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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein infektiöse Erkrankungen und
im spezielleren die Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von Infektionen, die
durch gram-negative Bakterien verursacht werden.
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Bakterielle Sepsis und damit in Zusammenhang stehender septischer Schock sind
häufig tödliche Zustände, die durch Infektionen verursacht werden, die aus
bestimmten Arten chirurgischer Eingriffe, Bauchtrauma und Immununterdrückung
resultieren können, die mit Krebs, Transplantationstherapie oder anderen
Krankheitszuständen in Verbindung stehen. Schätzungen zufolge werden in den
Vereinigten Staaten alleine jährlich mehr als 700.000 Patienten von septischen
Schock verursachenden bakteriellen Infektionen betroffen. Davon entwickeln
160.000 tatsächlich septischen Schock, der zu 50.000 Todesfällen jährlich
führt.
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Gram-negative bakterielle Infektionen sind in modernen Spitälern das
schwerwiegendste Problem, was infektiöse Erkrankungen betrifft. Vor zwei
Jahrzehnten war ein Großteil der in Krankenhäusern erworbenen Sepsisfälle
den in höherem Maße akuten gram-positiven bakteriellen Pathogenen wie
Staphylococcus und Streptococcus zuzuschreiben. Im Gegensatz dazu hat sich
in letzter Zeit das Auftreten von Infektionen aufgrund gram-negativer Bakterien
wie Escherichia coli und Pseudomonas aeruginosa verstärkt.
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Auf gram-negative Bakterien gehen nun in den Vereinigten Staaten jährlich
etwa 200.000 Fälle von im Krankenhaus erworbenen Infektionen zurück, wobei
die Gesamtmortalitätsrate im Bereich von 20% bis 60% liegt. Die Mehrzahl dieser
im Krankenhaus erworbenen Infektionen sind auf solche gram-negative Bazillen
wie E. coli (das am häufigsten von Patienten mit gram-negativer Sepsis
isolierte Pathogen) zurückzuführen, in der Häufigkeit gefolgt von Klebsiella
pneumoniae und P.aeruginosa.
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Gram-negative Sepsis ist ein Krankheitssyndrom, das aus der systemischen
Invasion gram-negativer Stäbchen und darauffolgender Endotoxämie resultiert.
Die Schwere der Erkrankung reicht von vorübergehendem, selbsteinschränkendem
Bakteriämieschub bis zu plötzlich ausbrechender, lebensbedrohender Erkrankung,
oft kompliziert durch Organversagen und Schock. Die Krankheit ist oft das
Ergebnis einer Invasion von einer lokalen Infektionsstelle, oder kann aus
einem Trauma, Wunden, Geschwüren oder Verstopfungen im Magendarmbereich
resultieren. Zu den Symptomen gram-negativer Sepsis gehören Fieber,
Schüttelfrost, Lungenversagen und septischer Schock (schwere Hypotonie).
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Gram-negative Infektionen sind besonders häufig bei Patienten, die
anti-Krebs-Chemotherapie und Immunsuppressivbehandlung erhalten. Infektionen
bei solchen Wirten mit geschwächtem Immunsystem weisen üblicherweise
Widerstandsfähigkeit gegen viele Antibiotika auf oder entwickeln während des
langen Infektionsverlaufs Widerstandfähigkeit, was eine herkömmliche Behandlung
schwierig macht. Der ständig zunehmende Einsatz zytotoxischer und
immunsuppressiver Therapie und die natürliche Selektion gegen Arzneimittel
widerstandsfähiger Bakterien durch den weitverbreiteten Einsatz von Antibiotika
haben dazu beigetragen, daß gram-negative Bakterien sich zu Pathogenen mit
großer klinischer Bedeutung entwickelt haben.
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Glücklicherweise haben vor mehr als einem Jahrzehnt Forscher in den Vereinigten
Staaten und Deutschland aufgezeigt, daß gram-negative Endotoxine vieler
verschiedener Bakterien-Genera eine "gemeinsame Kernstruktur" aufweisen. Mit
anderen Worten, während viele infektiöse gram-negative Organismen einzelne
Kapsel- und Oberflächenpolysaccharide enthalten, gibt es eine
Kern-Lipopolysaccharid(LPS)struktur, welche viele der gram-negativen Bakerien-
Genera und ihre Endotoxine gemeinsam haben.
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Diese Kernstruktur enthält als "Lipid A" bezeichnetes Material, von dem
angenommen wird, daß es für alle biologischen Eigenschaften von "Endotoxin",
einschließlich Pyrogenizität, Aktivierung des Komplement- und des
Gerinnungssystems, Hypotonie und Tod bei Versuchstieren verantwortlich ist.
Diese Kern- oder LPS-Struktur ist deshalb aus zumindest zwei Gründen von
Bedeutung: wegen ihrer Verbindung mit Endotoxizität und ihrer Konservierung
in gram-negativen Bakterien-Genera.
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Da antibiotische Behandlung gegen gram-negative Sepsis, insbesondere die
mit P. aeruginosa Bakterien-Infektion verbundene, weitgehend unter dem Optimum
bleibt (Antibiotika sind nur bei der Behandlung der Bakterien, nicht aber
bei der Verringerung der Wirkungen mikrobieller Endotoxine wirksam), hat sich
die Aufmerksamkeit zunehmend auf immunologische Verfahren zur Vorbeugung und
Eindämmung derartiger Infektionen gerichtet. Immuntherapie umfaßt die
Verabreichung von Immunoglobulinen (Antikörper oder aktive Fragmente davon),
um die native Abwehr des Wirtes gegen die toxischen Wirkungen der Bakterien
zu verstärken, beispielsweise durch Verstärken der Opsonisierung und
Phagozytose der infizierenden Bakterien-Zellen, oder durch Neutralisation
der biologischen Wirkungen von LPS. Antikörper oder aktive Fragmente davon,
die sich mit der Kernstruktur oder Lipid A, d. h. LPS, verbinden, könnten mit
einer Anzahl gram-negativer Endotoxine breite Reaktionsfähigkeit aufweisen.
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Gegen Epitope oder antigene Determinanten auf den O-spezifischen Nebenketten
glatter gram-negativer Bakterien gerichtete Antikörper sind zum Einsatz in
der Immuntherapie nur begrenzt geeignet. Der Grund dafür ist, daß sie nur
gegen die Bakterienstämme wirksam sind, die komplementäre oder kreuz-reaktive
antigene Determinanten aufweisen. Derartige stammspezifische Antikörper sind
nur begrenzt nützlich. Während angenommen wird, daß das Kernoligosaccharid
und Lipid A aller Stämme antigene Determinanten gemeinsam haben, waren die
wenigen vorhergehenden Versuche, monoklonale Antikörper zu erzeugen und
einzusetzen, die mit diesen Bereichen in Pseudomonas reaktiv sind, weitgehend
erfolglos.
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Immunoglobuline, welche die meisten klinisch bedeutenden gram-negativen
Pathogene binden, sind für den Erfolg der Immuntherapie unabdingbar.
P.aeruginosa-Organismen, die für 5% bis 15% der Blutkreislaufinfektionen
verantwortlich sind, haben zumindest 16 verschiedene Serotypen (O-antigene
Typen). Klebsiella-Organismen haben mehr als 80 Kapseltypen, und
E.coli-Organismen, die weitaus häufiger sind, haben mehr als 130 Serotypen.
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Bei Patienten mit Bakteriämie liegt oft keine bestätigte spezifische Diagnose
vor, was den Typ der bakteriellen Infektion betrifft, bis bakteriologische
Ergebnisse verfügbar sind, was mehrere Tage dauern kann. Mit der Therapie
muß oft aufgrund empirischer Diagnose begonnen werden, um zu verhindern, daß
der Zustand eines Patienten sich während der kritischen ersten 24 bis 48
Stunden der Erkrankung rasch verschlechtert.
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Daher besteht seit langem die Notwendigkeit für die Herstellung monoklonaler
Antikörper (MoAb) oder aktiver Fragmente davon, die mit einem Epitop oder
antigenen Determinanten reaktiv sind, das/die in allen wichtigen pathogenen
Stämmen gram-negativer Bakterien vorhanden ist, wodurch eine wirksame Diagnose,
Prophylaxe, Eindämmung bakterieller Infektion und Neutralisation damit
verbundener Endotoxämie ermöglicht wird, die auf gram-negative Bakterien-Genera
zurückzuführen ist. Es wäre auch vorteilhaft, MoAbs verfügbar zu haben, die
mit gram-positiven Bakterien kreuz-reaktiv sind, die bei der Diagnose,
Behandlung und Vorbeugung von Bakterien-Infektionen im allgemeinen nützlich
sind.
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Bakteriellen Infektionen ist in der Wissenschafts- und Patentliteratur breiter
Raum eingeräumt worden. Vieles davon richtete sich auf Sepsis aufgrund
gram-negativen Bakterien-Endotoxins. Es folgt eine Liste relevanter Artikel
und veröffentlichter Anmeldungen mit jeweils einer kurzen Beschreibung:
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Die EP 0 101 039 A2, veröffentlicht am 22. Februar 1984, offenbart einen
monoklonalen Antikörper für Pseudomonas aeruginosa und Verfahren für seinen
Einsatz bei Diagnose und Therapie;
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WO 84/04458, veröffentlicht am 22 November 1984, offenbart mit Endotoxinkern
reaktive MoAbs;
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WO 85/01659, veröffentlicht am 25. April 1985, offenbart MoAbs gegen Endotoxin
gram-negativer Bakterien;
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die EP 0 163 493, veröffentlicht am 12 April, 1985, offenbart humane MoAbs
gegen gram-negative Bakterien und spezifisch für serotypische Determinanten
von Lipopolysaccharid, nützlich zur Behandlung oder Vorbeugung von P.
aeruginosa Infektion;
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Feingold et al., Arch.Int.Med. (1965) 116: 326-28 beschreiben den Einsatz
polyklonaler Antiseren, die von menschlichen Patienten abgeleitet wurden,
die sich von gram-negativer Infektion erholen, um gram-negative Sepsis bei
einem menschlichen Patienten wirksam zu behandeln;
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Abe et al., Jpn.J.Exp.Med. (1975) 45: 355-59 beschreiben den Einsatz
polyklonaler Antiseren, die als Reaktion auf Immunisierung von Mäusen mit
P.aeruginosa Endotoxin erzeugt wurden;
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Apicella et al., Infect.Immun. (1981) 34: 751-56 berichten die Analyse von
Lipopolysaccharid von Neisseria gonorrhoeae und N. meningitidis unter Einsatz
monoklonaler Antikörper;
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Zeigler et al., N.Eng.J.Med. (1982) 307: 1225-30 berichten über die Ergebnisse
eines Doppelblindversuchs, worin gram-negativ bakteriämische menschliche
Patienten mit durch Impfen gesunder Spender mit durch Wärme abgetötetem E.coli
J5 Mutant erzeugtem humanem Antiserum behandelt wurden;
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Hancock et al., Infect.Immun. (1982) 37: 166-71 beschreiben MoAbs, die für
Pseudomonas aeruginosa Außenmembranantigene spezifisch sind;
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Hiernaux et al., Eur.J.Immunology (1982) 12: 797-803 beschreiben MoAbs, die
für E.coli 0113 Lipopolysaccharid (LPS) spezifisch sind;
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Machie et al., J.Immunol. (1982) 129: 829-32, beschreiben MoAbs, die
gram-negative Bakterien verschiedener Genera binden;
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Young et al., Clin.Res. (1982) 30: 522A, beschreiben MoAbs, die unter Einsatz
von S.minnesota RS-95 LPS als das Immunogen erzeugt wurden;
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Pollack et al., J.Clin.Invest. (1983) 72: 1874-81 berichten über das verstärkte
Überleben von P.aeruginosa Septikämie in Verbindung mit hohen Gehalten an
zirkulierendem Antikörper für E.coli Endotoxinkern;
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Sawada et al., J.Infect.Dis. (1984) 150: 570-76 berichten über den Schutz bei
Mäusen gegen Infektion mit P.aeruginosa durch passiven Transfer von MoAbs
zu Lipopolysacchariden und Außenmembranproteinen;
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Drei relevante Abhandlungen waren in Abstracts of the 24th Interscience
Conference on Antimicrobial Agents and Chemotherapy (1984) 106 enthalten:
Black und Cannon "Monoclonal antibody to common pathogenic neisseria antigen
(H8Ag) protects against meningococcemia (ME) in mice"; Williams et al.,
"Panreactive monoclonal antibody (MCA) To Porin Protein F of Pseudomonas
aeruginosa (PA): Passive immunotherapy in mice"; und Kim et al., "Studies
of the protective mechanism of monoclonal antibodies against E.coli";
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Mutharia et al., Infect.Immun. (Sept.1984) 45: 631-36 beschreiben MoAbs, die
mit gram-negativen Bakterien verschiedener Genera kreuz-reaktiv sind, von
denen angenommen wird, daß sie Lipid A binden und die mit gram-positiven
Bakterien nicht reaktiv sind;
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Nelles und Niswander, Infect. Immun. (Dez. 1984) 46: 677-81 beschreiben zwei
monoklonale Maus-Antikörper, die mit Lipopolysaccharid reaktiv sind, abgeleitet
vom J5-Mutant von E.coli 0111:B4, das das Lipopolysaccharid von gram-negativen
Bakterien sowohl des glatten als auch des rauhen Phänotyps bindet;
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Young et al., Clin.Res. (1984) 32:518A beschreiben einen MoAb, der gegen den
"Kern" von Glykolipid enterobakteriellen Endotoxins gerichtet ist;
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Young L.S., Clin.Res. (1984) berichtet die funktionelle Wirkung von MoAbs
gegen Lipopolysaccharidantigene gram-negativer Bacillen;
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Young L.S., Principles and Practice of Infectious Disease (1985) John Wiley
and Sons, N.Y., NY, S. 452-75 gibt einen Überblick über gram-negative Sepsis;
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Sadoff et al., Antibiot.Chemother. (1985) 36: 134-46, beschreiben die
Eigenschaften monoklonaler Maus-Antikörper, die gegen P.aeruginosa
Lipopolysaccharide gerichtet sind;
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Teng et al., Proc.Nat.Acad.Sci.USA (März 1985) 82: 1790-94, berichten über
den Schutz von Mäusen gegen gram-negative Bakteriämie und Endotoxämie mit
humanen monoklonalen IgM-Antikörpern. Die MoAbs zeigten keinen wesentlichen
Schutz gegen gram-positive Bakterien-Infektion;
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Gigliotti und Shenep, J.Infect.Dis. (Juni 1985) 151: 1005-11 beschreiben MoAbs,
die LPS von E.coli rauhem Mutanten J5 binden, aber keine intakten glatten
Stämme von E.coli 0111:B4 oder K1:07 binden;
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Peters et al., Infect. Immun. (Nov. 1985) 50: 459-66, beschreiben MoAbs gegen
enterobaktierell gemeinsames Antigen und E.coli Lipopolysaccharidaußenkern
und zeigen einen gemeinsamen antigenen Determinanten, von dem angenommen wird,
daß er zumindest teilweise 4-verbundenes α-N-Acetylglukosamin ist;
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Dunn et al., Surgery (August 1985) 98: 283-90, berichten über die Produktion
eines stammspezifisch bindenden MoAbs unter Einsatz von E.coli glattem Stamm
0111: B4
als das Immunogen und die Produktion eines mit gram-negativen Bakterien
kreuzreaktiven MoAbs unter Einsatz von E.coli rauhem Mutant J5 als das
Immunogen. Diese MoAbs waren mit gram-positiven Bakterien nicht reaktiv;
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Dunn et al., Arch.Surg. (Jan 1986) 121: 58-62 berichten über die Immuntherapie
gram-negativer Sepsis unter Einsatz eines einzelnen monoklonalen
IgG-Mäuseantikörpers, wobei die Reaktionsfähigkeit mit einer Vielzahl
gram-negativer Organismen, die Förderung der Phagozytose und die Schaffung
von Schutz während experimenteller gram-negativer Sepsis gezeigt wurde. Der
MoAb zeigte ebenfalls keine Reaktivität mit getesteten gram-positiven
Bakterien;
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Miner et al., Infect Immune. (April 1986) 52: 56-62, beschreiben die
Eigenschaften von Maus-MoAbs gegen E.coli J5.
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Die vorliegende Erfindung schafft neue Hybridoma-Zell-Linien, die monoklonale
Antikörper (MoAbs) erzeugen, die Epitope binden, die auf Lipopolysaccharid
festgestellt wurden, das am häufigsten mit dem Endotoxinkern gram-negativer
Bakterien in Verbindung stand.
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Ein besonders bevorzugter monoklonaler Antikörper ist der von
Hybridoma-Zell-Linie XMMEN-OE5 mit der ATCC-Eingangsnummer HB 9081 erhaltene.
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Einen Aspekt der Erfindung bildet der Einsatz eines gram-negativen bakteriellen
Endotoxinkern-spezifischen monoklonalen Antikörpers oder eines aktiven
Fragments davon bei der Erzeugung eines Medikaments zur therapeutischen
Behandlung eines zu Behandelnden mit gram-negativer bakterieller Infektion,
oder bei der Erzeugung eines Medikaments zur prophylaktischen Behandlung eines
zu Behandelnden, bei dem die Gefahr einer gram-negativen Bakterien-Infektion
besteht, worin der genannte Antikörper vom IgM-Isotyp ist und der monoklonale
Antikörper von Hybridoma-Zell-Linie XMMEN-OE5 (ATCC HB 9081) oder das
gram-negative bakterielle Endotoxinkernepitop bindende Äquivalent davon ist.
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Allgemeiner schafft die Erfindung die obigen monoklonalen Antikörper und
aktiven Fragmente davon zum pharmazeutischen Einsatz.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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An der vorliegenden Erfindung sind bestimmte Hybridzellen und deren funktionale
Äquivalente beteiligt, die fähig sind, monoklonale Antikörper (MoAbs) zu
erzeugen, die ein oder mehrere Epitope binden, die auf Lipopolysaccharid (LPS)
vorhanden sind, das im allgemeinen mit gram-negativen Bakterien assoziiert
ist. Des weiteren schafft die Erfindung Verfahren zum Einsatz derartiger
Verbindungen bei der Behandlung und Vorbeugung von Bakterien-Infektionen.
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Hybridoma-Bildung und die Erzeugung monoklonalen Antikörpers kann mit vielen
verschiedenen Techniken bewirkt werden, die nach dem Stand der Technik
wohlbekannt sind. Im wesentlichen umfaßt das Verfahren zuerst das Erhalten
von Immunzellen, wie derjenigen von der Milz eines Säugetiers, die zuvor
entweder in vivo oder in vitro mit einem Antigen stimuliert worden sind. Diese
Zellen werden dann mit Zellen wie Myelomazellen oder transformierten Zellen
verschmolzen, die fähig sind, in Zellkultur unbegrenzt zu replizieren, wodurch
eine unsterbliche, Immunoglobulin ausscheidende Zellinie erzeugt wird. Die
resultierenden verschmolzenen Zellen oder Hybridomas werden kultiviert und
die resultierenden Kolonien auf die Produktion der gewünschten monoklonalen
Antikörper gescreent. Derartige Antikörper produzierende Kolonien werden
geklont und entweder in vivo oder in vitro gezogen, um große Mengen an
Antikörper zu erzeugen (Beschreibung der theoretischen Basis und praktischen
Methodik zum Verschmelzen derartiger Zellen siehe Köhler und Milstein, Nature
(1975) 256: 495, dessen Offenbarungen durch Verweis hierin eingeschlossen sind).
Obwohl derartige Verfahren in der Folge detaillierter beschrieben werden,
werden Fachleute verstehen, daß die Techniken verändert und ergänzt werden
können, ohne daß vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abgegangen wird.
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Säugetierlymphozyten werden durch in vivo Immunisierung des Tiers oder in
vitro Kontakt mit ganzen Zellen oder Zellextrakten gram-negativer Bakterien
oder freiem Lipopolysaccharid immunisiert. Derartige Immunisierungen werden
wie erforderlich in Intervallen von bis zu einigen Wochen wiederholt, um einen
ausreichenden Antikörpertiter zu erhalten. Die Zellen oder Zellextrakte werden
in geeignete Lösungen oder Hilfsmittel gebracht. Nach der letzten
Antigen-Boosterinjektion werden die Tiere getötet und Milzzellen entfernt.
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Die Verschmelzung mit Säugetier-Myelomazellen oder anderen
Verschmelzungspartnern, die fähig sind, in Zellkultur unbegrenzt zu
replizieren, wird nach Standard- und wohlbekannten Techniken durchgeführt
(z. B. Milstein und Köhler, Eur.J.Immunol. (1976) 6.511, dessen Offenbarungen
hierin durch Verweis eingeschlossen sind) beispielsweise durch den Einsatz
von Polyäthylenglykol (PEG) oder einem anderen Verschmelzungsmittel. Diese
unsterbliche Zellinie, die vorzugsweise ein Maus-Zellinie ist, aber auch von
Zellen anderer Säugetierspezies einschließlich, aber nicht begrenzt auf Ratten
und Menschen abgeleitet sein kann, wird so ausgewählt, daß ihr die Enzyme
fehlen, die für die Nutzung bestimmter Nährstoffe erforderlich sind, daß sie
zu raschem Wachstum fähig ist und gute Verschmelzungsfähigkeit aufweist.
Fachleuten sind viele derartige Zellinien bekannt, und andere werden immer
wieder beschrieben. Enzymmangel kann beispielsweise Thymidinkinase (TK) oder
Hypoxanthin-Guaninphosphoribosyltransferase (HGPRT) umfassen. Diese Mängel
ermöglichen die Selektion verschmolzener Zellen nach ihrer Fähigkeit auf
beispielsweise Hypoxanthin-Aminopterinthymidinmedium (HAT) zu wachsen.
Vorzugsweise sind die eingesetzten unsterblichen Verschmelzungspartner von
einer Linie abgeleitet, die kein Immunoglobulin ausscheidet.
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Einzelne verschmolzene Zellen werden in einzelnen Gewebskulturnäpfchen gezogen.
Feederzellen wie bestrahlte Thymozyten oder andere Zellen können eingesetzt
werden, um die Lebensfähigkeit der Zellen zu erhöhen.
Hybridoma-Kulturüberstände von den einzelnen Näpfchen werden mittels Assay
auf Antikörperbindung an gereinigtes Lipopolysaccharid oder ganze gram-negative
Bakterien untersucht, oder durch andere geeignete, nach dem Stand der Technik
bekannte Nachweisverfahren, wie enzym-verbundenes Immunoassay (EIA) oder
Immunodotassay. Für ersteres werden Kulturüberstände in Reaktionsnäpfchen
gegeben, die mit Lipopolysaccharid beschichtet worden waren. Nach dem
Inkubieren werden die Reaktionsnäpfchen gewaschen, und verbleibender
Antikörper, der an das Antigen gebunden ist, wird durch einen markierten
Antikörper nachgewiesen, der mit dem anti-LPS-Antikörper reaktiv ist. Geeignete
Markierungen umfassen Radioisotope, lumineszierende Substrate wie
fluoreszierende Mittel und Bestandteile enzymatischer Markierungen.
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Das Immunodotverfahren wird ebenfalls eingesetzt, um auf Klone zu screenen,
die anti-LPS-Antikörper exprimieren (Towbin et al., Immunol.Method (1984)
72: 313, deren Offenbarungen hierin durch Verweis eingeschlossen sind).
Gereinigtes LPS wird als "Dots" auf Zellulosenitratmembran aufgebracht und
trocknen gelassen. Nach dem Blockieren in einer Gelatinelösung werden die
Membranen sequentiell in Kulturüberstand getaucht, eine
anti-Maus-Ig-peroxidasekonjugatlösung und eine 4-Chlor-1-naphthollösung, mit
Wäschen in phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) dazwischen. Reaktives
Immunoglobulin exprimierende Klone erscheinen als färbige Punkte. Es können
auch andere dem Fachmann bekannte Screeningsysteme eingesetzt werden.
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Große Mengen an monoklonalen Antikörpern von ausscheidenden Hybridomas werden
durch Injizieren der Klone in die Peritonealhöhle von Mäusen und Ernten des
Aszitesfluid davon erzeugt. Die Mäuse, vorzugsweise mit Pristan oder anderem
Tumorpromoter geprimed und chemisch oder durch Bestrahlung immunsupprimiert,
können zu verschiedenen Stämmen wie New Zealand Black- oder Balb/c-Stämmen
gehören. Das Ascitesfluid wird von den Mäusen geerntet und der monoklonale
Antikörper davon gereinigt, beispielsweise durch CM-Sepharosesäule oder andere
Chromatographieeinrichtungen. Hohe Antikörper-Titer können so gewonnen werden.
Alternativ dazu können die Hybridomas in vitro auf verschiedene Arten
kultiviert werden, wobei entweder Perfusionskulturen oder Suspensionskulturen,
sowohl in Charge- als auch kontinuierlichen Kulturverfahren eingesetzt werden,
und monoklonale Antikörper, die vom Kulturmedium oder Überstand gewonnen
werden.
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Die so erzeugten monoklonalen Antikörper haben eine Anzahl diagnostischer
und therapeutischer Anwendungen. Sie werden als in vitro Diagnosemittel
eingesetzt, um die Gegenwart gram-negativer Baktieren oder Bakterien allgemein
in Säugetieren zu testen, indem Körperflüssigkeiten von Geweben oder anderen
vom Menschen abgeleiteten Substanzen oder Fluiden
Standard-Immmunoassayprotokollen unterworfen werden. Außerdem können auch
Extrakte unbelebter Objekte, deren Verseuchung durch Bakterien schädlich wäre,
wie medizinische Vorrichtungen, Nahrungsmittel oder Wasser, getestet werden.
Derartige Assays können Radioimmunoassay-, EIA- oder Chemilumineszenzformat
haben. Bei einem derartigen Assay wird Körperflüssigkeit mit Antikörpern gemäß
vorliegender Erfindung in Kontakt gebracht und ein markierter zweiter
Antikörper eingesetzt, um die Gegenwart von Bakterien nachzuweisen, an welche
die Antikörper gebunden sind. Alternativ dazu kann ein kompetitives Immunoassay
wie ein Assay vom "Sandwichtyp" eingesetzt werden. Derartige histochemische
Verfahren sind nach dem Stand der Technik wohlbekannt; Vorschriften findet
man beispielsweise in Methods in Immunodiagnosis, 2. Auflage, Rose und Bigazzi,
Hrsg. John Wiley and Sons, 1980, das durch Verweis eingeschlossen ist, und
in Campbell et al., Methods of Immunology, W.A. Benjamin, Inc. 1964.
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Des weiteren können monoklonale Antikörper gemäß vorliegender Erfindung zum
in vivo Nachweis lokalisierter Bereiche bakterieller Infektion eingesetzt
werden, beispielsweise Abszesse oder Zysten im weichen Gewebe und Osteomyelitis
im Knochen. Beispielsweise wird markierter Antikörper einem Säugetier
verabreicht, bei dem eine Bakterien-Infektion vermutet wird. Der Antikörper
bindet sich selektiv an die im Säugetier vorhandenen Bakterien, wodurch die
Markierung im Infektionsbereich konzentriert wird. Für derartige Verwendung
geeignete Markierungen umfassen Radioisotope, wie ¹²&sup5;Iod, ¹³¹Iod,&sup9;&sup9;Technetium
und ¹¹¹Indium, die unter Einsatz von Standard-Radiographietechniken bestimmt
werden können. Alternativ dazu können die monoklonalen Antikörper mit
paramagnetischen Kontrastmitteln markiert werden und mit Kernresonanz-Techniken
nachgewiesen werden. Die markierten Antikörper erzeugen so ein nachweisbares
Bild des bakteriellen Abszesses. Auf ähnliche Weise können diese monoklonalen
Antikörper in einem Verfahren zum Nachweisen und Quantifizieren mikrobieller
Endotoxine in Körperflüssigkeiten, Sekreten und Extrakten sowie in
Arzneimitteln, Diagnosemitteln oder flüssigen Zwischenstoffen eingesetzt
werden, die bei der Herstellung von Diagnose- und Therapiemitteln erzeugt
werden.
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Im spezielleren jedoch können die monoklonalen anti-LPS-Antikörper gemäß
vorliegender Erfindung prophylaktisch bei Patienten eingesetzt werden, bei
denen die Gefahr einer gram-negativen bakteriellen Infektion besteht. Die
Verabreichung wirksamer Mengen dieser monoklonalen Antikörper dient dazu,
die potentielle Fähigkeit des Körpers zu erhöhen, sich gegen den speziellen
Organismus zu verteidigen, wodurch das Risiko darauffolgender Infektion
verringert wird.
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Die monoklonalen Antikörper gemäß vorliegender Erfindung können auch
therapeutisch eingesetzt werden, um potentiell tödliche bakterielle
Infektionen und septischen Schock zu behandeln. Die Antikörper werden entweder
intravenös oder intramuskulär in einer physiologisch verträglichen Lösung
verabreicht, entweder allein oder in Kombination mit Antibiotika. Obwohl
dadurch die Bindungseigenschaften der vorliegenden monoklonalen Antikörper
beeinflußt werden können, können sie zwecks Lagerung und Transport
lyophilisiert und vor der Verabreichung rekonstituiert werden.
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Die monoklonalen Antikörper haben spezielle Affinität zu Lipopolysaccharid
und sie bieten selektive Behandlung für lebensbedrohende Symptome von
Endotoxämie, wie septischer Schock in Verbindung mit gram-negativen
Infektionen, die ansonsten häufig nicht auf antibiotische Behandlung
ansprechen. Zu den Wirkungen der Behandlung mit diesen monoklonalen Antikörpern
gehört die Erleichterung der Opsonisierung und Phagozytose einiger Bakterien,
vermutlich durch Bindung an die Bakterien-Zellwand. Die monoklonalen Antikörper
tragen so zum Bekämpfen der toxischen Wirkungen der bakteriellen Infektionen
bei.
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Während die bisherigen Ausführungen sich vornehmlich mit den Anwendungen der
vorliegenden Erfindung auf den Menschen beschäftigt haben, wird die der
Erfindung eigene Einsatzmöglichkeit in veterinären Anwendungen dem Fachmann
klar sein.
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Für alle derartigen diagnostischen, prophylaktischen und therapeutischen
Einsätze können die monoklonalen Antikörper und andere notwendige
Reaktionsmittel und geeignete Vorrichtungen und Zubehörteile als Set vorliegen,
damit sie leicht verfügbar und einfach einzusetzen sind.
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Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung und sind nicht
einschränkend.
VERSUCHE
BEISPIEL I
HYBRIDOMAS XMMEN-OE5, XMMEN-LY1, UND XMMEN-LY2
A. Herstellung der Hybridomas
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Balb/c-Mäuse (Charles Rivers, Wilmington, MA) wurden mit 1·10&sup8; gekochten
Zellen von entweder E.coli J5 oder Salmonella minnesota R595 immunisiert.
Dem LPS von J5, ein Mutant von Stamm E.coli 0111, und dem LPS von R595, ein
Re-Mutant von S.Minnesota, fehlt beiden die äußeren O-spezifischen Seitenketten
und bestehen nur aus dem Kern-LPS (Lipid A und Kernoligosaccharid). Nach
primärer Immunisierung wurde den Mäusen in einmonatigen Intervallen eine
intraperitoneale Boosterinjektion mit 1·10&sup8; gekochten Zellen verabreicht,
denen die O-spezifischen Seitenketten fehlten. (Das vorliegende Beispiel
richtet sich auf aus E.coli Immunogen erzeugte XMMEN-OE5 und nicht auf
XMMEN-LY1 und XMMEN-LY2, die beide aus R 595 Immunogen erzeugt sind. Es werden
jedoch Daten über die Prophylaxe gegen Bakterien-Exposition in von allen drei
erzeugten MoAbs angegeben).
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Vier Tage nach der letzten Antigen-Boosterreaktion wurden Milzzellen von einer
immunisierten Maus aseptisch entfernt. Nach an anderer Stelle dargelegten
Verfahren (St. Groth J.Immuno.Meth. (1980) 35:1, das durch Verweis
eingeschlossen ist) wurden 5·10&sup7; Milzzellen mit einer gleichen Anzahl an
P63Ag8.653, einer nicht sekretierenden Mausmyelomazellinie mit Balb/c-Ursprung
(American Type Culture Collection, Rockville, MD) verschmolzen, wobei
Polyäthylenglykol 4000 (Merck and Co., Inc. Rahway, NJ) eingesetzt wurde.
Hybridzellen wurden in 96-Näpfchen-Kulturplatten (Costar, Cambridge, MA#3596)
auf Medium gegeben, das mit einer Feederschicht aus normalen Balb/c-Thymocyten
(1·10&sup5; Zellen pro Näpfchen, ein Tag vor der Verschmelzung) vorinkubiert
worden war. Zellen wurden für die ersten beiden Wochen in folgendem Medium
bei 37ºC in 10%iger CO&sub2;-Atmosphäre kultiviert. Dulbecco's Modified Eagle's
Medium, mit Glutamin und Glukose bei 4,5 g/l (Gibco, Santa Clara, CA,
#320-1965), Fötales Rinderserum (10%) (Microbiological Associates, Walkerville,
MD), Natriumpyruvat (1 mM) (Gibco, Santa Clara, CA #320-1360), Penicillin
(50 u/ml) - Streptomycin (50 u/ml) (Gibco, Santa Clara, CA, #600-5070)
und Hypoxanthin-Aminopterin-Thymidin (HAT), das unter Einsatz von Hypoxanthin
(10 mM) Thymidin (1,6 mM) kombiniert mit 0,04 mM Aminopterin (Sigma Chemical
Co., St. Louis, MO) hergestellt wurde. Medium für die geregelte
Aufrechterhaltung (zwei Wochen nach Verschmelzungsdatum) war mit dem obigen
ident, mit der Ausnahme, daß im Medium kein Aminopterin enthalten war
(HT-Medium).
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Zwischen zwei und vier Wochen nach der Verschmelzung wurden Kulturen von
Hybridzellen mit EIA und Immunodotassay auf Antikörperbindung an gereinigtes
LPS getestet. Kulturen, die bei wiederholtem Testen positiv waren, wurden
dann durch einschränkende Verdünnungstechniken geklont. Kurz gesagt wurden
die Zellen bei unterschiedlichen Verdünnungen zwischen 10-1 Zellen pro Näpfchen
in 96-Näpfchengewebekulturplatten (Costar, Cambridge, MA, #3596) kultiviert.
Näpfchen, die nur eine Kolonie enthielten, wurden durch mikroskopische
Untersuchung identifiziert, dann durch EIA auf anti-J5- oder anti-R595-Wirkung
hin getestet. Positive Klone wurden auf 24-Näpfchen Gewebskulturplatten
(Costar, Cambridge, MA #3524) ausgebreitet, erneut geklont und nach den
gleichen Verfahren erneut getestet. Bei drei Klonen, als XMMEN-OE5, XMMEN-LY1
und XMMEN-LY2 bezeichnet, wurde festgestellt, daß sie stabil monoklonalen
Antikörper ausscheiden; durch Radialimmunodiffusion und EIA wurde unter
Einsatz von Standardverfahren festgestellt, daß der monoklonale Antikörper
der Immunoglobulinklasse IgM angehörte. Die Hybridomas XMMEN-OE5 und XMMEN-LY1
sind zur Zeit bei der American Type Culture Collection (A.T.C.C.), 12301
Parklawn Dr., Rockville, MD 20852, USA hinterlegt. Die Hinterlegung wurde
am 24. April 1986 vorgenommen und erhielt die A.T.C.C. -Eingangsnummern HB
9081 bzw. HB 9082.
-
Balb/c-Mäuse (Charles River) wurden eingesetzt, um die Hybridomas
intraperitoneal zu kultivieren. Etwa 3·10&sup6; Hybridomazellen wurden
intraperitoneal (i.p.) in Mäuse injiziert, die folgendermaßen vorbehandelt
worden waren: injiziert i.p. eine Woche zuvor mit 0,5 ml Pristan (Aldrich
Chemical Co., Milwaukee, WI). Das resultierende Aszitesfluid, 11-15 Tage nach
der Injektion der Hybridomas gesammelt, enthielt durchschnittlich 2 mg/ml
des Antikörpers, wie durch Radialimmundiffusion bestimmt (Meloy, Radial
Immunodiffusion, Springfield, VA, Plattennr. #J-304)
-
Der Antikörper in Aszitesfluid wurde durch
Schnellflußionenaustauschchromatographie unter Verwendung einer
CM-Sepharosesäule (Pharmacia, Inc., Piscataway, NJ) nach dem Fachmann
wohlbekannten Verfahren gereinigt.
-
Unter Einsatz von Kulturmedium mit hohem Glucosegehalt (DMEM, 0,45% Glukose,
2 mM Glutamin, 2 mM Pyruvat) wurde die Zellinie in vitro in einem 1,5 l
herkömmlichen Chemostat gezogen. Bei einer Verdünnungsrate von 0,02 l/h wurden
stabile Bedingungen aufrechterhalten, wobei die Zellkonzentrationen 5 bis
6·10&sup5;/ml mit 84%iger Lebensfähigkeit betrug, die MoAb-Konzentration 25
ug/ml, die volumetrische Produktivität 0,63 ug MoAb pro Stunde und die
spezifische Produktivität 30 ug MoAb/10&sup6; Zellen/Tag betrug.
B. XMMEN-OE5-MoAb-Enzymimmunoassay (EIA)-Inhibition
1. Herstellung von antigenbeschichteten EIA-Platten: E.coli J5
-
Lipopolysaccharid (List Biologicals, Campbell, CA) wurde in 0,01 PBS (pH 7,4)
auf 20 ug/ml verdünnt. 100 ul dieser Lösung wurden jedem Näpfchen der
EIA-Reaktionsplatten (Gilford Diagnostics, Oberlin, OH) hinzugefügt, und über
Nacht bei Raumtemperatur (RT) inkubieren gelassen. Am darauffolgenden Tag
wurden die Platten zweimal mit PBS gewaschen, dann durch Hinzufügen von 150
ul/Näpfchen 2%iger Rinderserumalbumin (Sigma Chemical Col., St.Louis,MO)
blockiert, und über Nacht bei RT inkubieren gelassen. Am nächsten Tag wurden
die Platten zweimal mit PBS gewaschen und entweder sofort verwendet oder bei
4ºC gelagert.
2. Inhibitionsassay
-
Gereinigter XMMEN-OE5 monoklonaler Antikörper wurde in
0,01 M PBS auf 2 ug/ml verdünnt und mit abgestuften Mengen an gereinigten
Antigenen (E.coli J5 Lipopolysaccharid (LPS), Salmonella minnesota R 595 LPS,
Salmonella minnesota R 595 Lipid A und Pseudomonas aeruginosa Fisher Type
1 LPS, alle von List Biologicals, Campbell, CA) gemischt. Diese
Antikörper-Antigen-Mischungen wurden über Nacht bei Raumtemperatur inkubiert.
-
Am darauffolgenden Tag wurden 100 ul der verschiedenen
Antikörper-Antigen-Mischungen zu mit E.coli J5 LPS beschichteten EIA-Näpfchen
hinzugefügt und man ließ sie eine Stunde lang bei RT reagieren, dann wurden
sie zweimal mit PBS gewaschen. Der nächste Schritt war das Hinzufügen von
100 ul/Näpfchen Ziegen-anti-Maus-IgM-Peroxidasekonjugat (Cappel, Malvern,
PA), das man ebenfalls eine Stunde bei RT reagieren ließ. Nach abschließendem
dreimaligem Waschen mit PBS wurde Enzymsubstrat (ABTS, von Boehringer Mannheim,
Indianapolis, IN) 100 ul/Näpfchen hinzugefügt und bei RT 45 Minuten lang
reagieren gelassen. Die Enzymreaktion wurde durch das Hinzufügen von 100 ul/Näpfchen an 10 mM Natriumazid abgebrochen. Die dekadische Extinktion wurde
bei 405 nm unter Einsatz eines Gilford Manual EIA-Lesegerätes aufgezeichnet.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1:
-
Hemmung von XMMEN-OE5 Monoklonalem Antikörper, der sich an
Festphasen-J5-LPS bindet, wie durch Enzymimmunoassay (EIA) bestimmt
Prozent Hemmung
Inhibitor
C. XMMEN-OE5-MoAb-Immunodotserologie
-
Antigene wurden auf 0,20 um Zellulosenitratmembran (Sartorius) als 1 ul "Dots"
aufgebracht und 5 Minuten lang lufttrocknen gelassen. (Eingesetzte
Konzentrationen waren: für gereinigtes LPS 100 ug/ml in PBS, für gekochte
Zellpräparate etwa 1·10&sup8; Zellen/ml). Die mit Antigentupfen versehenen
Membranen wurden dann mit einer 1%igen Lösung (Gew./Vol PBS) Gelatine (Difco,
Detroit, MI) 30 Minuten lang bei Raumtemperatur (RT) blockiert. Nach einer
raschen Wäsche (2x je 1 min) wurde XMMEN-OE5- Antikörper (2-5 ug/ml in PBS)
mit der Membran 30 min lang bei RT inkubiert. Die Membranen wurden rasch 3x
mit PBS gewaschen, dann mit Ziegen-anti-Maus-IgM-Peroxidasekonjugat (Cappel,
Malvern, PA) 30 min lang bei RT inkubiert. Nach dem 3-4maligen Waschen der
Membranen mit PBS wurde Substrat (4 Chlor-1-naphthol, Sigma Chemcial Co.,
St. Louis, MO) mit den Membranen bei RT inkubiert. Positive Reaktionen
erschienen üblicherweise innerhalb von 2-5 Minuten als Purpurdots und wurden
visuell als 4+ (sehr stark) bis 1+ (schwach) bewertet. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2
XMMEN-OE5 Monoklonale Antikörper-Immunodotserologie
-
Antigen Reaktion
-
Salmonella minnesota R60 (Ra) LPS -
-
Salmonella minnesota R345 (Rb) LPS -
-
Escherichia coli JS (Rc) LPS 2+
-
Salmonella minnesota RT (Rd) LPS 1+
-
Salmonella minnesota R595 (Re) LPS 1+
-
Pseudomonas aeruginosa PAC 605 LPS 2+
-
Pseudomonas aervginosa Fisher Typen 1-7
-
(alle Typen)
-
Escherichia coli J5 gekochte Zellen 3+
-
Escherichia coli 014:K7 gekochte Zellen 1+
-
Pseudomonas aeruginosa PAC 605 gekochte Zellen 3+
-
Pseudomonas Aeruginosa Fisher 2 gekochte Zellen -
-
Acinetobacter calcoaceticus gekochte Zellen -
D. XMMEN-OE5-MoAb-Plättchenagglutination
-
100 ul XMMEN-OE5 monoklonaler Antikörper (0,5 mg/ml in PBS) wurden mit einem
gleichen Volumen an lebenden Bakterienzellen (etwa 1·10&sup9;/ml) auf einem
Glasplättchen gemischt. Positive Agglutination wurde innerhalb von 15 Minuten
als stark (4+) bis schwach (1+) bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3
zusammengefaßt.
Tabelle 3
XMMEN-OE5-Monoklonale Antikörper-Plättchenagglutination
-
Antigen Reaktion
-
Escherichia coli J5 3+
-
Escherichia coli 014:K7 2+
-
Escherichia coli 085:E9 1+
-
Pseudomonas aeruginosa AAC 557 1+
-
Pseudomonas aeruginosa Fisher Type 2 1+
-
Klebsiella caroli -
-
Staphylococcus aureus -
E. In Vivo-Wirksamkeit von XMMEN-OE5 MoAbs
1. Beschreibung des in vivo-Modells:
-
Für alle in vivo Wirksamkeitsstudien
wurden weibliche CD-1 Mäuse mit einem Durchschnittsgewicht von 20 g im Alter
von 4-6 Wochen von Charles River Breeding Laboratories erhalten. XMMEN-OE5
Antikörper wurde in verschiedenen Dosen in verschiedenen Zeitabständen i.p.
injiziert. Der Expositionsorganismus bestand aus einem der folgenden:
-
- Pseudomonas aeruginosa Stamm 3632, der ein Fisher Serotyp 2
serumresistenter Organismus ist, der von einem Patienten am UCLA Medical
Center isoliert wurde.
-
- Escherichia coli Serogruppe 014K7, der ein gut charakterisierter
serumempfindlicher Stamm ist, der von Dr. Erwin Neter am Buffalo
Kinderkrankenhaus erhalten wurde. Dieser Stamm ist der häufigste enterische
Organismus, der aus gram-negativen Infektionen beim Menschen isoliert wird.
-
- Escherichia coli 04K12, der ein serumresistenter, eingekapselter Organismus
ist, der von einem Patienten am UCLA Medical Center isoliert wurde.
-
- Escherichia coli 085H9, der ein serumresistenter Organismus ist, der von
den Centers for Disease Control in Atlanta, Georgia erhalten wurde.
-
Für diese Untersuchungen wurden die Bakterien weder modifiziert noch in eine
Muzinexposition aufgenommen. Um das bakterielle Impfmaterial herzustellen,
wurden Organismen 16-18 Stunden in Trypticase-Soja-Agarplatten gezogen.
Bakterienkolonien wurden dann durch vorsichtiges Waschen unter Einsatz einer
Watteappliziereinrichtung geerntet, zentrifugiert, erneut suspendiert und
schließlich noch dreimal gewaschen. Eine Stammlösung aus Bakterien wurde aus
einer Suspension erzeugt, die einer optischen Dichte von MacFarland-1
entsprach. Eine Reihe von 10-fachen Verdünnungen in Salzlösung wurde auf
Agarplatten geimpft, um die Organismen in Suspension zu quantifizieren.
-
Aliquote (0,1 ml) dieser Verdünnungen wurden dann in Tiere geimpft, um ihre
Letalität zu bestimmen. Es war möglich, LD&sub1;&sub0;&sub0; in etwa zu bestimmen - die
geringste Dosis an Organismen, die, in einzelnen Expositionsversuchen, eine
gleichmäßig letale Wirkung bei Mäusen hervorrief. Die LD&sub1;&sub0;&sub0; Dosis für jeden
der gram-negativen Organismen wurde in den folgenden Untersuchungen verwendet.
2. Prophylaxe gegen bakterielle Exposition:
-
In einer Reihe von
Antikörper-Schutz-Untersuchungen wurden XMMEN-OE5, XMMEN-LY1 und XMMEN-LY2
an Mäuse in Intervallen im Bereich von 4 bis 18 Stunden vor einer Exposition
an eine LD&sub1;&sub0;&sub0;.-Dosis von einem von vier gram-negativen Organismen verabreicht.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen, wie in den Tabellen 4 und 5 gezeigt,
veranschaulichten, daß diese Antikörper beträchtlichen Schutz gegen drei der
vier Expositionsorganismen boten. Eine Zusammenfassung einer jeden dieser
Untersuchungen folgt.
-
1) Behandlung: XMMEN-OE5 400 ug (20 mg/kg) i.p. sowohl 48 h als auch 24 h
vor der Exposition.
-
Exposition: Pseudomonas aeruginosa Stamm 3632 Injektion i.p. mit einer Dosis
von 1·10&sup8; Zellen pro Maus.
-
Ergebnisse: Bei 48 h überlebten 4/4 der Mäuse, die XMMEN-OE5 erhielten,
gegenüber 1/4 der Mäuse, die eine Kontrollsalzlösung erhielten.
-
2) Behandlung: XMMEN-OE5 800 ug (40 mg/kg) i.p. zwei Stunden vor der
Exposition.
-
Exposition: E.coli Stamm 014K7 i.p. injiziert mit einer Dosis von 5·10&sup8;
Zellen/Maus.
-
Ergebnisse: Bei 48 h überlebten 7/8 der Mäuse, die XMMEN-OE5 erhielten,
gegenüber 0/4 der Tiere, die eine Kontrollsalzlösung erhielten.
-
3) Behandlung: XMMEN-OE5 400 ug (20 mg/kg) i.p. sowohl 48 h als auch 24 h
vor der Exposition.
-
Exposition: E.coli-Stamm 085: H9 i.p. injiziert mit einer Dosis von 5·10&sup7;
Zellen pro Maus.
-
Ergebnisse: Bei 48 h überlebten 5/12 der Mäuse, die XMMEN-OE5 erhielten,
gegenüber 4/12 der Mäuse, die Kontrollsalzlösung erhielten.
-
4) Behandlung: XMMEN-OE5 400 ug (20 mg/kg) i.p. vier Stunden vor der
Exposition.
-
Exposition: E.coli-Stamm 04: K12 i.p. mit einer Dosis von 5·10&sup7; Zellen pro
Maus injiziert.
-
Ergebnisse: Bei 48 Stunden überlebten 5/5 der Mäuse, die XMMEN-OE5 erhielten,
gegenüber 1/5 der Mäuse, die Kontrollsalzlösung erhielten.
-
Zusammengefaßt zeigten diese Untersuchungen beträchtlichen Schutz gegen drei
der vier getesteten Expositionsorganismen - Pseudomonas aeruginosa Stamm
3632, E.coli Stamm 014K7 und E.coli-Stamm 04K12 - als ein Ergebnis der
Behandlung mit XMMEN-OE5-Antikörper. Bei diesen Versuchen wurde kein
signifikanter Schutz gegen E.coli-Stamm O85H9 festgestellt.
Tabelle 4
Exposition Überleben Kontrolle
-
CD-1-Mäusen (weiblich, etwa 22 g) wurden am Tag 1 0,4 mg säulengereinigter
anti-Kernendotoxin-monoklonaler Antikörper, entweder XMMEN-LY1 oder XMMEN-LY2
injiziert. Kontrolltiere erhielten Salzlösung (0,2 ml) am Tag 2, diesen selben
Mäusen wurde eine in etwa LD&sub1;&sub0;&sub0;-Dosis Bakterien injiziert (i.p.). Überlebende
wurden 48 Stunden post-Infektion aufgezeichnet.
Tabelle 5:
-
Schutz mit monoklonalem Antikörper gegen Exposition an lebenden
Bakterien in CD-1-Mäusen
Expositionsbakterien Überleben Kontrolle
3. Prophylaxe gegen Exposition an Endotoxin:
-
Die Fähigkeit von
XMMEN-OE5-Antikörper, Bakterien-Endotoxin zu neutralisieren, wurde im gleichen
Tiermodell wie oben beschrieben gezeigt. Für die Neutralisationsuntersuchungen,
wurde gereinigtes Endotoxin vom J5 E.coli-Mutantstamm 0111 von List
Laboratories, Campbell, CA erhalten. Ein LD&sub5;&sub0;-Wert an Endotoxin in Mäusen
wurde mit 0,25 mg/Maus bestimmt und der LD&sub1;&sub0;&sub0; mit 0,50 mg/Maus. 24 Stunden
vor der Endotoxinexposition erhielten Mäuse entweder 800 ug (40 mg/kg)
XMMEN-OE5 oder Kontrollsalzlösung durch IP-Injektion. Aus den Ergebnissen,
wie in Tabelle 5 gezeigt, geht hervor, daß 12/17 (71%) der mit Antikörper
behandelten Mäuse die LD&sub5;&sub0;-Endotoxinexposition überlebten, gegenüber 7/17
(41%) der Kontrollmäuse, während 5/17 (29%) der mit Antikörper behandelten
Mäuse die LD&sub1;&sub0;&sub0;-Endotoxinexposition überlebten, gegenüber 3/17 (18%) der
Kontrollmäuse. Diese Beobachtungen weisen darauf hin, daß in einer passiven
Schutzuntersuchung XMMEN-OE5 das Überleben nach einer LD&sub5;&sub0;-Endotoxinexposition
signifikant erhöhte. Des weiteren scheint diese Schutzwirkung von der Menge
der verabreichten Endotoxinexposition abhängig zu sein. Diese Ergebnisse werden
unten veranschaulicht.
Tabelle 6
Exposition Überleben Kontrolle (P=0,0384 durch einschwänzigen Z-Test)
4. Adjuvanstherapieuntersuchungen:
-
Um die therapeutische Wirksamkeit von
an Mäuse verabreichten XMMEN-OE5 in Kombination mit herkömmlicher
Antibiotikatherapie nach dem Einsetzen der Infektion zu bestimmen, wurden
die folgenden Versuchsreihen durchgeführt.
a) Pilotstudien
-
In einer vorbereitenden Untersuchung wurden weibliche CD-1-Mäuse mit
Pseudomonas aeruginosa Stamm 3632 (1,6·10&sup8; Zellen/Maus) infiziert.
Unmittelbar nach der Exposition erhielten die Mäuse intramuskuläre Antibiotika
entweder alleine oder in Kombination mit anti-Endotoxin-Antikörper. Die
Antibiotikadosierung bestand aus Amakacin 1,56 mg/Maus und Cefoperazon 12,5
mg/Maus als einzelne Dosen verabreicht. Drei Stunden nach der Exposition
erhielten die Mäuse intravenöse Injektionen von 0,4 mg XMMEN-OE5 (20 mg/kg)
oder Kontrollsalzlösung. Die Ergebnisse dieser Untersuchung zeigten, daß 11/15
Mäuse, die Antibiotika plus Antiendotoxinantikörper erhielten, überlebten,
gegenüber 5/15 Mäusen, die Antibiotika allein erhielten (P 0,02 durch Fisher's
Exakt-Test).
b) Erweiterte Therapieuntersuchungen
-
Die Therapieuntersuchungen wurden ausgeweitet, um zusätzliche gram-negative
Infektionen einzuschließen. Wie in der vorhergehenden Untersuchung wurden
weiblichen CD-1-Mäusen LD&sub1;&sub0;&sub0; Mengen an lebenden, gram-negativen Bakterien
injiziert. Zwei Stunden nach diesen Impfungen wurden Antibiotika oder
Kontrollkochsalzlösungen intramuskulär injiziert. Da sich die vier
Bakterienstämme in ihrer Empfänglichkeit für Antibiotika unterschieden, wurden
die folgenden berechneten Antibiotikadosen eingesetzt (in mg/Maus):
Antibiotikadosis
Organismus Cefoperazon Amakazin
-
4 Stunden nach der Impfung mit einem gram-negativen Organismus und zwei Stunden
nach der Behandlung mit Antibiotika erhielten die Mäuse intravenöse Injektionen
von entweder XMMEN-OE5-Antikörper oder Kontrollsalzlösung. Für jeden der oben
angeführten vier gram-negativen Organismen erhielten alle 5 Gruppen von Mäusen
die folgende Reihe von Behandlungen. Bewertungen der Letalität wurden 48 h
nach der anfänglichen Impfung durchgeführt.
-
Gruppe 1: LD&sub1;&sub0;&sub0; Bakterien plus Kombination aus Antibiotika plus 300 ug
XMMEN-OE5-Antikörper.
-
Gruppe 2: LD&sub1;&sub0;&sub0; Bakterien plus Kombination aus Antibiotika plus 75 ug
XMMEN-OE5-Antikörper.
-
Gruppe 3: LD&sub1;&sub0;&sub0; Bakterien plus Salzlösung plus 300 ug XMMEN-OE5 Antikörper.
-
Gruppe 4: LD&sub1;&sub0;&sub0; Bakterien plus Kombination an Antibiotika plus Salzlösung.
-
Gruppe 5: LD&sub1;&sub0;&sub0; Bakterien plus Salzlösung plus Salzlösung.
c) Ergebnisse erweiterter Untersuchungen
-
Bei keiner der mehr als 250 Mäuse, die an den Wirksamkeitsuntersuchungen
beteiligt waren, oder der Mäuse, Ratten, Meerschweinchen oder
nicht-menschlichen Primaten, die in den Toxikologieuntersuchungen behandelt
wurden, trat signifikante Toxizität auf.
-
Bei Wirksamkeitsversuchen wurde viel XMMEN-OE5-Antikörper verwendet, mit dem
die EIA-Bindung an endotoxinbeschichtete Näpfchen erfolgreich angezeigt wurde.
Diese Untersuchungen, die in Tabelle 7 zusammengefaßt sind, zeigten im
Vergleich zu Antibiotika alleine ein erhöhtes Überleben von Mäusen, die die
höhere Dosis von XMMEN-OE5 plus Antibiotika erhielten.
Tabelle 7
-
Behandlung Ergebnisse
-
1. Antibiotika 34/56 (61%)
XMMEN-OE5 300 ug überlebten 48 h
-
2. Antibiotika 28/56 (50%)
XMMEN-OE5 75 ug überlebten 48 h
-
3. XMMEN-OE5 300 ug 16/56 (29%)
Kontroll-Salzlösung überlebten 48 h
-
4. Antibiotika 25/56 (45%)
Kontroll-Salzlösung überlebten 48 h
-
5. Kontroll-Salzlösung 16/56 (29%)
Kontroll-Salzlösung überlebten 48 h
-
Von den vier getesteten gram-negativen Organismen wurde die geringste
Wirksamkeit gegen E. coli 014K7 beobachtet. Anderseits war die 300 ug Dosis
von XMMEN-OE5 plus Antibiotikakombinations-Therapie mit der höchsten
Überlebensrate verbunden, wenn die Exposition an einen der verbleibenden drei
Organismen erfolgte - Pseudomonas aeruginosa 3632, E.coli 08H59 oder E.coli
04K12 (siehe Tabelle 8).
5. Zusammenfassung der Wirksamkeitsversuche:
-
Obwohl das für diese Versuche
eingesetzte Tierversuchsmodell eine beträchtliche Anzahl an Variablen aufwies,
wurde gezeigt, daß XMMEN-OE5 1) signifikanten Schutz gegen mehrere
gram-negative Organismen bietet; 2) letale Dosen gereinigten Endotoxins auf
eine von der Dosis abhängige Weise neutralisieren; und 3) mäßige Wirksamkeit
als ein Adjunkt für herkömmliche Antibiotika bei der Behandlung erwiesener
gram-negativer Infektionen aufweist.
Tabelle 8
24 Stunden 48 Stunden Behandlung Überlebende Antibiotika hohe Dosis geringe Dosis Salzlösung
F. Phase I Klinischer Versuch
-
Frühere Daten vom Phase I klinischen Versuch mit monoklonalen Antikörpern,
die durch Hybridoma XMMEN-OE5 hergestellt wurden, liegen nur anekdotisch vor,
werden aber unten berichtet.
-
1. Der erste Patient, F.R., war ein 60jähriger Mann, bei dem gram-negative
Sepsis vermutet wurde. Er erhielt 0,1 mg/kg (Gesamtdosis 8,5 mg) XMMEN-OE5
i.v. über einen Zeitraum von einer Stunde. Er erfuhr keine negativen Wirkungen.
Blutkulturen zeigten in der Folge, daß er keine gram-negative Bakteriämie
aufwies, sondern statt dessen eine akute Fungämie aufgrund von Torulopsis hatte.
Das fungale Abszeß wurde chirurgisch entleert und sein Zustand blieb drei
Wochen nach der Verabreichung des Antikörpers stabil.
-
2. Der zweite Patient, T.G., war eine 57jährige Frau mit dokumentierter
gram-negativer Bakteriämie und Pyelonephritis als Folge von
Harnleiterverschluß. An ihr wurde eine chirurgische Nephrostomieplazierung
vorgenommen, und sie erhielt 0,5 mg/kg (Gesamtdosis 36 mg) XMMEN-OE5 i.v.
über einen Zeitraum von 1,5 Stunden. Sie erfuhr keine negativen Wirkungen,
das Fieber fiel rasch und sie blieb 12 h nach der Infusion fieberfrei. Das
sofortige Verschwinden ihres Fiebers ist möglicherweise auf die Verabreichung
von Antikörper zurückzuführen.
-
3. Der dritte Patient, K.S. war eine 60jährige Frau mit schwerer
Herzkranzarterienerkrankung, die aufgrund instabil er Angina eingeliefert worden
war. An ihr wurde ein chirurgischer Herzkranzarterien-Bypass-Eingriff
vorgenommen, der durch einen vorübergehenden Schub von akuter
Niereninsuffizienz kompliziert wurde. Nach der Operation entwickelte sie Fieber
von 102,8º(F) und daraufhin wurde Acinetobacter von ihrem Blut kultiviert.
Es wurde mit Antibiotikabehandlung begonnen, und 10 Tage nach dem Eingriff
erhielt sie XMMEN-OE5 in einer Menge von 0,5 mg/kg (Gesamtdosis 42 mg) i.v.
über einen Zeitraum von 1,5 Stunden. Nach der Antibiotika- und
anti-Endotoxinantikörperbehandlung wurden die Blutkulturen negativ und ihr
Zustand verbesserte sich beständig. Sie blieb eine Woche nach der Verabreichung
von Antikörper in stabilem Zustand.
-
4. Der vierte Patient, S.D., war eine 60jährige Frau mit hartnäckiger
gram-negativer Bakteriämie (Klebsiella) unbekannter Ursache. Ausgedehnte
Untersuchungen zeigten keine Infektionsquelle, aber Harnanomalien ließen
Pyelonephritis als die wahrscheinlichste Ursache erscheinen. Am dritten Tag
ihres Spitalsaufenthalts entwickelten ihre Blutkulturen trotz
Antibiotikatherapie wieder Klebsiellaorganismen. Sie erfuhr Fieberspitzen
von bis zu 104,5º(F). Ein Not-CT-Scan ihres Körpers wurde in der Hoffnung
durchgeführt, ein Abszeß zu lokalisieren, das entleert werden könnte, um so
zu versuchen, ihren klinischen Zustand zu verbessern. Es wurde kein Abszeß
oder andere Infektionsstelle gefunden. Sie wurde dann mit XMMEN-OE5
monoklonalem Antikörper in einer Menge von 2 mg/kg (Gesamtdosis 157 mg) i.v.
über einen Zeitraum von 2,5 h behandelt. 12 Stunden nach der Infusion war
ihre Temperatur unter 100º (F) und ihr klinischer Zustand hatte sich deutlich
verbessert. Blutkulturen wurden wiederholt und entwickelten weiterhin
gram-negative Organismen. Deshalb verbesserte sich ihr klinischer Zustand
trotz fortlaufender gram-negativer Sepsis nach der Verabreichung von
monoklonalem Antikörper deutlich. Ihre Antibiotikadosis wurde dann auf eine
andere Arzneimittelkombination geändert und ihre Blutkulturen wurden in der
Folge negativ. Ihr Zustand blieb 4 Tage nach der Antikörpertherapie verbessert.
BEISPIEL III - ZUSAMMENFASSUNG DER MoAb-BINDUNG
-
Die folgende Tabelle stellt eine Zusammenfassung der Bindungseigenschaften
der oben beispielhaft behandelten MoAbs dar. Diese Tabelle kennzeichnet die
MoAbs durch ihre bekannten Antigene und nicht Epitope, deren Eigenschaften
größtenteils noch nicht bekannt sind.
Tabelle 9: Zusammenfassung der MoAb-Bindung
Antigene rauhes LPS glattes LPS ganze Zelle Innenkern keines heftige Reaktion mäßige Reaktion
BEISPIEL III - ABBILDUNG LOKALISIERTER BAKTERIELLER INFEKTION
-
Monoklonale Antikörper, die selektiv mit einer antigenen Determinante
reagieren, die Stämmen infizierender Bakterien gemeinsam ist, wurden
eingesetzt, um mit nach dem Stand der Technik wohlbekannten Verfahren, z. B.
Larson et al., Journal of Clinical Investigation (1983) 72:2101, das hierin
durch Verweis eingeschlossen ist, den Ort und das Ausmaß der lokalisierten
bakteriellen Infektion zu bestimmen, insbesondere derjenigen, die durch
gram-negative Bakterien verursacht werden. Monoklonale Antikörper werden
vorzugsweise durch Radiojodierung oder andere nach dem Stand der Technik
wohlbekannte Radiomarkierungstechniken radiomarkiert, wie etwa Chelatbildung
unter Einsatz eines Chelatbildners wie Diäthylentriaminpentaessigsäure (DTPA);
oder sie werden auf andere Weise markiert, wie beispielsweise mit Agenzien,
die paramagnetische Eigenschaften aufweisen, mit chemilumineszierenden
Substraten oder mit Bestandteilen einer enzymatischen Reaktion. Die
radiomarkierten monoklonalen Antikörper werden gereinigt und zur
pharmazeutischen Verwendung formuliert. Eine Lösung der markierten monoklonalen
Antikörper in einem Träger, beispielsweise in einer phosphatgepufferten
Salzlösung, wird intravenös in einen Wirt injiziert. Die geeignete Dosis liegt
im Bereich von etwa 100 ug bis 50 mg. Den Antikörpern wird Zeit gelassen,
zu den Bereichen des Körpers mit Konzentrationen an Zellen mit antigenen
Determinanten zu wandern, die damit reaktiv sind. Konzentrationen von
Radioisotopen in bestimmten Geweben werden bestimmt oder können entweder durch
Techniken der Ganzkörperabbildung, die nach dem Stand der Technik wohlbekannt
sind (siehe z. B. Rainsbury et al., Lancet, 22. Oktober 1983, 934, durch Verweis
eingeschlossen) oder durch Bewertung von biopsiertem Gewebe oder extrahierter
Körperflüssigkeit unter Einsatz eines Scintillationszählers gemappt werden.
Wenn nicht-radioaktive Markierungen verwendet werden, werden andere geeignete
Überwachungseinrichtungen eingesetzt, wie ein Detektor für die kernmagnetische
Resonanz oder ein Spektrophotometer. Bereiche mit hohen Strahlungsniveaus
sind ein Indikator für die Gegenwart lokalisierter bakterieller Infektion.
BEISPIEL IV - THERAPEUTISCHE BEHANDLUNG VON BAKTERIEN-INFEKTION
-
Wirte, bei denen festgestellt wurde, daß sie eine bakterielle Infektion
aufweisen, werden mit monoklonalen Antikörpern behandelt, die mit einem
antigenen Determinanten reaktiv sind, der allen Stämmen des Bakteriums
gemeinsam ist. Die monoklonalen Antikörper werden venös, intramuskulär,
interperitoneal oder auf ähnliche Weise in einer physiologisch verträglichen
Trägerlösung wie phosphatgepufferter Salzlösung verabreicht. Die Dosierung
wird durch das Körpergewicht des Wirts bestimmt und liegt vorzugsweise im
Bereich von etwa 0,1 mg/kg bis etwa 40 mg/kg Körpergewicht und üblicherweise
etwa 1 mg/kg bis etwa 10 mg/kg Körpergewicht des Wirts. Alternativ dazu wird
die Dosis durch Bewertung des Ausmaßes an verbleibender Infektion bestimmt,
etwa durch quantitativ standardisiertes EIA-Radioimaging oder andere Verfahren.
Die Behandlung wird wie erforderlich in Intervallen wiederholt, um eine
Verstärkung der Fähigkeit des Wirts zu bewirken, sich von der Infektion zu
erholen.
BEISPIEL V - DIAGNOSTISCHES EIA
-
Monoklonale Antikörper gemäß vorliegender Erfindung oder ihre funktionalen
Äquivalente werden in einem Immunoassay unter Einsatz von wohlbekannten
Standardverfahren (z. B. Methods in Immunodiagnosis, 2.Auflage, Rose und Bigazzi
(Hrsg) John Wiley und Söhne, 1980) eingesetzt. Ein derartiges Assay kann
beispielsweise ein direktes Format (markierter erster Antikörper, reaktiv
mit dem Antigen), ein indirektes Format (markierter zweiter Antikörper reaktiv
mit dem ersten Antikörper), ein kompetitives Format (beispielsweise Hinzufügen
von markiertem Antigen) oder ein Sandwichformat (sowohl markierter als auch
unmarkierter Antikörper) sowie andere nach dem Stand der Technik wohlbekannte
Formate haben.
-
Bei einer derartigen Ausführungsform wird ein Gewebeextrakt von einem
Patienten, bei dem eine bakterielle Infektion vermutet wird, auf eine
unlösliche Matrix oder ein festes Substrat wie Zellulosestreifen, Agarose
oder andere Partikel aufgebracht, um einen Bakterien-Substrat-Komplex zu
erzeugen. Alternativ dazu kann das Substrat an einem Antikörper befestigt
werden, so daß Befestigung von Bakterien von einer Lösung auf das Substrat
bewirkt wird. Das Substrat wird dann gewaschen, vorzugsweise mit PBS, um
ungebundene Materialien zu entfernen.
BEISPIELE VI - QUANTIFIZIERUNG MIKROBIELLER ENDOTOXINE
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Die MoAbs gemäß vorliegender Erfindung werden bei einem Verfahren zur
Quantifizierung mikrobieller Endotoxine in Körperflüssigkeiten, Ausscheidungen
und Extrakten oder in Arzneimitteln, Diagnosemitteln oder flüssigen
Zwischenstoffen eingesetzt, die bei der Herstellung von Diagnose- und
Therapiemitteln erzeugt werden.
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An IgM MoAb, der eine Bindungsspezifität für eine spezifische und einzige
Determinante auf Endotoxin besitzt, wie XMMEN-OE5, wird auf einer festen
Oberfläche adsorbiert. Dem Entfernen von überschüssigem unadsorbiertem Material
folgt die Blockierung potentieller zusätzlicher nichtspezifischer
Bindungsstellen auf der festen Oberfläche durch ein geeignetes
Blockierungsreagens wie Albumin. Ungebundenes Albumin wird durch einfache
Waschverfahren entfernt. Die aktivierte Oberfläche kann für unterschiedliche
Zeiträume im Bereich von 1 h bis 24 h und bei verschiedenen
Inkubationstemperaturen im Bereich von 40 bis 37ºC verschiedenen
Konzentrationen der Testprobe ausgesetzt sein. Das Entfernen von nicht
umgesetzter oder abgereicherter Testprobe wird durch einfache Waschverfahren
mit herkömmlichen biochemischen Lösungen wie gepufferter Salzlösung erreicht.
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Der Nachweis und die Quantifizierung der Endotoxinniveaus in der Testlösung
wird durch das Hinzufügen einer Nachweissonde oder eines Bindungspartners
erreicht, eines zweiten MoAbs, der zur IgG-Unterklasse gehört und eine
Bindungsspezifität für eine spezifische und einzige Determinante wie Endotoxin
besitzt, das sich von dem durch den IgM-MoAb gebundenen unterscheidet und
in diesem System nicht wesentlich von dem an die feste Oberfläche absorbierten
IgM beeinflußt wird.
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Quantifizierung wird dadurch erreicht, daß die Menge der an die Testprobe
gebundenen Nachweissonde mit der Menge der an die definierte Menge eines
Endotoxinbezugsstandards gebundenen Nachweissonde in Beziehung gesetzt wird.
Die Bewertung der Menge der an den Bezugsstandard und die Testprobe gebundenen
Nachweisssonde wird auf unterschiedliche Arten durchgeführt, wie: (a)
Radiomarkieren der Sonde und Bestimmung der gebundenen Radioaktivität, (b)
enzymatische Markierung der Sonde und Messung der mit spezifischen Mengen
der an den Bezugsstandard und die Testprobe gebundenen Sonde verbundenen
enzymatischen Aktivität, (c) direktes Koppeln bestimmter spezifische
Wellenlängen emittierender Substanzen wie Fluorchrome an die Sonde sowie
Quantifizierung und Vergleich dieser Emissionen durch Bezugsstandard und
Testproben. Die Quantifizierung wird auch durch Markieren der Nachweissonde
mit einer Substanz wie Biotin erreicht, die es ermöglicht, daß das System
einen zweiten hochspezifischen Standardindikator einschließt, wie mit einem
Radioisotop, Enzym oder Fluorochrom markiertes Avidin.
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In einer weiteren Ausführungsform dieses Systems kann ein zweiter spezifischer
Indikator, der aus radiomarkiertem, enzymmarkiertem oder fluorchrommarkiertem
Antikörper besteht, der mit Maus-Ig spezifisch reaktiv ist, eingesetzt werden,
um die Endotoxinmenge zu quantifizieren.
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Ein Vorteil für die anfängliche Adsorption des IgM-monoklonalen Antikörpers
an die feste Oberfläche leitet sich von der hohen Bindungsfreudigkeit ab,
die mit Antikörpern verbunden ist, die zur IgM-Klasse gehören. Diese verringert
das Ausmaß an Endotoxin, das von der primären Bindungsflüssigkeit während
des Assayverfahrens verloren gehen kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft pan-reaktive MoAbs, die zur Diagnose,
Behandlung und Vorbeugung von bakterieller Infektion nützlich sind. Die
erfindungsgemäßen MoAbs sind besonders nützlich zum Blockieren gram-negativen
Endotoxins, wodurch seine schädlichen Wirkungen bei mit gram-negativen
Bakterien infizierten Wirten verringert werden.
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Obwohl die vorliegende Erfindung durch Veranschaulichung und Beispiel zum
Zweck eines klaren Verständnisses detailliert beschrieben worden ist, ist
klar, daß gewisse Veränderungen und Modifikationen durchgeführt werden können.