie (ICI) Brillant-Blau sichtbar gemacht. Das Protein mit dem Molekulargewicht 150 kd wurde herausgeschnitten, extrahiert und zur Immunisierung von Kaninchen verwendet. das gewon­ nene Antiserum zeigte im "Western Blot"-Test Reaktion mit dem 150 kd Protein. Dieses Serum wurde für das "Screening" der cDNA-Genbank eingesetzt.

Zur Herstellung der Genbank wurde aus mit HCMV, Stamm Ad 169, infizierten menschlichen Vorhaut-Fibroblasten­ zellen 96 bis 120 Stunden nach der Infektion die poly(A)⁺- RNA isoliert, in ds-DNA überführt und ohne Größenfraktio­ nierung in den handelsüblichen Phagen-Expressionsvektor λgt 11 eingefügt. Hierzu wurde der Vektor mit EcoRI ge­ spalten und mit alkalischer Phosphatase (aus Kälberdarm) behandelt, um die intramolekulare Religation zu unter­ drücken. Durch Anfügen von EcoRI-Linkern wurde die cDNA zwischen die Phagenarme eingefügt und in vitro verpackt. Aus 100 ng ds-cDNA wurde so eine Genbank erhalten, die etwa 5 · 10⁵ unabhängige Rekombinanten und 18% Wildtyp- Phagen enthielt.

Das "Screening" der Genbank erfolgte nach der Methode von R.A. Young und R.W. Davis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80 (1983) 1194-1198, jedoch mit der Abwandlung, daß Meer­ rettich-Peroxidase an Protein A gekoppelt wurde und 4-Chlor- 1-naphthol als Detektionssystem diente, unter Einsatz der vorstehend beschriebenen monospezifischen Kaninchen-Anti­ körper. Bei diesem "Immunoscreening" werden die auf Nitro­ zellulosefiltern vorhandenen Kolonien vorsichtig lysiert, mit oben beschriebenen monospezifischen Kaninchen- Antikörpern inkubiert und nach Entfernen ungebundener Reaktanden positive Plaques mit dem genannten modifizier­ ten Detektionssystem nachgewiesen.

Von 150 000 untersuchten Plaques wurden 8 positive Signale erhalten. Ein Klon mit einer Insertion von etwa 300 Basen wurde für die weitere Charakterisierung ausgewählt, er er­ hielt die Bezeichnung BB 8.

Der E. coli-Stamm Y 1089 wurde mit dem rekombinanten Phagen infiziert und die Synthese des β-Galactosidase-Proteins durch Zugabe von Isopropylthiogalactosid (IPTG) indu­ ziert. Hierbei wurde ein Fusions-Protein gebildet, das deutlich größer als die Galactosidase (118 kd) ist. Es wird weder in nichtinfizierten Zellen noch in infizierten, aber nichtinduzierten Zellen gefunden. Sowohl menschliche HCMV-positive Seren als auch das Kaninchen-Anti-pp 150- Serum reagierten nur mit diesem Protein in BB 8-infizier­ ten, induzierten Zellen, erkannten jedoch weder Proteine in nichtinfizierten oder nichtinduzierten infizierten Zellen.

Es ergibt sich somit, daß der rekombinante Klon BB 8 ein Fusionsprotein mit einem HCMV-Protein-Anteil synthetisiert.

Mit dem Fusionsprotein aus BB 8 wurde ein Kaninchen immuni­ siert und mit dem Antiserum wurden "Western Blot"-Analysen mit HCMV-Proteinen durchgeführt. Es reagierte nur das pp 150.

Die cDNA-Insertion von 300 bp wurde nun verwendet, um das Gen für pp 150 im Virus-Genom zu lokalisieren: Hierfür wurde die cDNA-Insertion von 300 bp mit 8 Cosmid-Klonen hybridisiert, die das gesamte Genom von HCMV umspannen (B. Fleckenstein et al., Gene 18 (1982) 39-46). Die Cosmide pCM 1015 und pCM 1017, die überlappend die HindIII-J-, -N- und Y-Fragmente enthalten, hybridisierten mit der cDNA. Eine eingehendere "Southern Blot"-Analyse dieser Region begrenzte das HCMV-DNA-Fragment auf ein 1,5 kb EcoRI-PstI-Fragment, das im EcoRI-Y-Fragment lokalisiert ist, und zwar benachbart zum C-Fragment.

"Nothern Blot"-Analysen mit "später" RNA und ³² P-mar­ kierter DNA des Klones BB 8 (in M13 umkloniert) ergaben ein abundantes Transkript von 6,2 kb.

"Nothern Blot"-Analysen mit unterschiedlich klonierten viralen DNA-Fragmenten aus dem HindIII-J- und -N-Fragment ergaben verschiedene Größenklassen von "später" RNA. Das stärkste Signal ergab sich mit einer RNA-Größenklasse von 6,2 kb.

Von allen untersuchten Strukturproteinen wurde pp 150 in "Western Blot"-Analysen am zuverlässigsten von menschlichen HCMV-positiven Seren erkannt. Dabei reagieren sowohl IgM- positive als auch IgG-positive Seren von unterschiedlichsten Patienten, beispielsweise kongenital infizierten Kindern, AIDS-erkrankten u. a. symptomatischen und asymptomatischen Personen.

Da pp 150 in den Mengen, die für Diagnostika erforderlich sind, nur unter großem technischem Aufwand zu isolieren wäre, ist die erfindungsgemäße gentechnische Herstellungs­ weise besonders vorteilhaft. Es zeigte sich, daß nicht nur von eukaryotischen Zellen exprimierte Produkte antigen wirken, sondern auch Expressionsprodukte von Bakterien. Da Bakterien keine Phospohproteine erzeugen, war nicht zu erwarten, daß auch bakteriell hergestelltes HCMV-pp 150 oder Teile davon stark immunogen wirken. Es zeigte sich jedoch, daß auch solche Proteine von entsprechenden Seren ebenso eindeutig erkannt werden wie authentisches pp 150.

Erfindungsgemäß kann somit in prokaryotischen oder eukaryo­ tischen Zellen, beispielsweise Hefezellen, menschlichen oder animalen Zellen, hergestelltes pp 150 oder immunogene Teile davon als Reagens für einen HCMV-Antikörpernachweis verwendet werden, beispielsweise im ELISA.

Beispiel

Das XhoII-PstI-Fragment, das innerhalb des HCMV-EcoRI-Y- Fragmentes liegt und somit für Teile des pp 150 codiert, wurde in den Expressionsvektor pBD 2 (M. Bröker, Gene Anal. Techn. 3 (1986) 53-57) ligiert, nachdem der Vektor mit BamHI und PstI gespalten worden war.

Nach Transformation des erhaltenen Hybridplasmids in E. coli BMH 71-18 wurden Klone isoliert, deren Plasmid-DNA das zu erwartende Restriktionsmuster besaßen. Nach Induktion des lac-Promotors mit Isopropyl-b-D-thiogalacto-pyranosid (IPTG) exprimierten die Klone große Mengen eines Fusions­ proteins mit einem pp 150-Anteil.

In "Western blot"-Analysen wurde das rekombinante Fusions­ protein, nicht aber das durch pBD 2 codierte Kontroll­ protein in allen getesteten HCMV-positiven humanen Seren ebenso eindeutig erkannt wie authentisches pp 150.

Das neue Plasmid, das für dieses β-Galactosidase-pp 150 Fusionsprotein codiert, wird im folgenden pXP1 genannt. Aus E. coli-Zellen, die den Vektor pXP1 enthalten, wurde nach Induktion mit IPTG, das durch pXP1 codierte Fusionsprotein isoliert und zur Immunisierung von Kaninchen verwendet. Serum, das nach dreimaliger Immunisierung gewonnen worden war, reagierte in Western blot-Analysen mit Proteinbanden von ca. 150 000 d von HCMV infizierten Zellextrakten, nicht aber mit Kontrollextrakten. Somit sind Antikörper, die gegen das bakteriell synthetisierte pp 150 hergestellt worden sind, in der Lage, authentisches pp 150 zu erkennen. Ferner konnte das anti-pXP1-Serum dazu benutzt werden, bereits zwei bis drei Tage nach Infektion von Zellkulturen, HCMV mittels Immunfluoreszenz nachzuweisen, während der cytopathische Effekt erst nach zehn bis vierzehn Tagen erkennbar wird. Somit kann ein Serum, das gegen rekombinant hergestelltes pp 150 gewonnen wurde, als diagnostisches Mittel eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Strukturelles Phosphoprotein mit einem Molgewicht von etwa 150 kd (pp 150) aus humanem Cytomegalovirus (HCMV) und immunogene Teile davon, erhältlich durch Expression des Gens, das im Bereich der Fragmente HindIII-Y/N des Genomes von HCMV, Stamm Ad 169, liegt, oder Teilen dieses Gens.

2. pp 150 und immunogene Teile davon, erhalten durch Es­ pression des Gens, das auf einem 1,5 kb EcoRI-PstI- Fragment innerhalb des EcoRI-Y-Fragments aus dem Genom von HCMV, Stamm Ad 169, liegt, oder Teilen dieses Gens.

3. Verfahren zur Herstellung von pp 150 oder immunogenen Teilen davon, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gen ganz oder teilweise zur Expression bringt, das in dem offenen Leserahmen der HindIII-Y/N-Fragmente aus dem Genom von HCMV, Stamm Ad 169, liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man ein 1,5 kb EcoRI-PstI-Fragment aus dem EcoRI-Y- Fragment einsetzt.

5. Verwendung der Proteine nach Anspruch 1 bis 2 bzw. der nach Anspruch 3 bis 4 erhaltenen Proteine oder immuno­ genen Teile dieser Proteine als diagnostisches Mittel.

6. Verwendung der Proteine nach Anspruch 1 bis 2 bzw. der nach Anspruch 3 bis 4 erhaltenen Proteine oder immuno­ genen Teile dieser Proteine im ELISA-Test.

7. Verwendung der Proteine nach Anspruch 1 bis 2 bzw. der nach Anspruch 3 bis 4 erhaltenen Proteine oder immuno­ genen Teile dieser Proteine als Bestandteil eines Impfstoffes.