DE4090006C2 - Aufgereinigter humaner ziliärer neurotropher Faktor - Google Patents
Aufgereinigter humaner ziliärer neurotropher FaktorInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nukleinsäurese
quenz, die für humanen ziliären neurotrophen Faktor aus
Ischiasnerv (SN-CNTF) kodiert, diese Nukleinsäuresequenz
umfassende Expressionsvektoren, Wirtszellen, die die er
findungsgemäßen Vektoren enthalten, ein Polypeptid mit
mindestens einer der biologischen Aktivitäten von SN-
CNTF, Verfahren zum Reinigen dieses Polypeptides, ein
Verfahren zum Herstellen von rekombinantem CNTF, eine
pharmazeutische Zusammensetzung und die Verwendung einer
pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung von Schä
den des Nervensystemes.
Schwere geistige und körperliche Behinderungen sind
eine Folge des Absterbens von Nerven- oder Gliazellen im
Nervensystem. Das Absterben von Nerven- oder Gliazellen
kann durch die Nerven betreffende Degenerationskrankhei
ten wie Alzheimer′ und Parkinson′ Krankheit und multiple
Sklerose, durch Ischämie infolge eines Schlaganfalls,
durch eine traumatische Verletzung oder durch den
natürlichen Alterungsprozeß hervorgerufen werden.
Neurotrophe Faktoren sind eine Molekülklasse, die
das Überleben und die funktionale Aktivität von Nerven-
oder Gliazellen fördern. Es gibt experimentelle Hinweise,
daß neurotrophe Faktoren für die Behandlung zur Verhinde
rung des Absterbens von Nerven- oder Gliazellen oder
Funktionsstörungen infolge der oben aufgelisteten
Zustände von Nutzen sein werden. Appel, 1981,
Ann. Neurology 10: 499.
Der am besten charakterisierte solcher neurotropher
Faktoren ist der Nerve Growth Factor (NGF). Es wurde
gezeigt, daß NGF ein neurotropher Faktor für die choli
nergischen Nervenzellen des Vorderhirns ist, die im Lauf
von Alzheimer′ Krankheit und mit zunehmendem Alter
absterben. Der Verlust dieser Nervenzellen wird im
allgemeinen als Ursache vieler Wahrnehmungsstörungen in
Verbindung mit Alzheimer′ Krankheit und mit hohem Alter
angesehen.
Tierversuche zeigen, daß NGF das Absterben von
cholinergischen Nervenzellen im Vorderhirn nach einer
traumatischen Verletzung verhindert und daß NGF Wahr
nehmungsverluste, die mit dem Alter auftreten, rückgängig
machen kann. Hefti und Weiner, 1986, Ann. Neurology
20: 275; Fischer et al., 1987, Nature, 329: 65. Diese
Ergebnisse lassen einen potentiellen klinischen Nutzen
dieser neurotrophen Faktoren beim Menschen vermuten, und
zwar bei der Behandlung von Wahrnehmungsverlusten infolge
des Absterbens von cholinergischen Nervenzellen des
Vorderhirns durch Krankheit, Verletzung oder Alter.
Die Verwendung von neurotrophen Faktoren wird durch
ihre Spezifität für nur solche Subpopulation von
Nervenzellen verkompliziert, die die richtigen
Membranrezeptoren besitzen. Die meisten Nervenzellen im
Körper besitzen keine NGF-Rezeptoren und reagieren
anscheinend nicht auf diesen neurotrophen Faktor. Es ist
daher von außerordentlicher Bedeutung, neue neurotrophe
Faktoren zu entdecken, die das Überleben von anderen
Arten von Nerven- oder Gliazellen unterstützen als NGF.
Es wurde nach neuen neurotrophen Faktoren bezüglich
ihrer Fähigkeit, das Überleben von Nervenzellen, die
nicht auf NGF reagieren, in Kultur zu unterstützen,
gesucht. Ein weit verbreiteter Test zum Durchmustern von
Proben ist darauf ausgerichtet, Faktoren zu entdecken,
die das Überleben von motorischen Neuronen des
Ziliarganglions fördern, die die Skelett- oder glatte
Muskulatur innervieren. Diese Nervenzellen des
Ziliarganglions gehören zum parasympathischen Nervensystem
und ihr Überleben wird nicht durch NGF unterstützt.
Das Vorhandensein von Faktoren, die das Überleben
von Nervenzellen des Ziliarganglions fördern, sind
bezüglich einer Vielzahl von Geweben und Spezies
berichtet worden. Viele dieser neurotrophen Aktivitäten
bezüglich des Ziliarganglions besitzen die folgenden
ähnlichen chemischen und biologischen Eigenschaften: (1)
die Aktivität ist in einer hohen Konzentration in
Ischiasnerven vorhanden; (2) neurotrophe Aktivität
überlebt, dem ionischen Tensid Natriumdodecylsulfat (SDS)
und den Reduktionsmitteln beta-Merkaptoethanol (BME) oder
Dithiothreit (DTT) während einer Elektrophorese auf
reduzierenden SDS-Polyacrylamidgelen ausgesetzt zu
werden; und (3) auf solchen Gelen wandert die Aktivität
mit einem apparenten Molekulargewicht zwischen 24-28
kD. Collins, 1985, Developmental Biology, 109: 255-258;
Manthorpe et al., 1986, Brain Research, 367: 282-286.
Aufgrund dieser ähnlichen Eigenschaften hat man
vorgeschlagen, daß die gleichen oder nahe verwandte
Moleküle, die typischerweise als "ziliäre neurotrophe
Faktoren" oder "CNTF" bezeichnet werden, für die neuro
trophen Aktivitäten bezüglich des Ziliarganglions verant
wortlich sind. Die Bezeichnung CNTF ist also eine
Arbeitsdefinition und bezieht sich auf Agenzien mit den
obigen Eigenschaften, die das Überleben von Nervenzellen
des Ziliarganglions in Kultur fördern. Da nicht genügend
Daten vorhanden sind, nachzuweisen, daß die Proteine, die
für diese Aktivitäten verantwortlich sind, identisch
sind, werden CNTF nach dem Gewebe bzw. der Art, aus der
sie stammen, unterschieden. Handelt es sich bei der Art,
aus der sie stammen, also um Kaninchen, so ist die
Nomenklatur Kaninchenischiasnerv (rabbit sciatic nerve)-
CNTF (Kaninchen-SN-CNTF).
Die höchste Konzentration an Ischiasnerv-CNTF wird
anscheinend in peripheren Nerven wie dem Ischiasnerv
gefunden. Er wird nach einer Verletzung von Zellen im
Nerv abgegeben. SN-CNTF unterstützt das Überleben und das
Wachstum von allen getesteten Nerven eines periphären
Nervensystems, einschließlich sensorischer, sympathischer
und parasympathischer Nervenzellen. Das Spektrum der
Zellen, die auf SN-CNTF reagieren, war also größer als das
auf NGF. Es wurde vor kurzem gezeigt, daß Ratten-SN-CNTF
die Bildung von spezifischen Arten von Gliazellen im
Zentralnervensystem reguliert (Hughes et al., 1988,
Nature 335: 70).
Die vernünftigste, auf dem oben zitierten experimen
tellen Hinweis basierende Hypothese besteht darin, daß
Ischiasnerv-CNTF ein Teil der Antwort des Nervensystems
auf Verletzungen ist. SN-CNTF, der von Zellen in einem
geschädigten Nerv abgegeben wird, würde erwartungsgemäß
das Überleben und das Nachwachsen von verletzten Nerven
zellen fördern und die funktionelle Aktivierung von
Gliazellen regulieren, die zur Regeneration benötigt
werden. Diese Überlegungen zeigen, daß SN-CNTF einen
therapeutischen Wert für die Verringerung von Schäden am
Nervensystem haben würde, die durch Krankheit oder
Verletzung hervorgerufen werden.
Trotz eines weitverbreiteten wissenschaftlichen
Interesses am SN-CNTF haben die Schwierigkeit, eine
wesentliche Menge aus natürlichen Quellen aufzureinigen,
und die Tatsache, daß humaner SN-CNTF nicht zur Verfügung
steht, Versuche zunichte gemacht, seinen Wert zur Auf
rechterhaltung der Lebensfähigkeit von Nervenzellen bei
Krankheiten oder nach Verletzungen zu demonstrieren.
Frühe Versuche, einen Ratten-SN-CNTF aufzureinigen,
resultierten in einer 800-fachen Anreicherung gegenüber
Nervenrohextrakt bezüglich der spezifischen Aktivität.
Manthorpe et al., 1986, Brain Research 367: 282-286.
Eine 800-fache Steigerung der spezifischen Aktivität
reichte jedoch nicht aus, eine einzelne Proteinart
herzustellen. Aus diesem Grund ist das nach der von
Manthorpe et al. beschriebenen Methode erhaltene Produkt
mit erhöhter Aktivität nicht ausreichend, da es eine
Vielzahl von Proteinarten enthält. Es wäre wünschenswert,
eine solche Aufreinigung von SN-CNTF zu erzielen, daß man
eine einzelne Proteinart mit der entsprechenden biologi
schen Aktivität erhält. Sobald man eine einzelne Protein
art erhalten hat, werden die erhaltenen Sequenzierdaten
zuverlässiger sein. Eine "einzelne Proteinart" soweit
dieser Begriff im folgenden in dieser Beschreibung und
den zugehörigen Ansprüchen verwendet wird, bedeutet ein
Polypeptid oder eine Reihe von Polypeptiden mit derselben
Aminosäuresequenz über ihre Aktivitätszentren. In anderen
Worten, wenn der wirksame Anteil der Aminosäuresequenz
für zwei oder mehr Polypeptide derselbe ist, so handelt
es sich um "eine einzelne Proteinart" so wie es hier
definiert ist, obwohl eine geringe Heterogenität in bezug
auf Länge oder Ladung vorhanden ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine verbes
serte Methode zur Aufreinigung von SN-CNTF zur Verfügung
zu stellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es,
einen in einem größeren Ausmaß als jemals zuvor auf
gereinigten SN-CNTF zur Verfügung zu stellen, so daß man
eine einzelne Proteinart erhält.
Noch ein weiteres Ziel dieser vorliegenden Erfindung
ist es, Sonden bereitzustellen, die das Durchmustern von
cDNA- und Genbanken erleichtern, um die tierischen bzw.
humanen Gene, die für SN-CNTF kodieren, zu klonieren.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, die Nu
kleinsäure- und die entsprechenden Aminosäuresequenzen
für humanen CNTF zur Verfügung zu stellen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, rekombinante
Expressionssysteme bereitzustellen, in denen die Nu
kleinsäuresequenz für humanen CNTF
verwendet werden kann, menschliches CNTF-
Protein herzustellen.
Diese und andere Ziele werden dadurch erreicht, daß
eine Methode zu einer solchen Aufreinigung von SN-CNTF
zur Verfügung gestellt wird, daß die spezifische Ak
tivität vom Rohextrakt zum aufgereinigten SN-CNTF mehr
als 25 000-fach erhöht wird. Der mehr als 25 000-fach
aufgereinigte SN-CNTF wird auch zur Verfügung gestellt.
Gemäß anderen bevorzugten Eigenschaften von
bestimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegen
den Erfindung werden SN-CNTF-Sonden zum Durchmustern von
cDNA- und Genbibliotheken nach SN-CNTF zur Verfügung
gestellt.
Gemäß anderen bevorzugten Eigenschaften von bestim
mten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden humane Aminosäure- und
Nukleinsäuresequenzen für CNTF zur Verfügung gestellt.
Gemäß anderen bevorzugten Eigenschaften von be
stimmten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung wird ein rekombinantes Expressionssystem zur
Herstellung von biologisch aktivem
humanen CNTF zur Verfügung gestellt.
Gemäß anderen vorteilhaften Eigenschaften bestimmter
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zur Aufreinigung von SN-CNTF zur
Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte beinhal
tet: Säurebehandlung, Auftrennung mit Ammoniumsulfat,
Chromatofocussing, Laufenlassen des Präparats auf SDS-
PAGE-Gel und Reverse-Phase-HPLC.
Gemäß anderer bevorzugter Eigenschaften bestimmter
bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
werden zusätzliche Aufreinigungsschritte zur Verfügung
gestellt, in denen unmittelbar vor und nach dem Chroma
tofocussing hydrophobe Chromatographie benutzt wird.
Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl die obige
allgemeine Beschreibung als auch die folgende detail
lierte Beschreibung beispielhaft sind und nur der Erklä
rung dienen und die Erfindung, wie beansprucht, nicht
einschränken. Die beiliegenden Zeichnungen, die in die
Beschreibung mit einbezogen werden und einen Teil dieser
darstellen, erläutern verschiedene Ausführungsformen der
Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu,
die Grundlagen der Erfindung zu erklären.
Abb. 1 stellt beispielhafte Ergebnisse der
Chromatographie an einer Mono-P-Säule dar;
Abb. 2 stellt einen beispielhaften Graphen der
Verteilung der neurotrophen Aktivität im Eluat jedes der
sieben Streifen dar, die nach der Elektrophorese aus dem
SDS-PAGE-Gel ausgeschnitten wurden;
Abb. 3 stellt beispielhafte Ergebnisse einer
Reverse-Phase-Chromatographie dar;
Abb. 4 stellt beispielhafte Ergebnisse eines
Laufs mit silbergefärbtem reduzierendem SDS-PAGE-Gel dar
mit Fraktionen, die jenen, die dem in Abb. 3 darge
stellten Peak der neurotrophen Aktivität benachbart sind,
entsprechen, einschließlich des Peaks;
Abb. 5 stellt ein Profil von eluierten Peptiden
nach Verdauung mit Endoprotease Asp-N dar; und
Abb. 6 stellt ein Profil von eluierten Peptiden
nach Verdauung mit Endoprotease Lys-C dar.
Abb. 7 stellt beispielhafte Ergebnisse einer
Chromatographie einer Ammoniumsulfatfraktion auf einer
Phenyl-Sepharose-HIC-Säule dar.
Abb. 8 stellt beispielhafte Ergebnisse einer
Chromatographie der mit Mono-P-Chromatofocussing auf
getrennten Fraktion auf einer Alkyl-Superose-FPLC-HIC-
Säule dar.
Abb. 9 stellt beispielhafte Ergebnisse einer
Chromatographie der präparativen SDS-PAGE-Fraktion auf
einer C8 Reverse-Phase-HPLC-Säule dar. Feld (A) zeigt die
Ergebnisse des ursprünglichen Aufreinigungsvorgangs. Feld
(B) zeigt die Ergebnisse des gegenwärtigen Aufreinigungs
vorgangs nach dem Hinzufügen der beiden HIC-Chromatogra
phieschritte.
Abb. 10 stellt beispielhafte Ergebnisse der
SDS-PAGE und der Western Blotanalyse des Reverse-Phase
aufgereinigten SN-CNTF. Bahn 1 in jedem der beiden Felder
enthält Molekulargewichtsstandardproteine (SIGMA SDS-7).
Bahn 2 enthält aufgereinigten SN-CNTF. Feld (A) zeigt die
Ergebnisse der Silberfärbung. Feld (B) zeigt die Ergeb
nisse der Western-Blot-Analyse mit affinitätsaufgereinig
tem Anti-Peptid A-Antikörper.
Abb. 11 stellt die für Kaninchen-SN-CNTF
kodierende Nukleinsäuresequenz dar. Translation dieser
Nukleinsäuresequenz ergibt die entsprechende Aminosäure
sequenz, die darunter im einbuchstabigen Kode abgedruckt
ist. Unterstrichene Sequenzen wurden durch die vom SN-
CNTF-Protein erhaltene Aminosäuresequenz bestätigt.
Abb. 12 stellt die Nukleinsäure- und die
entsprechende Aminosäuresequenz (dreibuchstabiger Kode)
für die kodierende Sequenz für humanen CNTF dar. Die
Humansequenzen befinden sich zwischen den Linien. Dort,
wo die Kaninchennukleinsäure- oder -aminosäuresequenzen
von den humanen abweichen, sind diese oberhalb bzw.
unterhalb der Linien aufgeführt.
Abb. 13 stellt die Konstruktion des pCMVXVPL2
Expressionsvektors dar.
Abb. 14 stellt die zur Konstruktion von CNTF-
Syn1/3 zur Expression von CNTF benutzten Methoden dar.
Die Zeichnung ist repräsentativ und nicht maßstabsgetreu.
Details der Experimente siehe Beispiel 7.
Abb. 15 stellt die zur Konstruktion von CNTF-
Syn2/3 zur Expression von CNTF benutzten Methoden dar.
Die Zeichnung ist repräsentativ und nicht maßstabsgetreu.
Details der Experimente siehe Beispiel 7.
Abb. 16 stellt die bei der Konstruktion von
CNTF-Syn1/3 und CNTF-Syn2/3 benutzten synthetischen
Oligonukleotide 1 bis 4 dar.
Abb. 17 stellt die bei der Konstruktion von
CNTF-Syn2/3 benutzten synthetischen Oligonukleotide 5 bis
10 dar.
Abb. 18 stellt bestimmte charakteristische
Merkmale des bakteriellen Expressionsvektors pTsT dar,
der ein zur Expression von CNTF geeignetes DNA-Insert
enthält. Die Zeichnung ist repräsentativ und nicht
maßstabsgetreu. Details der Experimente siehe Beispiel 7.
Abb. 19 stellt bestimmte charakteristische
Merkmale des bakteriellen Expressionsvektors pT3XI-2 dar,
der ein zur Expression von CNTF geeignetes DNA-Insert
enthält. Die Zeichnung ist repräsentativ und nicht maß
stabsgetreu. Details der Experimente siehe Beispiel 7.
Abb. 20 stellt ein reduzierendes SDS-Polyacryl
amidgel dar, in dem Extrakte von mit verschiedenen
Expressionskonstrukten transformierten Zellen Elektropho
rese unterzogen und mit Coomassie Brilliant Blue
angefärbt wurden.
Abb. 21 stellt ein reduzierendes SDS-Polyacryl
amidgel dar, in dem Extrakte von mit verschiedenen
Expressionskonstrukten transformierten Zellen Elektropho
rese und Immunoblot mit affinitätsgereinigtem Anti-CNTF
Peptid A-Antikörper unterzogen wurden.
Abb. 22 stellt den Bioassay einer Verdünnungs
reihe von Überständen von pT5T : CNTF-Syn1/3 oder pT3XI-
2 : CNTF-Syn2/3 exprimierenden bakteriellen Zellen dar. Das
Nebenbild stellt den Bioassay der extrahierten ausge
schnittenen Stücke aus einem reduzierenden SDS-Polyacryl
amidgel des pTsT : CNTF-Syn1/3 Überstands im Bereich des
Gels unmittelbar oberhalb und unterhalb 24 kD dar.
Es wird jetzt im Detail auf die gegenwärtigen
bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung Bezug genom
men werden, die, zusammen mit den darauffolgenden Bei
spielen, dazu dienen, die Grundlagen der Erfindung zu
erklären.
Wie oben erwähnt, betrifft die vorliegende Erfindung
einen SN-CNTF, der mindestens 25 000-fach aus Rohextrakt
aufgereinigt wird. Bei diesem SN-CNTF handelt es sich um
eine einzelne Proteinart im Sinne der hier gegebenen
Definition. Als eine einzelne Proteinart kann die
Aminosäuresequenz des SN-CNTF bestimmt werden und zur
Konstruktion von DNA-Sonden zur Gewinnung von genomischen
oder cDNA-Klonen zur Verwendung bei der rekombinanten
Herstellung von SN-CNTF verwendet werden.
Die Aminosäuresequenz der einzelnen Proteinart des
SN-CNTF wurde teilweise bestimmt. Diese Sequenz lautet:
Zusätzlich wurde eine Aminosäuresequenz aus auf
gereinigtem Kaninchen-SN-CNTF bestimmt, die im Beispiel
2 angegeben ist. Diese zusätzliche Sequenz erlaubt es,
einen Teil der oben angegebenen Aminosäuresequenz inner
halb eines einzelnen großen Peptids zu lokalisieren
(Beispiel 2). Diese Sequenz eines einzelnen Peptids wurde
dazu verwendet, drei degenerierte Oligonukleotidsonden zu
erzeugen (Nr. 1, 13 und 7 in Beispiel 4), die zum Priming
der Polymerasekettenreaktion von großem Nutzen sind, da
ihre Position zueinander bekannt ist.
Die Kaninchen- und humanen CNTF kodierenden Nuklein
säuresequenzen (entsprechend mRNA) wurden bestimmt und
sind in Abb. 11 und 12 angegeben.
Ein rekombinantes System zur vorübergehenden Expres
sion von biologisch aktivem CNTF wurde entwickelt und
wird in Beispiel 5 beschrieben.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine
verbesserte Methode zur Aufreinigung von SN-CNTF. Während
sich die vorliegende Erfindung auf SN-CNTF aus jeglicher
Quelle bezieht, wird sich die folgende Beschreibung dem
aus Kaninchen isolierten zuwenden.
Kurz gefaßt beinhaltet eine bevorzugte Ausführungs
form der vorliegenden Methode die Verarbeitung des
Materials, Kaninchenischiasnerv, zu Pulver. Der Rohex
trakt wird dann zentrifugiert. Der Überstand wird ange
säuert und der resultierende Niederschlag wird abzentri
fugiert. Der Überstand wird dann mit NaOH titriert und
der resultierende Niederschlag wird wiederum abzentrifu
giert.
Nach den pH-Fällungen wird gesättigte Ammoniumsul
fatlösung zum Überstand gegeben und der Niederschlag wird
abzentrifugiert. Die weitere Zugabe von Ammonitimsulfat
zum Überstand ergibt einen Niederschlag einer
Proteinfraktion, die den größten Teil der SN-CNTF-
Aktivität enthält.
Das obige Präparat wird dann auf eine Mono-P-FPLC-
Säule zum Chromatofocussing aufgetragen. Die Säulenfrak
tionen werden dann gesammelt und auf pH und CNTF-Ak
tivität untersucht. Die in Abb. 1 mit einem Balken
aufgezeigten Fraktionen mit der größten SN-CNTF-Aktivität
werden, wie unten genauer beschrieben, weiterbehandelt.
Die fokussierten Fraktionen aus mehrfachen Läufen
über die Mono-P-Säule werden waagerechter Elektrophorese
in einem SDS-Polyacrylamidgel unterzogen und ein Moleku
largewichten zwischen 22 und 27 kD entsprechender Bereich
des Gels wird über die Breite des Gels in mehrere Strei
fen geschnitten. Die einzelnen Streifen werden in kleine
re Stücke zerschnitten und die Proteine werden elektro
phoretisch eluiert. Die eluierten Proteine werden gesam
melt und die Fraktion mit der höchsten Aktivität wird
unter Verwendung von Reverse-Phase-HPLC weiter aufgerei
nigt. Dieses Verfahren wird in den Beispielen unten
genauer beschrieben.
Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung zusätz
liche Schritte, die in den oben angegebenen Aufreini
gungsvorgang eingeschoben werden können und eine bequeme
Aufarbeitung von mehr Ausgangsmaterials erlauben. In
einer bevorzugten Ausführungsform dieser zusätzlichen
Schritte wird hydrophobe Chromatographie auf Phenyl-
Sepharose zwischen Ammoniumsulfattrennung und Chromatofo
cussing eingeschoben, und hydrophobe Chromatographie auf
einer FPLC-Alkyl-Superosesäule zwischen Chromatofocussing
und präparativer SDS-PAGE (Beispiel 1).
Die von der vorliegenden Erfindung zur Verfügung
gestellte Methode resultiert in SN-CNTF in einer auf
gereinigten Form mit einem mehr als 25 000-fachen Anstieg
der spezifischen Aktivität im Vergleich zum Rohextrakt.
Weiterhin handelt es sich bei dem hergestellten Endpro
dukt um eine einzelne Proteinart. Dies stellt einen mehr
als 30-fachen Anstieg gegenüber dem SN-CNTF dar, der
mehrere Proteinarten enthält und von dessen Aufreinigung
bei Manthorpe et al., wie oben beschrieben, berichtet
wird. Da SN-CNTF auf Reverse-Phase-HPLC hin teilweise
desaktiviert wird, stellt die Berechnung bei einer
mindestens 25 000-fachen Aufreinigung gemäß der vorlie
genden Erfindung eine Minimalaufreinigung dar und die
tatsächliche Aufreinigung kann sogar 100 000-fach oder
größer sein. Diese gesteigerte Aufreinigung wird die
Bestimmung der Aminosäuresequenz von SN-CNTF erleichtern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde bereits genügend
Aminosäuresequenz erhalten, um Oligonukleotidsonden zu
erzeugen, die das Durchmustern von cDNA- und genomischen
Bibliotheken erleichtern werden, um die für SN-CNTF
kodierenden tierischen bzw. humanen Gene zu klonieren.
Die von der vorliegenden Erfindung zur Verfügung
gestellten Methoden resultierten in der Bestimmung der
kodierenden Sequenz (entspricht mRNA) für Kaninchen- und
humanen CNTF.
Wie unten genauer erläutert werden wird, werden
diese Gene ihrerseits die Herstellung von (1) tierischem
SN-CNTF, der für Untersuchungen von seiner Fähigkeit zur
Behandlung von Tiermodellen von Nervenschäden geeignet
ist, und (2) humanem SN-CNTF, der geeignet ist, in
pharmazeutischen Formulierungen mitverwendet zu werden,
die bei der Behandlung von Schäden am humanen Nerven
system von Nutzen sind, in großem Maßstab möglich machen.
Die von der vorliegenden Erfindung zur Verfügung
gestellten Methoden resultierten in der Herstellung von
biologisch aktivem tierischen CNTF in einem rekombinanten
Expressionssystem.
Mit diesen aufgereinigten Proteinen kann die Amino
säuresequenz der hervorstehenden Peptide bestimmt werden.
Die Proteine werden zunächst mit Endoprotease Asp-N, En
doprotease Lys-C, Endoprotease Glu-C oder Chymotrypsin
behandelt. Nach dem Verdau kann die Aminosäuresequenz der
hervorstehenden Peptide mit einem Gasphaseproteinse
quenator von Applied Biosystems bestimmt werden.
Antikörper, die mit aufgereinigtem SN-CNTF reagie
ren, können zum Durchmustern von Expressionsbibliotheken
verwendet werden, um das für SN-CNTF kodierende Gen zu
erhalten. Man kann unter Verwendung eines automatischen
Proteinsynthetisators von Applied Biosystems synthetische
Peptide synthetisieren, die Bereichen der Sequenz von SN-
CNTF entsprechen. Solche Peptide können zur Herstellung
von Antikörpern verwendet werden. Antikörper gegen
synthetische Peptide wurden hergestellt und es wurde mit
Western Blot-Analyse gezeigt, daß sie mit aufgereinigtem
CNTF reagieren (Abb. 10).
Ein Ziel der obigen Arbeit ist es letztlich, das
humane SN-CNTF-Gen zu klonieren und zu exprimieren, um
zur Verwendung in pharmazeutischen Zubereitungen für den
Menschen geeignetes Material herzustellen. Ist die
Sequenz des Gens einmal bekannt, können für SN-CNTF
kodierende Gene in tierischen oder bakteriellen Zellen
exprimiert werden. Die für CNTF kodierenden Kaninchen-
und humanen Gensequenzen wurden bestimmt. Ein System für
vorübergehende Expression zur Herstellung von biologisch
aktivem CNTF wurde entwickelt.
Eine Methode mit rekombinanter DNA zur Herstellung
von CNTF wird nun offenbart. In einer Ausführungsform der
Erfindung fungiert das aktive Zentrum in einer Weise, die
biologisch der des nativen aus dem Menschen isolierten
CNTF entspricht. Eine natürliche oder synthetische DNA-
Sequenz kann verwendet werden, um die Herstellung des
CNTF zu veranlassen. Diese Methode umfaßt
- (a) die Herstellung einer DNA-Sequenz, die eine Wirtszelle dazu veranlassen kann, ein Protein mit CNTF-Aktivität herzustellen;
- (b) die Klonierung der DNA-Sequenz in einen Vektor, der in eine Wirtszelle übertragen und dort repli ziert werden kann, wobei ein solcher Vektor funktio nelle Elemente enthält, die für die Expression der DNA-Sequenz benötigt werden;
- (c) die Übertragung des die synthetische DNA-Sequenz und funktionelle Elemente enthaltenden Vektors in eine Wirtszelle, die die für CNTF kodierende DNA exprimieren kann;
- (d) die Kultur der Wirtszellen unter zur Amplifika tion des Vektors und Expression von CNTF geeigneten Bedingungen;
- (e) das Ernten des CNTF; und
- (f) ein Schritt, indem man CNTF erlaubt, eine aktive Tertiärstruktur anzunehmen, wodurch er CNTF- Aktivität besitzt.
In einer Ausführungsform kann eine teilweise oder
vollständig synthetische DNA-Sequenz, die zur Herstellung
von rekombinantem CNTF verwendet wird, andere Nukleotide
als die native DNA-Sequenz enthalten. In einer bevorzug
ten Ausführungsform kodiert die DNA-Sequenz mit anderen
Nukleotiden immer noch für ein Polypeptid mit derselben
Primärstruktur wie von humanen CNTF-Genen
kodierter CNTF. In einer alternativen bevorzugten Ausfüh
rungsform kodiert die DNA-Sequenz mit anderen Nukleotiden
für ein Polypeptid mit einer Primärstruktur, das natürli
chem CNTF nahesteht, und das mindestens eine der hier
beschriebenen biologischen Aktivitäten von dem CNTF
besitzt.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die native für CNTF kodierende DNA-Sequenz modifi
ziert, um die Expression in einem Wirtsorganismus oder
einer Wirtszelle zu fördern. Solche Modifikationen können
das folgende beinhalten:
- (a) Falls es sich bei der nativen DNA um genomische DNA handelt, können intervenierende, nicht kodierende Sequenzen (Introns) entfernt werden, wenn eine Expression in Mikroorganismen in Betracht gezogen wird.
- (b) Eine Veränderung der Nukleinsäuresequenz, um Sequenzen einzuschließen, die von verschiedenen Restriktionsenzymen erkannt werden, um die nachfol genden Schritte (Ligation, Klonierung und Mutagenese) zu erleichtern.
- (c) Eine Veränderung der Nukleinsäuresequenz, um Codons zu schaffen, die vom Wirtsorganismus bzw. der Wirtszelle, der/die zur Herstellung des rekombinan ten Proteins verwendet wird, bevorzugt werden.
- (d) Eine Verbindung der Nukleinsäuresequenzen mit funktionellen Elementen, die zur Erhaltung und Expression der DNA in einem Wirtsorganismus oder einer Wirtszelle benötigt werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird die zu exprimierende DNA-Sequenz wie oben beschrie
ben hergestellt und in einen Expressionsvektor eingefügt,
der sich in einem Wirtsorganismus oder einer Wirtszelle
einsetzt und die Expression von CNTF auslösen kann.
Solche Vektoren besitzen bestimmte bevorzugte charak
teristische Merkmale, die der Expression in einem
bestimmten Wirtsorganismus oder einer bestimmten Wirts
zelle angepaßt sind:
Die zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung in
Betracht gezogenen Vektoren umfassen alle Vektoren, in
die eine DNA-Sequenz zusammen mit jeglichen bevorzugten
oder erforderlichen funktionellen Elementen, wie oben
erläutert, eingefügt werden kann und der Vektor dann
anschließend in eine Wirtszelle übertragen und in einer
solchen Zelle repliziert werden kann. Vektoren, deren
Restriktionsstellen gut dokumentiert sind und die die zur
Transkription der DNA-Sequenz bevorzugten oder erforder
lichen funktionellen Elemente enthalten, sind bevorzugt.
Es werden jedoch auch bestimmte Ausführungen der vor
liegenden Erfindung vorgeschlagen, die zur Zeit noch
nicht entdeckte Vektoren einsetzen, die eine oder mehrere
der hier beschriebenen DNA-Sequenzen enthalten werden.
Insbesondere wird bevorzugt, daß alle diese Vektoren
einige oder alle der folgenden Eigenschaften aufweisen:
(1) eine minimale Anzahl an Wirtsorganismussequenzen
besitzen; (2) vom gewünschten Wirt stabil erhalten und
vermehrt werden; (3) in einer großen Anzahl an Kopien in
dem gewünschten Wirt vorhanden sein können; (4) einen
regulierbaren Promotor in einer solchen Position
besitzen, daß die Transkription des Gens von Interesse
gefördert wird; (5) wenigstens eine Marker-DNA-Sequenz
aufweisen, die für eine selektierbare Eigenschaft
kodiert, die auf einem verschiedenen Teil des Plasmids
vorhanden ist als dem, wo die DNA-Sequenz eingefügt wird;
und (6) eine DNA-Sequenz, die die Transkription
terminieren kann.
In verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen
enthalten die die erfindungsgemäßen DNA-Sequenzen
enthaltenden und zu ihrer Expression befähigten Klonie
rungsvektoren verschiedene funktionelle Elemente. Diese
"funktionellen Elemente", sofern hier darauf eingegangen
wird, beziehen mindestens einen Promotor, mindestens eine
Shine-Dalgarno-Sequenz und ein Startcodon und mindestens
ein Stopcodon ein. Diese "funktionellen Elemente" können
vorzugsweise auch ein oder mehrere der folgenden mit
einbeziehen: mindestens einen Operator, mindestens eine
Leader-Sequenz für Proteine, die aus dem Intrazellularraum
ausgeschleust werden sollen, mindestens ein Gen für ein
Regulatorprotein und alle anderen DNA-Sequenzen, die für
eine entsprechende Transkription und nachfolgende
Translation der Vektor-DNA nötig oder bevorzugt sind.
Manche dieser funktionellen Elemente können auf
jedem der bevorzugten Vektoren der vorliegenden Erfindung
vorhanden sein. Es wird in Betracht gezogen, daß alle
zusätzlichen funktionellen Elemente, die erforderlich
sein können, in diese Vektoren mit dem Durchschnittsfach
mann bekannten Methoden, insbesondere in Anbetracht der
Lehren hier, eingesetzt werden können.
In der Praxis ist es möglich, jeden dieser Vektoren
so zu konstruieren, daß er leicht isoliert, aufgebaut und
ausgetauscht werden kann. Dies erleichtert den Aufbau
einer Vielzahl funktioneller Gene aus Kombinationen
dieser Elemente mit dem kodierenden Bereich der DNA-
Sequenzen. Weiterhin werden viele dieser Elemente in mehr
als einem Wirt verwendbar sein. Es wird zusätzlich in
Betracht gezogen, daß die Vektoren in bestimmten
bevorzugten Ausführungsformen DNA-Sequenzen, die als
Regulatoren ("Operatoren") fungieren können, und andere
DNA-Sequenzen, die für Regulatorproteine kodieren können,
enthalten.
In einer Ausführungsform dienen diese Regulatoren
dazu, die Expression der DNA-Sequenz bei bestimmten
Umweltbedingungen zu verhindern, und erlauben unter
anderen Umweltbedingungen die Transkription und anschlie
ßende Expression des Proteins, für das die DNA-Sequenz
kodiert. Insbesondere wird bevorzugt, daß regulatorische
Abschnitte in den Vektor so eingefügt werden, daß die
Expression der DNA-Sequenz in der Abwesenheit von zum
Beispiel Isopropylthio-beta-D-galactosid (IPTG) nicht
oder nur in einem stark reduzierten Ausmaß erfolgen wird.
Bei diesen Gegebenheiten können die die DNA-Sequenz
enthaltenden, transformierten Mikroorganismen vor der
Auslösung der Expression von CNTF bis zu einer
gewünschten Dichte angezüchtet werden. In dieser Aus
führungsform wird die Expression des gewünschten Proteins
durch die Zugabe einer Substanz in die mikrobielle Umwelt
induziert, die, nachdem die gewünschte Dichte erreicht
worden ist, die Expression der DNA-Sequenz hervorrufen
kann.
Die Expressionsvektoren müssen Promotoren enthal
ten, die vom Wirtsorganismus zur Expression seiner
eigenen Proteine benutzt werden können. Während das
Lactosepromotorensystem in weiten Kreisen Verwendung
findet, sind andere mikrobielle Promotoren isoliert und
charakterisiert worden, was einen Fachmann dazu befähigt,
diese zur Expression des rekombinanten CNTF zu verwenden.
Die hier in Betracht gezogenen Transkriptions
terminatoren dienen der Stabilisierung des Vektors.
Insbesondere die von Rosenberg, M. und Court, D., in
Ann. Rev. Genet. 13: 319-353 (1979), beschriebenen und
hier spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogenen
Sequenzen werden zur Verwendung in der vorliegenden
Erfindung in Betracht gezogen.
Es wird darauf hingewiesen, daß es in der bevor
zugten Ausführungsform auch wünschenswert sein kann, das
3′- oder 5′-Ende des kodierenden Bereichs zu kon
struieren, um zu ermöglichen, daß die nicht translatierte
Sequenz am 3′- oder 5′-Ende in das transkribierte Gen mit
einbezogen wird. Bei diesen nicht translatierten
Sequenzen sind diejenigen mit eingeschlossen, die die
mRNA stabilisieren, wie sie von Schmeissner, U.,
McKenney, K., Rosenberg, M. und Court, D. in J. Mol.
Biol. 176: 39-53 (1984), identifiziert werden und die hier
spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen werden.
Die mikrobielle Expression von Fremdproteinen
erfordert bestimmte funktionelle Elemente, die Ribosom
bindungsstellen mit einschließen, jedoch nicht darauf
beschränkt sind. Eine Ribosombindungsstelle ist eine
Sequenz, die von einem Ribosom erkannt wird und die es
bindet, um die Proteinsynthese zu starten, wie von
Gold, L., et al., Ann. Rev. Microbio. 35: 557-580; oder
Marquis, D.M., et al., Gene 42: 175-183 (1986) dargelegt
wird, die beide hier spezifisch durch Bezugnahme mit
einbezogen werden. Eine bevorzugte Ribosombindungsstelle
ist GAGGCGCAAAAA(ATG).
Zusätzlich wird es bevorzugt, daß eine DNA, die
für eine entsprechende sekretorische Leader-(Signal-)
Sequenz kodiert, am 5′-Ende der DNA-Sequenz vorhanden
ist, wie von Watson, M.E., in Nucleic Acids Res.
12: 5145-5163, dargelegt und hier spezifisch durch
Bezugnahme mit einbezogen, falls das Protein aus dem
Cytoplasma ausgeschieden werden soll. Die DNA für die
Leader-Sequenz muß sich in einer Position befinden, die
die Herstellung eines Fusionsproteins erlaubt, in dem die
Leader-Sequenz dem CNTF unmittelbar benachbart und
kovalent an diesen gebunden ist, d. h. zwischen den beiden
kodierenden DNA-Sequenzen darf es keine Transkriptions-
oder Translationssignale geben. Das Vorhandensein der
Leader-Sequenz wird zum Teil aus einem oder mehreren der
folgenden Gründe gewünscht. Erstens kann das
Vorhandensein der Leader-Sequenz die Prozessierung von
CNTF durch den Wirt erleichtern. Insbesondere kann die
Leader-Sequenz die Spaltung des ersten Translations
produkts durch eine Leader-Peptidase steuern, um die
Leader-Sequenz zu entfernen und ein Polypeptid mit der
Aminosäuresequenz, die potentielle Proteinaktivität be
sitzt, zu ergeben. Zweitens kann das Vorhandensein der
Leader-Sequenz die Aufreinigung von CNTF erleichtern,
indem sie das Protein aus dem Cytoplasma der Zelle
steuert. In einigen Spezies von Wirtsmikroorganismen
erlaubt das Vorhandensein einer geeigneten Leader-Sequenz
den Transport des vollständigen Proteins in den periplas
matischen Raum, wie dies bei einigen E. coli der Fall
ist. Bei bestimmten E. coli, Saccharomyces und Bacillus-
und Pseudomonas-Stämmen erlaubt die geeignete Leader-
Sequenz den Transport des Proteins durch die Zellmembran
und in das extrazelluläre Medium. Bei diesen Gegeben
heiten kann das Protein aus extrazellulärem Protein
aufgereinigt werden. Drittens kann bei einigen der nach
der vorliegenden Erfindung hergestellten Proteine die
Gegenwart der Leader-Sequenz nötig sein, um das vollstän
dige Protein in einem Umfeld zu plazieren, wo es sich zu
seiner aktiven Struktur falten kann, die die entspre
chende Proteinaktivität besitzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung wird eine zusätzliche DNA-Sequenz
unmittelbar vor die DNA-Sequenz plaziert, die für CNTF
kodiert. Die zusätzliche DNA-Sequenz kann als Transla
tionskoppler fungieren, d. h., es handelt sich um eine
DNA-Sequenz, die für eine RNA kodiert, die dazu dient,
Ribosomen unmittelbar benachbart zur Ribosombindungs
stelle der Inhibitoren-RNA zu positionieren, an die sie
unmittelbar angrenzt. In einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung kann der Translationskoppler unter
Verwendung der DNA-Sequenz TAACGAGGCGCAAAAAATGAAAAAGACAG
CTATCGCGATCTTGGAGGATGATTAAATG und durch bei Durch
schnittsfachleuten zur Zeit bekannten Methoden, die sich
auf Translationskoppler beziehen, hergeleitet werden.
Die hier in Betracht gezogenen Translations
terminatoren dienen dazu, die Translation von mRNA zu
stoppen. Sie können entweder, wie von Kohli, J., Mol.
Gen. Genet. 182: 430-439, beschrieben, natürlich oder, wie
von Pettersson, R.F. Gene 24: 15-27 (1983) beschrieben,
synthetisch sein, wobei beide Literaturstellen hier
spezifisch durch Bezugnahme miteinbezogen werden.
Außerdem wird es bevorzugt, daß der Klonierungs
vektor einen Selektionsmarker enthält, wie einen Drogen
resistenzmarker oder einen anderen Marker, der die
Expression einer Eigenschaft des Wirtsmikroorganismus
hervorruft, nach der selektioniert werden kann. In einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Gen
für Ampicillinresistenz in den Vektor eingebaut, während
bei anderen Plasmiden das Gen für Tetracyclinresistenz
oder das Gen für Chloramphenicolresistenz eingebaut wird.
Ein solcher Drogenresistenz- oder anderer Selek
tionsmarker soll zum Teil die Selektion der Transforman
ten erleichtern. Außerdem kann das Vorhandensein eines
solchen Selektionsmarkers im Klonierungsvektor dafür von
Nutzen sein, die Vermehrung von kontaminierenden Mikro
organismen im Kulturmedium zu verhindern. In dieser
Ausführungsform würde man eine reine Kultur der transfor
mierten Wirtsmikroorganismen dadurch erhalten, daß die
Mikroorganismen unter Bedingungen in Kultur gehalten
werden, die den induzierten Phänotyp zum Überleben
erfordern.
Die hier erörterten funktionellen Elemente werden
im Hinblick auf bisher veröffentlichte Literatur und den
hierin enthaltenen Lehren routinemäßig vom Durchschnitts
fachmann ausgewählt. Allgemeine Beispiele dieser funktio
nellen Elemente werden bei B. Lewin, Genes, Wiley & Sons,
New York (1983) dargelegt, was hier speziell durch
Bezugnahme einbezogen wird. Verschiedene Beispiele
geeigneter funktioneller Elemente können auf den oben
erwähnten Vektoren und durch die Inspektion der die
grundsätzlichen Eigenschaften der vorgenannten Vektoren
erläuternden Publikationen gefunden werden.
Nach der Synthese und Isolierung aller notwendi
gen und gewünschten Bestandteile des oben erläuterten
Vektors wird der Vektor mit dem Durchschnittsfachmann im
allgemeinen bekannten Methoden zusammengebaut. Der
Zusammenbau solcher Vektoren wird als Teil der Pflichten
und Aufgaben von Durchschnittsfachleuten angesehen und
kann, als solches, ohne übermäßiges Experimentieren
ausgeführt werden. Zum Beispiel wurden ähnliche DNA-
Sequenzen in entsprechende Klonierungsvektoren ligiert,
wie dies von Maniatis et al. in Molecular Cloning, Cold
Spring Harbor Laboratories (1984) dargelegt ist, das hier
spezifisch durch Bezugnahme einbezogen wird.
Bei der Konstruktion der Klonierungsvektoren der
vorliegenden Erfindung sollte zusätzlich darauf hin
gewiesen werden, daß mehrfache Kopien der DNA-Sequenzen
und der dazugehörigen funktionellen Elemente in jeden
Vektor eingebaut werden können. In einer solchen
Ausführungsform würde der Wirtsorganismus größere Mengen
an gewünschtem CNTF pro Vektor produzieren. Die Anzahl an
Mehrfachkopien der DNA-Sequenz, die in den Vektor ein
gebaut werden kann, wird nur von der von der Größe
abhängigen Fähigkeit des resultierenden Vektors begrenzt,
in eine geeignete Wirtszelle übertragen zu werden, um
dort repliziert und transkribiert zu werden.
Vektoren, die zur Verwendung in anderen Mikro
organismen als E. coli geeignet sind, werden auch für
diese Erfindung in Betracht gezogen. Solche Vektoren
werden in Tabelle 1 beschrieben. Außerdem werden be
stimmte bevorzugte Vektoren unten erörtert.
1. Backman, K., Ptashne, M. und Gilbert, W. Proc.
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5. Hallewell, R. A. und Emtage, S. Gene 9, 27-47 (1980).
6. Brosius, J., Dull, T. J., Sleeter, D. D. und Noller, H. F. J. Mol. Biol. 148, 107-127 (1981).
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9. Schmeissner, U., McKenney, K., Rosenberg M. und Court, D. J. Mol. Biol. 17, 39-53 (1984).
10. Mott, J. E., Galloway, J. L. und Platt, T. EMBO J. 4, 1887-1891 (1985).
11. Koshland, D. und Botstein, D. Cell 20, 749-760 (1980).
12. Morva, N. R., Kakamura, K. und Inouye, M. J. Mol. Biol. 143, 317-328 (1980).
13. Surin, B. P., Jans, D. A., Fimmel, A. L., Shaw, D. C., Cox, G. B. und Rosenberg, H. J. Bacteriol. 157, 772-778 (1984).
14. Sutcliffe, J. G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 3737-3741 (1978).
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17. Yang, M., Galizzi, A., und Henner, D. Nuc. Acids Res. 11 (2), 237-248 (1983).
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23. Wong, S.-L., Pricee, C. W., Goldfarb, D. S., und Doi, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 1184-1188 (1984).
24. Sullivan, M. A., Yasbin, R. E., und Young, F. E. Gene 29, 21-46 (1984).
25. Vasantha, N., Thompson, L. D., Rhodes, C., Banner, C. Nagle, J., und Filula, D. J. Bact. 159(3), 811-819 (1984).
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27. Gray, G. L., McKeown, K. A., Jones, A. J. S., Seeburg, P. H. und Heyneker, H. L. Biotechnology, 161-165 (1984).
28. Lory, S., und Tai, P. C. Gene 22, 95-101 (1983).
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30. Wood, D. G., Hollinger, M. F., und Tindol, M. B. J. Bact. 145, 1448-1451 (1981).
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32. Hopper, J. E., und Rowe, L. S. J. Biol. Chem. 253, 7566-7569 (1978).
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34. Lutsdorf, L. und Megnet, R. Archs. Biochem. Biophys. 126, 933-944 (1968).
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37. Gerband, C. und Guerineau, M. Curr. Genet. 1, 219-228 (1980).
38. Hinnen, A., Hicks, J. B. und Fink, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 1929-1933 (1978).
39. Jabbar, M. A., Sivasubramanian, N. und Nayak, D. P. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 2019-2023 (1985).
2. de Boer, H. A., Comstock, L. J., und Vasser, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80, 21-25 (1983).
3. Shimatake, H. und Rosenberg, M. Nature 292, 128-132 (1981).
4. Derom, C., Gheysen, D. und Fiers, W. Gene 17, 45-54 (1982).
5. Hallewell, R. A. und Emtage, S. Gene 9, 27-47 (1980).
6. Brosius, J., Dull, T. J., Sleeter, D. D. und Noller, H. F. J. Mol. Biol. 148, 107-127 (1981).
7. Normanly, J., Ogden, R. C., Horvath, S. J. und Abelson, J. Nature 321, 213-219 (1986).
8. Belasco, J. G., Nilsson, G., von Gabain, A. und Cohen, S. N. Cell 46, 245-251 (1986).
9. Schmeissner, U., McKenney, K., Rosenberg M. und Court, D. J. Mol. Biol. 17, 39-53 (1984).
10. Mott, J. E., Galloway, J. L. und Platt, T. EMBO J. 4, 1887-1891 (1985).
11. Koshland, D. und Botstein, D. Cell 20, 749-760 (1980).
12. Morva, N. R., Kakamura, K. und Inouye, M. J. Mol. Biol. 143, 317-328 (1980).
13. Surin, B. P., Jans, D. A., Fimmel, A. L., Shaw, D. C., Cox, G. B. und Rosenberg, H. J. Bacteriol. 157, 772-778 (1984).
14. Sutcliffe, J. G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 3737-3741 (1978).
15. Peden, K. W. C. Gene 22, 277-280 (1983).
16. Alton, N. K. und Vapnek, D. Nature 282, 864-869 (1979).
17. Yang, M., Galizzi, A., und Henner, D. Nuc. Acids Res. 11 (2), 237-248 (1983).
18. Wong, S.-L., Price, C. W., Goldfarb, D. S., und Doi, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 1184-1188 (1984).
19. Wang, P.-Z., und Doi, R. H. J. Biol. Chem. 251, 8619-8625 (1984).
20. Lin, C.-K., Quinn, L. A. Rodriguez, R. L. J. Cell Biochem. Suppl. (93), p. 198 (1985).
21. Vasantha, N., Thompson, L. D., Rodes, C., Banner, C., Nagle, J., und Filpula, D. J. Bact. 159(3), 881-819 (1984).
22. Palva, I., Sarvas, M., Lehtovaara, P., Sibazkov, M., und Kaariainen, L. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79, 5582-5586 (1982).
23. Wong, S.-L., Pricee, C. W., Goldfarb, D. S., und Doi, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81, 1184-1188 (1984).
24. Sullivan, M. A., Yasbin, R. E., und Young, F. E. Gene 29, 21-46 (1984).
25. Vasantha, N., Thompson, L. D., Rhodes, C., Banner, C. Nagle, J., und Filula, D. J. Bact. 159(3), 811-819 (1984).
26. Yansura, D. G. und Henner, D. J. PNAS 81, 439-443 (1984).
27. Gray, G. L., McKeown, K. A., Jones, A. J. S., Seeburg, P. H. und Heyneker, H. L. Biotechnology, 161-165 (1984).
28. Lory, S., und Tai, P. C. Gene 22, 95-101 (1983).
29. Liu, P. V. J. Infect. Dis. 130 (Appl), 594-599 (1974).
30. Wood, D. G., Hollinger, M. F., und Tindol, M. B. J. Bact. 145, 1448-1451 (1981).
31. St. John, T. P. und Davis, R. W. J. Mol. Biol. 152, 285-315 (1981).
32. Hopper, J. E., und Rowe, L. S. J. Biol. Chem. 253, 7566-7569 (1978).
33. Denis, C. L., Ferguson, J. und Young, E. T. J. Biol. Chem. 258, 1165-1171 (1983).
34. Lutsdorf, L. und Megnet, R. Archs. Biochem. Biophys. 126, 933-944 (1968).
35. Meyhack, B., Bajwa, N., Rudolph, H. und Hinnen, A. EMBO. J. 6, 675-680 (1982).
36. Watson, M. E. Nucleic Acid Research 12, 5145-5164 (1984).
37. Gerband, C. und Guerineau, M. Curr. Genet. 1, 219-228 (1980).
38. Hinnen, A., Hicks, J. B. und Fink, G. R. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 1929-1933 (1978).
39. Jabbar, M. A., Sivasubramanian, N. und Nayak, D. P. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82, 2019-2023 (1985).
Mehrere Vektorplasmide, die sich in einer
Vielfalt von gram-negativen Bakterien replizieren, werden
für die Verwendung als Klonierungsvehikel in Wirten der
Gattung Pseudomonas bevorzugt. Bestimmte dieser Plasmide
werden von Tait, R.C., Close, T.J., Lundquist, R.C.,
Hagiya, M., Rodriguez, R.L. und Kado, C.I. in Biotech
nology, Mai, 1983, S. 269-275; Panopoulos, N.J. in
Genetic Engineering in the Plant Sciences, Praeger
Publishers, New York, New York, S. 163-185 (1981); und
Sakagucki, K. in Current Topics in Microbiology and
Immunology 96: 31-45 (1982) beschrieben, die alle hier
spezifisch durch Bezugnahme einbezogen werden.
Eine besonders bevorzugte Konstruktion würde das
Plasmid RSF1010 und Derivate davon einsetzen, wie von
Bagdasarian, M., Bagdasarian, M.M., Coleman, S. und
Timmis, K.N. in Plasmids of Medical, Environmental and
Commercial Importance, Timmis, K.N. und Puhler, A. Hrsg.
Elsevier/North Holland Biomedical Press (1979)
beschrieben und hier spezifisch durch Bezugnahme mit
einbezogen. RSF1010 hat die Vorteile, daß es ein relativ
kleines Plasmid mit einer hohen Anzahl von Kopien ist,
das leicht sowohl in E. coli als auch Pseudomonas-Arten
transformiert wird und dort stabil erhalten wird. In
diesem System würde bevorzugt das Tac-Expressionssystem
verwendet, wie es für Escherichia beschrieben ist, da es
scheint, daß der E. coli trp-Promotor von Pseudomonas
RNA-Polymerase leicht erkannt wird, wie von Sakagucki,
K. in Current Topics in Microbiology and Immunology
96: 31-45 (1982) und Gray, G.L., McKeown, K.A., Jones,
A.J.S., Seeburg, P.H. und Heyneker, H.L. in
Biotechnology, Feb. 1984, S.161-165 dargelegt, die beide
hier spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen werden.
Die Transkriptionsaktivität kann weiter maximiert werden,
indem der Austausch des Promotors durch z. B. ein E. coli
oder P. aeruginosa trp-Promotor vorausgesetzt wird.
Zusätzlich würde auch das lacI-Gen von E. coli mit ins
Plasmid eingebaut zum Zwecke der Regulation.
Die Translation kann bei allen Pseudomonas-
Proteinen mit dem Translationsstart gekoppelt sein und
ebenso in den Startpunkten für alle stark exprimierten
Proteine des zum Hervorrufen der intrazellulären Expres
sion des Inhibitors ausgewählten Typs.
In den Fällen, in denen in bezug auf die Restrik
tion negative Stämme einer als Wirt fungierenden
Pseudomonas-Art nicht zur Verfügung stehen, ist die
Effizienz der Transformation mit aus E. coli isolierten
Plasmidkonstrukten gering. Deshalb ist die Passage des
Pseudomonas-Klonierungsvektors durch einen r-m+-Stamm
einer anderen Art vor der Transformation des gewünschten
Wirts erwünscht, wie in Bagdasarian, M., et al., Plasmids
of Medical, Environmental and Commercial Importance, S.
411-422, Timmis and Puhler Hrsg., Elsevier/North Holland
Biomedical Press (1979) dargelegt und hier spezifisch
durch Bezugnahme mit einbezogen wird.
Überdies schließt ein bevorzugtes Expressions
system in Wirten der Gattung Bacillus die Verwendung des
Plasmids pUB110 als das Klonierungsvehikel mit ein. Wie
in anderen Wirt-Vektor-Systemen ist es in Bacillus
möglich, den CNTF der vorliegenden Erfindung entweder als
intrazelluläres oder als sekretiertes Protein zu
exprimieren. Die vorliegenden Ausführungsformen umfassen
beide Systeme. Shuttle-Vektoren, die sich sowohl in
Bacillus als auch E. coli replizieren, stehen zur
Konstruktion und zum Testen verschiedener Gene zur
Verfügung, wie von Dubnau, D., Gryczan, T., Contente, S.
und Shivakumar, A.G. in Genetic Engineering, Bd. 2,
Setlow und Hollander Hrsg., Plenum Press, New York, New
York, S. 115-131 (1980) beschrieben und hier spezifisch
durch Bezugnahme mit einbezogen. Zur Expression und
Sekretion des CNTF von B. subtilis wird die Signalsequenz
von alpha-Amylase bevorzugt an die für das Protein
kodierende Region angekoppelt. Zur Synthese von intrazel
lulärem CNTF wird die transportierbare DNA-Sequenz über
die Translation an die Ribosomenbindungsstelle der alpha-
Amylase-Leader-Sequenz gekoppelt.
Die Transkription dieser beiden Konstrukte wird
vorzugsweise vom alpha-Amylasepromotor oder einem Derivat
davon gesteuert. Dieses Derivat enthält die Erkennungs
sequenz des nativen alpha-Amylasepromotors für die RNA-
Polymerase, beinhaltet aber auch die lac-Operatorregion.
Es wurde gezeigt, daß ähnliche aus dem Penicillinasegen
promotor und dem lac-Operator konstruierte Hybridpromoto
ren in Bacillus-Wirten in einer regulierbaren Weise
funktionieren, wie von Yansura, D.G. und Henner in
Genetics and Biotechnology of Bacilli, Ganesan, A.T. und
Hoch, J.A. Hrsg., Academic Press, S. 249-263 (1984)
dargelegt und durch Bezugnahme spezifisch mit einbezogen.
Das lacI-Gen von E. coli würde ebenfalls zum Zwecke der
Regulation in das Plasmid mit eingebaut werden.
Eine bevorzugte Konstruktion zur Expression in
Clostridium besteht in Plasmid pJU12, beschrieben bei
Squires, C.H. et al., in J. Bacteriol. 159: 465-471 (1984)
und hier spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen,
transformiert in C. perfringens nach der Methode von
Heefner, D.L. et al., wie in J. Bacteriol. 159: 460-464
(1984) beschrieben und hier spezifisch durch Bezugnahme
mit einbezogen. Die Transkription wird durch den Promotor
des Gens für Tetracyclinresistenz gesteuert. Die Trans
lation ist mit der Shine-Dalgarno-Sequenz eben dieses tetr-
Gens in einer strikt analogen Weise zu der Vorgehens
weise, die oben in bezug auf für die Verwendung in
anderen Wirten geeignete Vektoren umrissen ist,
gekoppelt.
Das Erhalten von in Hefe eingeführter Fremd-DNA
kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, wie
beschrieben bei Botstein, D. und Davis, R.W. in The
Molecular Biology of the Yeast Saccharomyces, Cold Spring
Harbor Laboratory, Strather, Jones and Broach Hrsg.,
S.607-636 (1982), und hier spezifisch durch Bezugnahme
mit einbezogen. Ein bevorzugtes Expressionssystem zur
Verwendung mit Wirtsorganismen der Gattung Saccharomyces
beherbergt das CNTF-Gen auf dem 2-Mikron-Plasmid. Die
Vorteile des 2-Mikron-Rings schließen eine relativ hohe
Anzahl an Kopien und Stabilität bei Einführen in cir′-
Stämme ein. Diese Vektoren beinhalten vorzugsweise den
Origin der Replikation und mindestens einen Antibiotika-
Resistenzmarker aus pBR322, um die Replikation und
Selektion in E. coli zu erlauben. Außerdem weist das
Plasmid bevorzugt die Zwei-Mikron-Sequenz und das Hefe-
LEU2-Gen auf, die denselben Zwecken in LEU2-Hefemangel
mutanten dienen.
Falls in Betracht gezogen wird, den rekombinanten
CNTF letztlich in Hefe zu exprimieren, wird der Klonie
rungsvektor vorzugsweise zunächst in Escherichia coli
übertragen, wo man den Vektor sich replizieren lassen
würde und aus dem der Vektor nach der Amplifikation
gewonnen und aufgereinigt würde. Der Vektor würde dann
für die endgültige Expression des CNTF in die Hefe
übertragen.
Die für CNTF kodierende cDNA oder genomische DNA
dient als das Gen zur Expression von CNTF in Säuger
zellen. Es sollte eine Sequenz aufweisen, die effizient
Ribosomen bindet, wie die von Kozak in Nucleic Acids
Research 15: 8125-8132 (1987) beschriebene, hier spezi
fisch durch Bezugnahme mit einbezogen. Das DNA-Restrik
tionsfragment, die für CNTF kodierende DNA-Sequenz
trägt, kann in einen Expressionsvektor eingefügt werden,
der einen Transkriptionspromotor und einen Transkription
senhancer aufweist, wie beschrieben von Guarente, L. in
Cell 52: 303-305 (1988) und Kadonaga, J.T. et al., in Cell
51: 1079-1090 (1987), die beide hier spezifisch durch
Bezugnahme mit einbezogen sind. Der Promotor kann wie im
Plasmid pMSG (Pharmacia Cat. Nr. 27450601) regulierbar
sein, falls die konstitutive Expression des Inhibitors
dem Zellwachstum schadet. Der Vektor sollte ein vollstän
diges Polyadenylierungssignal aufweisen, wie von Ausubel,
F.M. et al. in Current Protocols in Molecular Biology,
Wiley (1987) beschrieben und hier spezifisch durch
Bezugnahme mit einbezogen, so daß die von diesem Vektor
transkribierte mRNA richtig prozessiert wird. Schließlich
hat der Vektor einen Replikationsorigin und mindestens
einen Antibiotika-Resistenzmarker aus pBR322, um die
Replikation und Selektion in E. coli zu erlauben.
Zur Selektion einer stabilen CNTF produzierenden
Zellinie kann der Expressionsvektor das Gen für einen
selektionierbaren Marker tragen, wie einen Drogen
resistenzmarker, oder ein komplementäres Gen für eine
Zellinie mit einem Mangel tragen, wie ein Dihydrofolat
reduktase(dhfr)-Gen zum Transformieren einer dhfr-
Zellinie, wie, von Ausubel et al., siehe oben
beschrieben. Alternativ kann ein getrenntes Plasmid, das
den selektionierbaren Marker trägt, mit dem Expressions
vektor kotransformiert werden.
Der so erhaltene Vektor wird in eine geeignete
Wirtszelle übertragen. Diese Wirtszellen können Mikro
organismen oder Säugerzellen sein.
Es wird angenommen, daß jeder Mikroorganismus mit
der Fähigkeit, exogene DNA aufzunehmen und diese Gene und
zugehörige funktionelle Elemente zu exprimieren, gewählt
werden kann. Nachdem ein Wirtsorganismus ausgewählt
wurde, wird der Vektor mit dem Durchschnittsfachmann
bekannten Methoden in den Wirtsorganismus übertragen.
Beispiele solcher Methoden können in Advanced Bacterial
Genetics von R.W. Davis et al., Cold Spring Harbor Press,
Cold Spring Harbor, New York, (1980), gefunden werden,
welches hier spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen
ist. In einer Ausführungsform findet die Transformation
vorzugsweise bei niedrigen Temperaturen statt, da eine
Temperaturregulierung als Mittel zur Regulierung der
Genexpression über die Verwendung von funktionellen
Elementen wie oben dargelegt in Betracht gezogen wird. In
einer anderen Ausführungsform, falls osmotische Regula
toren in den Vektor eingefügt worden sind, ist eine
Regulierung der Salzkonzentrationen während der
Transformation erforderlich, um eine angemessene
Kontrolle der Fremdgene zu gewährleisten.
Der Wirtsmikroorganismus ist vorzugsweise fakul
tativ anaerob oder aerob. Bestimmte Wirte, die für diese
Methode bevorzugt verwendet werden können, schließen
Hefen und Bakterien ein. Spezielle Hefen schließen jene
der Gattung Saccharomyces, und insbesondere Saccharomyces
cerevisiae ein. Spezielle Bakterien schließen diejenigen
der Gattung Bacillus, Escherichia und Pseudomonas,
insbesondere Bacillus subtilis und Escherichia coli ein.
Weitere Wirtszellen sind oben in Tabelle I aufgelistet.
Der Vektor kann in Säugerzellen in Kultur mit
verschiedenen Methoden wie Calciumphosphat/DNA-Kopräzipi
tation, Elektroporierung oder Protoplastenfusion ein
geführt werden. Kopräzipitation mit Calciumphosphat wie
von Ausubel et al., siehe oben, beschrieben, wird als
Methode bevorzugt.
Es gibt viele stabile Zelltypen, die transfor
mierbar sind und die die DNA-Sequenz transkribieren,
prozessieren und translatieren und CNTF-Protein
produzieren können. Zelltypen können jedoch in bezug auf
Glykosilierung von Proteinen und die post-translationale
Modifikation von Aminosäureresten, falls vorhanden,
variieren. Die idealen Zelltypen sind also solche, die
einen mit dem natürlichen Molekül identischen rekombi
nanten CNTF produzieren.
Die Wirtszellen werden unter für die Expression
von CNTF geeigneten Bedingungen kultiviert. Diese Bedin
gungen sind im allgemeinen spezifisch für die Wirtszelle
und können vom Durchschnittsfachmann im Hinblick auf die
veröffentlichte Literatur bezüglich der Wachstumsbedin
gungen für solche Zellen und die hier enthaltenen Lehren
leicht bestimmt werden. Zum Beispiel enthält Bergey′s
Manual of Determinative Bacteriology, 8. Ausgabe,
Williams & Wilkins Company, Baltimore, Maryland, das hier
spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen ist, Informa
tionen über die Bedingungen zur Bakterienkultur. Ähnliche
Informationen über Hefe- bzw. Säugerzellkulturen können
Pollack, R. Mammalian Cell Culture, Cold Spring Harbor
Laboratories (1975), das hier spezifisch durch Bezugnahme
mit einbezogen ist, entnommen werden.
Alle Bedingungen, die zur Regulation der Expres
sion der DNA-Sequenz nötig sind, abhängig von jeglichem
funktionellen Element, das in den Vektor eingefügt wurde
oder in ihm vorhanden ist, wären während der Transforma
tions- und Kulturschritte in Kraft. In einer Ausführungs
form werden die Zellen bis zu einer hohen Dichte in der
Gegenwart von geeigneten regulatorischen Bedingungen
gezüchtet, die die Expression der DNA-Sequenz inhibieren.
Dann, wenn man sich der optimalen Zelldichte nähert,
werden die Umweltbedingungen zu den zur Expression der
DNA-Sequenz geeigneten verändert. Es wird also in
Betracht gezogen, daß die Produktion von CNTF in einer
Zeitspanne anschließend an das Wachstum der Wirtszellen
fast bis zur optimalen Dichte stattfindet und daß das
Ergebnis einige Zeit nach der Einführung der zu seiner
Expression nötigen regulatorischen Bedingungen geerntet
wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung wird der rekombinante CNTF nach der Expression in
einer Wirtszelle oder einem Wirtsorganismus aufgereinigt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der rekombi
nante CNTF nach der Expression in einem Mikroorganismus,
insbesondere E. coli, aufgereinigt. In einer bevorzugten
Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung liegt CNTF
nach der Gewinnung aus den bakteriellen Kulturen in
seiner biologisch aktiven Form vor. In einer alternativen
bevorzugten Ausführungsform läßt man den CNTF in einem
bestimmten Schritt während des Aufreinigungsvorgangs sich
wieder falten, um seine aktive Struktur anzunehmen.
Zur Aufreinigung des rekombinanten Proteins wird
vorzugsweise eine beliebige Kombination der folgenden
Schritte verwendet: Anionenaustauschchromatographie
(Mono-Q, Mono-S und/oder DEAE-Sepharose), Gelfiltrations
chromatographie (Superose), Chromatofocussing (Mono-P)
und hydrophobe Chromatographie (Octyl- und/oder Phenyl-
Sepharose).
Es sei klargestellt, daß ein Durchschnittsfach
mann im Hinblick auf die hier enthaltenen Lehren die
Fähigkeit zur Anwendung der Lehren der vorliegenden
Erfindung auf ein spezifisches Problem oder eine spezi
fische Umwelt hat.
Die folgenden Beispiele dienen dazu, bestimmte
bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
zu erläutern und schränken die beanspruchte Erfindung
nicht ein. Alle in diesen Beispielen angegebenen Litera
turstellen sind hier spezifisch durch Bezugnahme mit
einbezogen.
Ischiasnerven erwachsener Kaninchen wurden von
Pel-Freez Biologicals, Rogers, Arkansas erhalten. Ultra
reines Ammoniumsulfat wurde von Schwartz/Mann Biotech,
Cleveland, Ohio erworben. Phenylmethylsulfonylfluorid
(PMSF), epsilon-Aminocapronsäure, Benzamidin, Pepstatin,
Dithiothreit (DTT), poly-L-Ornithin (P3655) und 3-[4,5-
Dimethylthiazol-2-yl]-2,5-diphenyl-tetrazolbromid (MTT)
wurden von Sigma Chemical Co., St. Louis, Missouri,
erhalten. Mono-P-FPLC-Säulen zum Chromatofocussing wurden
von Pharmacia, Inc., Piscataway, New Jersey, erhalten.
C8-HPLC-Säulen für Reverse-Phase-Chromatographie wurden
von Synchrom, Inc., Lafayette, Indiana, erhalten.
Acetonitril wurde von J.T. Baker Chemical Co., Phillips
burg, New Jersey, erworben. Trifluoressigsäure wurde von
Pierce Chemicals, Rockford, Illinois erhalten. Endo
proteasen Asp-N und Lys-C wurden von Boehringer Mannheim
Biochemicals, Indianapolis, Indiana, erhalten. Foetales
Kälberserum wurde von Hyclone Laboratories, Logan, Utah,
erworben. Kulturmedium und Salzlösungen wurden von Irvine
Scientific, Santa Ana, California, erhalten. Kulturscha
len wurden Costar, Cambridge, Massachusetts, erhalten.
Pathogenfreie fruchtbare Eier von Gebrauchsgrad mit
Hühnerembryonen wurden von Spafas, Roanoake, Illinois,
erhalten.
Kulturen aus primären Ziliärganglien von Hühner
embryonen wurden wie bereits beschrieben hergestellt
(Collins, 1978, Develop. Biol. 65: 50; Manthorpe et al.,
1986, Develop. Brain Res. 25: 191). Im kurzen wurden
Ziliärganglien aus fruchtbaren, pathogenfreien Hühner
eiern entfernt, die in einer Feuchtatmosphäre 9-10 Tage
bei 38°C inkubiert worden waren. Die Ganglien wurden
chemisch getrennt, indem sie zunächst Hanks′ Balanced
Salt Solution ohne zweiwertige Kationen, die 10 mM HEPES-
Puffer, pH 7,2, enthielt, 10 min bei 37°C und dann einer
Lösung aus 0,125% Bactotrypsin 1 : 250 (Difco, Detroit,
Michigan) in Hanks′ Balanced Salt Solution, die wie oben
modifiziert worden war, 12 min bei 37°C ausgesetzt
wurden. Die Trypsinbehandlung wurde durch Zugabe von
fötalem Kälberserum bei einer Endkonzentration von 10%
gestoppt.
Nach dieser Behandlung wurden die Ganglien in
eine Lösung übertragen, die Dulbecco′s Modified Eagle
Medium mit einem hohen Glukosegehalt ohne Hydrogen
carbonat mit 10% fötalem Kälberserum und 10 mM HEPES,
pH 7,2, enthielt, übertragen und mechanisch durch un
gefähr 10maliges Zerreiben durch eine Pasteurpipette aus
Glas getrennt, deren Öffnung mit einer Flamme poliert und
auf solch einen Durchmesser verengt wurde, daß es
2 Sekunden dauerte, die Pipette zu füllen.
Die getrennten Ganglien wurden dann in Gewebs
kulturschalen mit 100 mm Durchmesser (40 getrennte
Ganglien pro Schale) drei Stunden in Kulturmedium (Dul
becco′s Modified Eagle Medium ergänzt durch 10% fötales
Kälberserum, 4 mM Glutamin, 60 mg/l Penicillin-G, 25 mM
HEPES, pH 7,2) ausplattiert. Diese vorbereitende Ausplat
tieren wurde durchgeführt, um nicht neuronale Zellen, die
an der Schale haften, von Nervenzellen zu trennen, die
nicht an der Schale haften. Nach drei Stunden wurden die
nicht adhärenten Nervenzellen durch Zentrifugation
geerntet, im Kulturmedium resuspendiert und mit 50 µl pro
Well (Vertiefung) auf eine 96-Well Mikrotiter-Gewebskulturplatte mit
halber Oberfläche bei einer Dichte 1500 Nervenzellen pro
Well ausgebracht. Die Mikrotiterwells waren vorher einer
1 mg/ml Lösung aus poly-L-Ornithin in 10 mM Natriumborat,
pH 8,4, über Nacht ausgesetzt gewesen, mit destilliertem
Wasser gewaschen und an der Luft getrocknet worden.
Zehn µl einer Verdünnungsreihe der auf neuro
trophe Aktivität zu untersuchenden Probe wurden zu jedem
Well gegeben und die Schalen wurden 20 Stunden bei 37°C
in einer Feuchtatmosphäre mit 7,5% CO₂ inkubiert. Nach
18 Stunden wurden 15 µl pro Well einer 1,5 mg/ml Lösung
aus dem Tetrazolfarbstoff MTT in Dulbecco′s Modified
Eagle Medium mit einem hohen Glukosegehalt ohne Hydrogen
carbonat mit 10 mM HEPES, pH 7,2, zugegeben und die
Kulturen für 4 Stunden in den 37°C warmen Brutschrank
zurückgestellt. Dann wurden 75 µl einer Lösung aus 6,7 ml
12 M HCl pro Liter Isopropanol zugegeben und der Inhalt
jedes Wells 30mal trituriert, um die Zellen aufzu
schließen und den Farbstoff zu suspendieren. Die Ab
sorption bei 570 nm wurde unter Verwendung eines automa
tischen Mikrotiterplattenmeßgeräts (Dynatech, Chantilly,
Virginia) für jeden Well in bezug auf seinen Referenzwert
bei 690 nm bestimmt. Die Absorption der Wells, die kein
neurotrophes Mittel erhalten hatten (Negativkontrollen),
wurde von der Absorption der Wells mit Proben abgezogen.
Die resultierende Absorption ist der Anzahl an lebenden
Zellen in jedem Well proportional, die als diejenigen
Nervenzellen definiert sind, die den Farbstoff reduzieren
können. Die Anzahl der Trophic Units (trophischen
Einheiten) an neurotropher Aktivität wurde als
Reziprokwert der Verdünnung definiert, die 50% maximales
Überleben der Nervenzellen ergab. Die Konzentration an
trophischer Aktivität in Trophic Units pro ml wurde durch
Teilen der gesamten Trophic Units durch das Volumen des
Assays (60 µl) erhalten. Die spezifische Aktivität wurde
durch Teilen der Anzahl an Trophic Units durch die in
der Probe vorhandene Proteinmenge bestimmt.
Am Ende jedes der folgenden Schritte wurde das
Präparat entweder sofort weiterverarbeitet oder bei -70°C
bis zu einer Woche bis zur Verwendung aufbewahrt.
Einhundert Gramm (Naßgewicht) Kaninchenischias
nerv (circa 300 Nerven) wurde aufgetaut und in einem
Polytron-Rotorhomogenisator (Kinematica, Schweiz)
1 Minute in 10 Volumen (W/V) Wasser mit 10 mM EDTA, 1 mM
epsilon-Aminocapronsäure, 1 mM Benzamidin und 0,1 mM PMSF
pulverisiert und 30 Minuten bei 4°C und 140 000 xg
zentrifugiert. Der Überstand wurde durch Glaswolle
gefiltert, um schwimmendes Lipid zu entfernen.
Die unten erwähnten Zentrifugationsschritte
wurden 20 Minuten lang bei 17 000 xg und alle Schritte bei
4°C ausgeführt, falls nichts anderes angegeben ist. Der
Rohextrakt wurde zentrifugiert. Der Überstand wurde auf
pH 3,6 mit 5N HCl angesäuert und der resultierende
Niederschlag wurde abzentrifugiert. Der Überstand wurde
mit 1N NaOH auf pH 6,3 titriert und der resultierende
Niederschlag wurde wiederum abzentrifugiert. Zum obigen
Überstand wurde gesättigte Ammoniumsulfatlösung zu
30%iger Sättigung gegeben und der Niederschlag wurde
abzentrifugiert. Weitere Zugabe von Ammoniumsulfat zum
Überstand bis zu 60%iger Sättigung resultierte im Nieder
schlag einer Proteinfraktion, die den größten Teil der
SN-CNTF-Aktivität enthielt. Der Niederschlag wurde in
20 mM Natrium, pH 6,7, mit 1 mM EDTA, 0,1 mM PMSF und
0,1 µM Pepstatin gelöst, so daß eine Proteinkonzentration
von 8-13 mg/ml erhalten wurde.
Das obige Präparat wurde über Nacht gegen ein
500mal größeres Volumen von 10 mM Natriumphosphat, pH 6,7,
unter einem Pufferwechsel dialysiert und bei 140 000 xg
30 Minuten lang zentrifugiert. Der Überstand wurde durch
einen Nylonfilter mit einem Porendurchmesser von 0,22 µm
gegeben und 3mal mit einem Einspritzvolumen von jeweils
2 ml auf eine Mono-P-FPLC-Säule (Volumen des Gelbetts
4 ml) für Chromatofocussing aufgetragen, die mit 25 mM
bis-Tris-HCl-Puffer, pH 5,8, äquilibriert war. Die Säule
wurde mit demselben Puffer gewaschen, bis die Absorption
bei 280 nm des ablaufenden Puffers zur Basislinie zurück
gekehrt war. Die Probe wurde dann mit Polypuffer, pH 4,0
(1 : 10 Verdünnung von PB74 von Pharmacia) chromato
graphiert.
Die Säulenfraktionen wurden gesammelt und auf pH
und CNTF-Aktivität untersucht. Abb. 1 zeigt die
Ergebnisse der Chromatographie auf Mono-P. Das Profil der
eluierten Proteine ist als die optische Dichte (O.D.) bei
280 nm aufgetragen. Darüber sind die Graphen des pH und
der SN-CNTF-Aktivität, die in jeder Fraktion gemessen
wurden, aufgetragen. Die mit einem Balken gekennzeich
neten Fraktionen mit der höchsten SN-CNTF-Aktivität
(circa pH 5) wurden vereinigt und mit fester Ammoniumsul
fat bis zu einer 95%igen Sättigung versetzt und das
Pellet wurde durch Zentrifugation gesammelt, in gesättig
ter Ammoniumsulfatlösung resuspendiert und wiederum
zentrifugiert, um den Polypuffer zu entfernen. Der
Niederschlag wurde in ausreichend 10 mM Natriumphosphat
puffer, pH 6,7, gelöst, so daß eine Proteinendkonzen
tration von 3-5 mg/ml erhalten wurde (als die "fokus
sierte Fraktion" bezeichnet). Typischerweise wurde
1 Liter des ursprünglichen Rohextrakts in 8 verschiedenen
Läufen auf der Mono-P-Säule verarbeitet.
Die fokussierten Fraktionen aus mehreren Läufen
über die Mono-P-Säule wurden vereinigt und gegen ein
100mal größeres Volumen von 10 mM Natriumphosphatpuffer,
pH 6,7, 8 Stunden lang unter einem Pufferwechsel dialy
siert und dann auf einem 15%igen reduzierenden SDS-
Polyacrylamidgel für waagerechte Elektrophorese gemäß der
Methode von Laemmli, 1970, laufengelassen. Jedes Trenngel
war 0,3 cm dick, 14 cm hoch und 11,5 cm breit. 5,5 mg
Protein wurde auf jedes Gel aufgetragen.
Die Elektrophorese wurde bei 15°C und 40 mA/Gel
durchgeführt, bis der vorgefärbte 20 kD-Molekular
gewichtsstandard eben den unteren Rand des Trenngels
erreichte.
Um die Krümmung der einzelnen Proteinbanden über
die Breite des waagerechten Gels aufzudecken, wurde auf
das Gel ein Blatt Nitrozellulose (in Rollen, mit einer
Porengröße von 0,45 µm, erhalten von Millipore
Corporation, Bedford, Massachusetts), das vorher mit
Wasser angefeuchtet worden war, 2 Blätter vorher an
gefeuchtetes und 2 Blätter trockenes Chromatographie
papier (3 MM Chr erhalten von Whatman, Hillsboro, Oregon)
und eine Glasplatte gelegt, auf die eine 500 ml Glas
flasche als Gewicht gestellt wurde. Nach 30-45 Minuten
wurden die Umrisse des Gels auf das Nitrozellulosepapier
mit einem wasserunlöslichen Stift kopiert. Das Papier
wurde 3mal mit 10 mM Tris-HCl-Puffer, pH 8,0, mit 0,15
[?] NaCl und 0,3% Detergens NP-40 gewaschen und dann
15-30 Minuten mit einer 1 : 1000 Verdünnung von Kohinuor
Rapidograph Ink (erhältlich in Schreibwarenläden) im
obigen Puffer gefärbt.
Das Originalgel wurde auf eine Glasplatte gelegt
und mit seinem Umriß an das gefärbte Nitrozellulosepapier
unter dem Glas angelegt. Der Bereich des Gels, der Mole
kulargewichten zwischen 22-27 kD entsprach, wurde durch
Vergleich mit den vorgefärbten Molekulargewichtsstandards
(BRL, Bethesda, MD), die in schmalen Bahnen an beiden
Enden jedes Gels laufengelassen worden waren, lokali
siert. Dieser Bereich wurde über die Breite des Gels in
sieben 2,5 mm breite parallele Streifen geschnitten,
wobei die durch das gefärbte Nitrozellulosepapier auf
gedeckte Krümmung der Banden verwendet wurde. Jeder
einzelne Gelstreifen wurde in kleinere Stücke (2,5×2 mm)
geschnitten und die Proteine wurden elektrophoretisch
6 Stunden in einer 1 : 1 Verdünnung von dem Laufpuffer nach
Laemmli mit einer elektrophoretischen Anreicherungsanlage
(ISCO, Lincoln, Nebraska) eluiert. Die eluierten Proteine
wurden in einem Volumen von 0,2 ml gesammelt. In Abb.2 ist die Verteilung der neurotrophen Aktivität im
Eluat aus jedem der sieben Streifen (mit a-g nach ab
nehmendem Molekulargewicht) aufgetragen. Die Fraktion mit
der höchsten Aktivität (Streifen d) wurde mit Reverse-
Phase-HPLC weiter aufgereinigt.
Zum Eluat aus dem Gel wurden Dithiothreit (DTT)
und 10%ige Trifluoressigsäure (TFA) bis zur Endkonzentra
tion von 2% bzw. 0,3% zugegeben. Die Probe wurde durch
einen 0,22 µm Nylonfilter gefiltert, auf eine C8-HPLC-
Säule für Reverse-Phase-Chromatographie aufgetragen und
mit einem H₂O/0,1% TFA : Acetonitril/0,1% TFA-Gradienten
eluiert. Die Fraktionen wurden in 5 µl 0,4%iges Detergens
Tween 20 enthaltenden, mit Silikon behandelten Reagenz
gläsern gesammelt. Aliquots jeder Fraktion wurden auf den
Gehalt an neurotropher Aktivität hin untersucht. Die
Proteinkonzentration ist als Absorption bei 215 nm gezeigt
und die Verteilung der neurotrophen Aktivität ist darüber
aufgetragen. Die Fraktionen mit der höchsten SN-CNTF-
Aktivität (Fraktionen 37-40, Abb. 3) wurden für die in
Beispiel 2 beschriebene Sequenzierung gesammelt. In einer
getrennten Zubereitung wurden auch die Fraktionen, die
der höchsten CNTF-Aktivität benachbart waren und die
diese einschlossen, entsprechend Fraktionen 36-44 in
Abb. 3, mit silbergefärbter reduzierender SDS-PAGE
analysiert (Abb. 4).
Es wurden auch zwei zusätzliche Chromatographie
schritte ausgeführt. Diese Schritte bestätigten die
Reinheit des obigen CNTF-Präparats.
In den beiden zusätzlichen Chromatographie
schritten wird das Prinzip der hydrophoben Chromato
graphie (HIC) verwendet. Der erste HIC-Schritt ist ein
nach Schritt 2 (pH- und Ammoniumsulfatauftrennung)
eingeschobener gewöhnlicher Säulenchromatographieprozeß.
Das nach der Ammoniumsulfatfällung gelöste Material wurde
weiter mit 10 mM Natriumphosphatpuffer, pH 6,7 (Puffer B),
weiterverdünnt, bis die Ionenstärke (mit einem Leitfähig
keitsmesser gemessen) der von Puffer B mit 0.3 M Ammo
niumsulfat und 5% Isopropanol (Puffer A) gleich war. Dann
wurde Isopropanol bis zu einer Endkonzentration von 5% zu
der verdünnten Probe gegeben und die Mischung wurde auf
eine mit Puffer A äquilibrierte Phenyl-Sepharose-CL4B-
Säule (Pharmacia, Inc., Piscataway, New Jersey) auf
getragen. Es wurden nicht mehr als 3 mg Testprotein pro
ml Säulenbettvolumen aufgetragen. Üblicherweise ergab
1 Liter Ischiasnervrohextrakt 50 ml wieder aufgelöstes
Ammoniumsulfatpellet, das dann auf 70-100 ml, wie oben,
verdünnt wurde und auf eine 110 ml Phenyl-Sepharosesäule
aufgetragen wurde. Die Säule wurde schrittweise eluiert,
wobei mit einem 3fachen Gelbettvolumen an Puffer A
begonnen wurde, gefolgt von einem 3fachen Gelbettvolumen
an Puffer B, gefolgt von einem 2fachen Gelbettvolumen an
Puffer B mit 50% Ethylenglykol (Puffer C), und dann mit
einem 5fachen Gelbettvolumen an Wasser gewaschen wurde.
Das eluierte Material wurde in 18-ml-Fraktionen
gesammelt.
Abb. 7 zeigt die Ergebnisse eines solchen
Chromatographielaufs. Das Profil der eluierten Proteine
wurde ununterbrochen bei O.D. 280 (durchgezogene Linie)
überwacht. Über dem O.D.-Verlauf ist das Profil der
eluierten SN-CNTF-Bioaktivität in jeder Fraktion auf
getragen (x-verbindende Linie), wie sie in dem auf dem
Überlebensassay von Ziliärganglien basierenden, der in
der ursprünglichen Patentanmeldung beschrieben ist,
gemessen wurde. SN-CNTF-Bioaktivität wurde aus der Säule
während der Eluation mit Puffer C erhalten. Die Säulen
fraktionen, die den größten Anteil an Bioaktivität (in
Abb. 7 mit einem Balken gezeigt) enthielten, wurden
vereinigt und durch Dialyse unter Druck mit einer Amicon-
YM-10-Membran (Amicon Division, W.R. Grace & Co.,
Danvers, MA) auf ungefähr 1/10 des ursprünglichen
Volumens eingeengt, was typischerweise in einer Pro
teinendkonzentration von 2,5-3,0 mg/ml resultierte. Das
Konzentrat wurde insgesamt 6 h lang unter 3fachem Wechsel
gegen ein 55mal größeres Volumen von B dialysiert. Das
dialysierte Material wurde durch einen Acrodiscfilter mit
einem Porendurchmesser von 0,2 µm (Gelman Sciences, Inc.,
Ann Arbor, MI) gegeben, durch mehrfaches Einspritzen von
jeweils 2 ml auf eine Mono-P-Säule zum Chromatofocussing
aufgetragen, wie in der ursprünglichen Patentanmeldung
beschrieben.
Ohne diesen HIC-Säulenschritt benötigte 1 Liter
Ischiasnervrohextrakt 8 getrennte Läufe auf der Mono-P-
Säule zum Chromatofocussing, wie in der ursprünglichen
Patentanmeldung beschrieben, wegen der begrenzten Pro
teinauftragskapazität der Säule. Mit der Einführung des
HIC-Säulen-Schritts konnte 1 Liter Rohextrakt in einem
einzigen Chromatofocussing-Lauf verarbeitet werden.
Der zweite HIC-Schritt wurde nach dem ursprüngli
chen Schritt 3 (Chromatofocussing auf Mono-P) einge
schoben. Zu jedem 1 ml des dem Chromatofocussing unter
zogenen Materials (bei 3-5 mg/ml Protein) wurden 2 ml
50 mM Phosphatpuffer, pH 6,7, mit 15 M Ammoniumsulfat
(Puffer D) gegeben. Die Mischung wurde dann durch ein
Acrodiscfilter mit einem Porendurchmesser von 0,2 µm
gegeben und durch mehrfaches Einspritzen von jeweils 2 ml
auf eine Alkyl-Superose-HR10/10-FPLC-Säule (Pharmacia)
aufgetragen, die mit Puffer D äquilibriert war. Die Säule
wurde mit Puffer D gewaschen, bis die Absorption des
Ablaufs bei O.D. 280 zur Basislinie zurückgekehrt war.
Die Säule wurde dann mit einem linearen Gradienten über
60 ml eluiert, der von Puffer D in Puffer E (50 mM Phos
phatpuffer, pH 6,7) überging, und 1-ml-Fraktionen wurden
gesammelt.
Abb. 8 erläutert die Ergebnisse eines
solchen FPLC-Laufs mit einer HIC-Säule. Die durchgezogene
Linie stellt das bei O.D. 280 gemessene Profil des
eluierten Proteins dar. Darüber ist ein Graph der SN-
CNTF-Bioaktivität in jeder Gradientenfraktion aufge
tragen. Die Bioaktivität enthaltenden Fraktionen (in
Abb. 8 mit einem Balken gezeigt) wurden vereinigt
und in einem Centricon-10 Anreicherungsapparat (Amicon)
auf 0,5 ml eingeengt. Die Probe wurde durch Zugabe von
2 ml Puffer B zum oberen Reservoir verdünnt und durch
Zentrifugation erneut auf ein Endvolumen von 0,5 ml
eingeengt. Der Verdünnungs- bzw. Wiedereinengungsschritt
wurde noch 2mal wiederholt und die endgültige konzen
trierte Probe wurde auf einem präparativen reduzierenden
SDS-Gel für waagerechte Elektrophorese mit 15% Poly
acrylamid wie oben beschrieben laufengelassen, außer daß
eine vorhergehende Dialyse nicht notwendig war.
In Abb. 9 werden der endgültige Aufreini
gungsschritt auf Reverse-Phase-HPLC in dem ursprünglichen
Aufreinigungsvorgang (oberes Feld) und in dem Aufreini
gungsvorgang nach dem Einfügen der beiden HIC-Schritte
(unteres Feld) verglichen. In jedem Feld ist das Profil
der eluierten Proteine (durchgezogene Linie bei O.D. 280)
und die darüber aufgetragene SN-CNTF-Bioaktivität (x-verbindende
Linie) gezeigt. Aus der Abbildung ist offen
sichtlich, daß in der Reverse-Phase-HPLC unterzogenen
Probe in dem neuen Aufreinigungsvorgang wesentlich
weniger verunreinigendes Protein vorhanden ist. Es ist
bedeutsam, anzumerken, daß die spezifische Aktivität des
mit dem neuen Vorgang hergestellten CNTF innerhalb des
experimentellen Fehlers mit der spezifischen Aktivität
des mit dem vorhergehenden Vorgang hergestellten CNTF
identisch ist (Tabelle 1), was zeigt, daß der durch den
oben beschriebenen ursprünglichen Vorgang hergestellte
CNTF bis zur Homogenität aufgereinigt war. Der Vorteil
des neuen Aufreinigungsvorganges ist, daß 8 Liter Aus
gangsmaterial nun so bequem wie 1 Liter mit dem ursprüng
lichen Vorgang verarbeitet werden können.
Die Fraktionen mit der höchsten SN-CNTF-Aktivität
(Nr. 37-40, Abb. 3) wurden vereinigt und auf 50 µl in
einer Verdampfungszentrifuge unter Vakuum eingeengt. Die
eingeengte Probe enthielt 0,14% Tween 20. Sie wurde mit
1%igem Ammoniumhydrogencarbonat auf ein Endvolumen von
350 µl verdünnt und mit Endoprotease Asp-N oder Endopro
tease Lys-C über Nacht bei 37°C behandelt. Die Mischung
wurde auf ungefähr 50-100 µl in einer Verdampfungszentri
fuge unter Vakuum eingeengt und mit einer 1 ml-Proben
schleife auf eine Aguapore RP-300 C8-Säule für Reverse-
Phase-HPLC mit dünner Bohrung (Brownlee Labs),
2,1×220 mm, aufgetragen und mit einem
H₂O/0,1% TFA : Acetonitril/0,1% TFA-Gradienten eluiert.
Peptidhaltige Fraktionen wurden von Hand in Eppendor
fröhrchen, basierend auf der Absorption bei 215 nm,
gesammelt. Abb. 5 zeigt das Profil der eluierten
Peptide nach Verdau mit Endoprotease Asp-N, wie über die
Absorption bei 215 nm bestimmt. Abb. 6 zeigt das
Profil der eluierten Peptide nach Verdau mit Endoprotease
Lys-C, gefolgt von Reduktion und Carboxymethylierung. Die
Aminosäuresequenz der hervorstehenden Peptide wurde unter
Verwendung eines Applied Biosystems Gasphaseprotein
sequenators bestimmt.
Zusätzliche Aminosäuresequenz wurde mit den
Spaltenden Enzymen Chymotrypsin und Endoprotease Glu-C
(Boehringer Mannheim Biochemicals, Indianapolis, IN)
erhalten. Diese zusätzliche Proteinsequenz erlaubte es,
einige der oben erwähnten Aminosäuresequenzen in größere
Peptide aus überlappenden Aminosäureabschnitten zusammen
zusetzen. Die neuen Aminosäuresequenzen und diejenigen,
die mit den vorhergehenden Sequenzen verbunden wurden,
sind unten angegeben:
Antikörper, die mit aufgereinigtem Kaninchen-SN-
CNTF reagieren, werden zum Durchmustern von Expressions
bibliotheken nützlich sein, um das Gen, das für Kanin
chen-SN-CNTF kodiert, zu erhalten. Zusätzlich werden
Antikörper, die seine biologische Aktivität neutralisie
ren, in gesunden Tieren verwendet werden, um die biolo
gische Rolle dieses neurotrophen Faktors zu bestimmen.
Zur Herstellung solcher Antikörper werden mit
einem automatischen Proteinsynthesizer von Applied
Biosystems synthetische Peptide synthetisiert, die
Bereichen aus der Sequenz von SN-CNTF entsprechen. Solche
synthetischen Peptide werden kovalent an das Trägerpro
tein Keyhole Limpet Haemocyanin gebunden. Das konjugierte
Peptid wird in Meerschweinchen in komplettem Freundschem
Adjuvan injiziert, wobei nach 3 und 6 Wochen in unkom
plettem Adjuvans "geboostert" wird. Jedem Meerschweinchen
werden Serumproben entnommen werden und in einem Western-
Blot gegen aufgereinigten SN-CNTF verwendet werden, um zu
bestimmen, ob Antikörper im Serum mit dem aufgereinigten
Protein reagiert. Im Western-Blot-Assay positive Seren
werden weiter auf ihre Fähigkeit, die neurotrophe
Aktivität in dem zur Aufreinigung verwendeten Bioassay zu
neutralisieren, getestet. Seren, die entweder in dem
Western-Blot-Assay oder in dem Neutralisierungsassay
positiv sind, werden wie folgt weiter aufgereinigt:
(1) die Seren werden mit dem Trägerprotein Keyhole Limpet
Haemocyanin absorbiert, um gegen dieses Protein gerich
tete Antikörper zu entfernen, dann werden die Seren
erneut in den obigen Assays getestet; (2) die IgG-Anti
körperfraktion wird aus dem Serum mit Standardmethoden
aufgereinigt und erneut in den obigen Assays getestet.
Diese beiden Schritte werden zu einem polyklonalen
Antikörper führen, der rein genug ist, um zum Durch
mustern von Expressionsbibliotheken verwendet zu werden,
um die Messenger-RNA und das Gen für SN-CNTF zu
klonieren.
In Kaninchen wurden Antikörper gegen ein synthe
tisches Peptid "A" erzeugt, das einem Teil der Amino
säuresequenz des in Beispiel 2 angegebenen Kaninchen-SN-
CNTF (E-S-Y-V-K-H-Q-G-L-N-K-N) entspricht. Die Methoden
sind weiter unten in diesem Beispiel im Detail angegeben.
Affinitätsaufgereinigte Antikörper gegen synthetisches
Peptid A (Anti-Peptid-A-Antikörper) wurden hergestellt,
indem Antiserum immunisierter Kaninchen über eine
Affinitätssäule mit kovalent gebundenem synthetischem
Peptid A laufengelassen wurde und dann die gebundenen
Antikörper eluiert wurden. Das nicht fraktionierte
Immunantiserum ergab einen Titer von ca. 10⁵ in einem
ELISA mit Peptid A-beschichteten Wells; es wurde in einer
Endverdünnung von 1 : 50 zur Western-Blot-Analyse ver
wendet. Der wie oben beschrieben hergestellte affini
tätsaufgereinigte Anti-Peptid A-Antikörper wurde in der
Western-Blot-Analyse mit einer Endkonzentration von
80 µg/ml verwendet.
Es wurde durch Western-Blot-Analyse von reduzie
render SDS-Polyacrylamidgel-Elektrophorese (SDS-PAGE) von
aufgereinigtem CNTF gezeigt, daß sowohl das Anti-
Peptid-A-Antiserum und die affinitätsaufgereinigten
Antikörper mit aufgereinigtem Kaninchen-SN-CNTF in
Wechselwirkung treten. Serum aus dem gleichen Kaninchen
von vor der Immunisierung trat unter diesen Bedingungen
nicht mit SN-CNTF in Wechselwirkung. Aliquots der Peak
fraktion von CNTF aus dem letzten Reverse-Phase-HPLC-
Aufreinigungsschritt (Fraktion Nr. 46, Abb. 9, Feld B)
wurden in zwei verschiedenen Bahnen in reduzierender SDS-
PAGE laufengelassen. Benachbart jeder Bahn mit aufgerei
nigtem CNTF war eine Bahn, die Molekulargewichtsmarker
proteine enthielt. Das Gel wurde in zwei Teile zerschnit
ten, von denen jeder eine Bahn mit aufgereinigtem CNTF
und eine benachbarte Bahn mit Markerproteinen enthielt.
Eines der Stücke wurde silbergefärbt, um die Proteine zu
lokalisieren (Bio-Rad Laboratories, Richmond, CA), das
andere wurde mit Western-Blot-Analyse (Towbin, et al.,
1979, Proc. Natl. Acac. Sci. U.S.A. 76: 4350) auf Pro
teine untersucht, die mit den affinitätsaufgereinigten
Anti-Peptid-A-Antikörpern reagieren.
Das linke Feld mit Bahnen in Abb. 10 zeigt,
daß die Peakfraktion des mit Reverse-Phase-Chromato
graphie aufgereinigten CNTF zwei nahe beieinanderliegende
Proteinbanden enthält, die in reduzierender SDS-PAGE bei
ungefähr 25 000 Daltons zu finden sind und ungefähr
500 Daltons voneinander entfernt liegen. Wenn silber
gefärbte Gele mit aufgereinigtem CNTF überladen werden,
ist es oft nicht möglich, die beiden Banden wie in Abb. 4
aufzulösen.
Das rechte Feld mit Bahnen in Abb. 10 zeigt,
daß alle beide dieser Banden erkannt werden und mit
affinitätsaufgereinigten Anti-Peptid-A-Antikörpern
gefärbt werden. Dieses Erkennen ist spezifisch, da die
irrelevanten Markerproteine in der äußersten linken Bahn
des rechten Paars nicht von den Anti-Peptid-A-Antikörpern
erkannt werden, obwohl sie in einer ebenso hohen Konzen
tration vorhanden sind, wie in den silbergefärbten Bahnen
auf der linken Seite gezeigt wird (Abb. 10). Das Serum
aus demselben Kaninchen von vor der Immunisierung erkennt
die beiden Banden an aufgereinigtem CNTF ebenfalls nicht.
Diese Ergebnisse weisen darauf hin, daß es mindestens
zwei verschiedene Formen von CNTF gibt, deren Molekular
gewicht sich bei reduzierender SDS-PAGE um
ca. 500 Daltons unterscheidet.
Um Anti-Peptid-A-Antikörper herzustellen, wurde
synthetisches Peptid A mit Keyhole Limpet Haemocyanin
(KLH) konjugiert, um seine Antigenität zu verstärken. Zur
Konjugation wurden 1 mg Peptid A und 1 mg KLH
(Calbiochem, La Jolla, CA) in 50% Glycerin in 0,5 ml PBS
(20 mM Natriumphosphatpuffer, pH 7,4, mit 0,15 M NaCl)
gelöst. 10%iger Glutaraldehyd wurde tropfenweise unter
Mischen bis zu einer Endkonzentration von 1% zugegeben
und die Reaktionsmischung wurde über Nacht unter Mischen
bei Raumtemperatur stehengelassen und dann auf 5 ml mit
PBS verdünnt. Die Konjugationsmischung wurde 1 : 2 mit
komplettem Freundschen Adjuvans emulgiert und subkutan an
mehreren dorsalen Stellen in zwei New Zealand White
Rabbits mit ca. 100 µg Peptid A pro Kaninchen injiziert.
Drei Wochen später wurde jedes Kaninchen mit 50 µg
konjugiertem Peptid A in unkomplettem Freundschen Adju
vans "geboostert". Danach wurden ähnliche Boosterinjek
tionen in 2wöchigen Abständen gegeben, bis das Antiserum
in einem ELISA (Tainer, et al., 1984 Nature 312: 127)
unter Verwendung von mit Peptid A beschichteten Wells
einen Titer von mindestens 100 000 ergab. 5 Wochen nach
der ersten Injektion und danach zweiwöchentlich wurden
Seren aus der Ohrvene entnommenem Blut hergestellt. Die
Seren wurden bei -70°C gelagert.
Zur Herstellung einer Peptid-Affinitätssäule
wurde Peptid A kovalent an eine Chromatographiesäulen
matrix wie folgt gebunden: Zu 8 mg in 0,4 ml PBS mit 4 M
Guanidinhydrochlorid gelöstem Peptid A wurden 4,5 ml
0,1 M NaHCO₃, pH 8,0, und 0,5 M NaCl gegeben. Ein Gramm
gefriergetrocknete aktivierte CH-Sepharose 4B (Pharmacia)
wurde gewaschen und in 200 ml 1 mM HCl quellen gelassen
und sofort in die Peptid-A-Lösung gegeben. Die Mischung
wurde über Nacht bei 4°C geschwenkt. Dann wurde das Gel
in einer klinischen Zentrifuge sedimentiert und der
Überstand zur Bestimmung der Menge an Peptid A, die an
die Matrix gekoppelt wurde, aufgehoben. Fünfzehn ml 0,1 M
Tris-Puffer, pH 8,0, wurden zu dem Gelpellet gegeben und
bei Raumtemperatur 2 h lang inkubiert, um Kopplungs
gruppen auf der Gelmatrix, die nicht reagiert hatten, zu
blockieren. Das Gel wurde dann in eine Säule gepackt
(Bett 3 ml) und dreimal mit der folgenden Abfolge von
Puffern gewaschen: (1) das 10fache Volumen des Gelbetts
an 0,1 M Acetatpuffer, pH 4,0, mit 0,5 M NaCl; (2) 0,1 M
Tris-Puffer, pH 8,0, mit 0,5 M NaCl. Schließlich wurde
die Säule mit PBS mit 0,02% Natriumazid äquilibriert. Der
Unterschied in der Konzentration an freien Aminogruppen
wurde mit Fluorescamin (Chen, et al., 1978, Arch.
Biochem. Biophys, 189: 241; Nowicki, 1979, Anal. Letters
12: 1019) in der ursprünglichen Peptid-A-Lösung und in dem
Überstand nach der Konjugation bestimmt. Diese Analyse
zeigte, daß 92-95% des Peptids nicht mehr in der Lösung
waren und mit der Sepharosegelmatrix konjugiert wurden.
Vor der Affinitätsaufreinigung des Anti-Peptid-
A-Antikörpers wurden 8 ml Serum von immunisierten Kanin
chen über Nacht gegen 2 Liter PBS dialysiert. Die Peptid-
A-Sepharosesäule wurde nacheinander mit den 10fachen
Gelbettvolumen der folgenden Lösungen gewaschen: 0,1 M
Glycin-HCl, pH 2,5; PBS; 0,1 M Triethylamin, pH 11,5; und
dann PBS. Das dialysierte Serum wurde dreimal durch die
Säule laufen gelassen, um eine vollständige Bindung der
Anti-Peptid-A-Antikörper zu gewährleisten. Die Säule
wurde mit dem 20fachen Gelbettvolumen an PBS gewaschen
und dann nacheinander mit jeweils dem 4fachen Gelbett
volumen der folgenden Lösungen eluiert: 0,1 M Glycin-HCl,
pH 2,5; PBS; 0,1 M Triethylamin, pH 11,5; und dann PBS.
Ein ml-Fraktionen wurden gesammelt. Die Eluate aus den
Waschschritten mit Glycin und Triethylamin wurden sofort
mit 1 M Tris, pH 9 bzw. 7, neutralisiert, und Aliquots
wurden mit einem ELISA unter Verwendung von mit Peptid A
beschichteten Wells auf Anti-Peptid-A-Antikörper unter
sucht. Die Fraktionen mit dem höchsten Titer (typischer
weise in 3 Gelbettvolumen am Anfang der Eluation mit
Glycin bzw. Triethylamin) wurden vereinigt und gegen PBS
dialysiert. Nachdem Partikel durch kurze Zentrifugation
entfernt worden waren, wurde der Überstand mit affini
tätsaufgereinigtem Anti-Peptid-A-Antikörper bei -70°C
aufbewahrt.
Das endgültige Ziel der im folgenden beschriebe
nen Arbeit ist es, das humane Gen für SN-CNTF zu klonie
ren und zu exprimieren, um zur Verwendung in humanen
pharmazeutischen Zubereitungen geeignetes Material
herzustellen. Da es sich bei den erhaltenen Peptid
sequenzen um solche für Kaninchen-SN-CNTF handelt und die
Kaninchen- bzw. Humansequenzen nicht identisch sein
könnten, ist es sinnvoll, zunächst über Hybridisierung
mit synthetischen Oligonukleotiden, die auf der Protein
sequenz basieren, Klone des Kaninchengens zu gewinnen und
die Kaninchenklone als Hybridisierungssonden beim Durch
mustern nach dem humanen Gen einzusetzen.
Sowohl die genomische als auch Messenger-RNA
(mRNA)-Sequenzen, die für Kaninchen- und humanen SN-CNTF
kodieren, werden gewonnen. Die mRNA-Sequenz wird für die
Expression des Proteins von Nutzen sein, während die
genomische Sequenz für das Verständnis der Struktur und
der Regulation des Gens für SN-CNTF von essentieller
Bedeutung sein wird. Um diese Sequenzen zu erhalten,
werden genomische Bibliotheken sowohl vom Kaninchen als
auch vom Menschen und cDNA-Bibliotheken sowohl vom
Kaninchen als auch vom Menschen auf aus Ischiasnerven
isolierte mRNA durchgemustert. Während dieses Vorgangs,
um das der Sequenz von Kaninchen- oder humanem SN-CNTF
entsprechende Gen zu erhalten, kann man auch auf struk
turell nahe verwandte Gene testen, die zusätzliche Mit
glieder dieser Familie von neurotrophen Faktoren dar
stellen könnten.
Zur Isolierung der für SN-CNTF kodierenden
genanischen Kaninchensequenzen wird eine genomische
Kaninchenbibliothek (Clontech) auf den Bakterienstamm
E. coli nm538 aufgebracht und es werden ungefähr
1 000 000 rekombinante Klone durchgemustert. Bereiche der
Proteinsequenz von Kaninchen-SN-CNTF, die von der ge
ringsten Anzahl an Codons repräsentiert werden können,
werden revers-translatiert und entsprechende degenerierte
Oligonukleotidsonden synthetisiert. Die Kaninchenoligo
nukleotide werden mit Kinase nach dem Standardprotokoll
von Maniatis, et al. (1982, Molecular Cloning, A Labora
tory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory) markiert. Die
DNA-Kinase wird von US Biochemical Corp. und das mit
Gammastrahlung markierte ATP wird von ICN erhalten. Die
Oligonukleotide werden bis zu einer spezifischen Ak
tivität von mindestens 1 000 000 cmp pro Picomol
markiert.
Auf das Ausbringen der genomischen Bibliothek hin
werden circa 1 Million Plaques auf Duplikate von Nitro
cellulosefiltern übertragen. Die Filter werden dann nach
den Methoden von Maniatis et al. (1982, a.a.O.) weiter
verarbeitet und über Nacht mit radioaktiv markierter
Oligonukleotidsonde hybridisiert. Der Hybridisierungs
cocktail wird u. a. 6× SSCP, 2× Denhardt′s, 0,05% Natrium
pyrophosphat, 1 mM ETDA, 0,1% SDS, 100 µg Hefe-tRNA
(Sigma), bei pH 8,0 enthalten. Die Hybridisierungs
temperatur wird einige Grade unter der berechneten Tm des
Oligonukleotids liegen. Klone, die mit mehreren, auf
verschiedenen Bereichen der Proteinsequenz basierenden
Sonden hybridisieren, werden über Plaques aufgereinigt
und die Hybridisierungsbereiche werden mit der Dideoxy
methode (Sanger, et al., 1977, Proc. Natl. Acad. Sci.
74: 5463) unter Verwendung von Sequenase (US Biochemicals
Corp.) sequenziert, um diejenigen Klone zu identi
fizieren, die für die SN-CNTF-Proteinsequenz kodieren.
Zelluläre Gesamt-RNA wird aus Kaninchen- und
humanen Ischiasnerven erhalten. Das Gewebe wird in einer
Guanidinthiocyanat/beta-Mercaptoethanol-Lösung homogeni
siert und die RNA wird durch Sedimentation in einem
Caesiumchloridgradienten aufgereinigt (Glison, et al.,
1974, Biochemistry 13: 2633). Es wird für polyadenylierte
RNA durch Chromatographie auf Oligo(dT)zellulose selek
tioniert (Avid und Leder, 1972, Proc. Natl. Acad. Sci.
69: 408). Quantitative Analyse der RNA im Hybridisierungs
blot wird mit "Antisense"-Oligonukleotidsonden durchge
führt, um das Vorherrschen von SN-CNTF-Sequenzen in jedem
RNA-Präparat abzuschätzen und dadurch die Anzahl der
unabhängigen Klone abzuschätzen, die man zum Durchmustern
benötigen würde, um mit mindestens 99%iger Wahrschein
lichkeit CNTF-Klone zu erhalten. Eine ausreichende Menge
an doppelsträngiger komplementärer DNA wird, wie von Gubler
und Hoffman, 1983, Gene 25: 263 beschrieben, synthetisiert
und in den Lambda-gem2-Vektor (Promega Biotech) nach
Palazzolo und Meyerowitz, 1987, Gene 52: 197 eingefügt.
Für Kaninchen-SN-CNTF kodierende Klone werden
durch Hybridisierung von rekombinanten Phagenplaques, wie
oben beschrieben, identifiziert. Die Identität der Klone
wird durch Bestimmung der Nukleotidsequenzen verifiziert,
um zu bestimmen, in wieweit sie der gesamten bekannten
Proteinsequenz entsprechen. Durchmustern der humanen
Ischiasnerv-cDNA-Sonden (Feinberg und Vogelstein 49078 00070 552 001000280000000200012000285914896700040 0002004090006 00004 48959, 1983,
Anal. Biochem. 132: 6), was eine verläßlichere Vorgehens
weise zum Nachweis von Kreuzhybridisierung zwischen
verschiedenen Arten ist als die Verwendung der kleineren
Oligonukleotide, die zum Durchmustern der Kaninchen-cDNA-
Bibliotheken verwendet wurden.
Die Polymerasekettenreaktion (PCR) (Saiki,
et al., 1988, Science 239: 487) wurde zum Amplifizieren
von DNA-Fragmenten verwendet, die Kaninchen-CNTF-Amino
säuresequenzen entsprechen. Solche DNA-Fragmente wurden
aus genomischer humaner und Kaninchen-DNA und aus Kanin
chenischiasnerv- und sympathischer Ganglion-cDNA ampli
fiziert. Von den amplifizierten DNA-Fragmenten wurden
Subklone hergestellt und die Fragmente wurden mit Stan
dardmethoden sequenziert (Maniatis, et al., 1982, Mole
cular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor,
New York).
Die mit PCR erhaltenen DNA-Fragmente wurden auch
als Sonden zum Durchmustern einer Kaninchenischiasnerv-
cDNA-Bibliothek und einer humanen genomischen DNA-Biblio
thek verwendet. Ein positiver Kaninchen-cDNA-Klon und
positive humane genomische Klone wurden aufgereinigt und
teilweise sequenziert. Die Sequenz des der kodierenden
(entspricht IELRNA) Sequenz für Kaninchen- oder humanem CNTF
entsprechenden offenen Leserahmens bestätigte die Sequenz
der DNA-Fragmente des kodierenden Bereichs, der mit PCR
erhalten wurde. Die erhaltenen kodierenden Sequenzen für
Kaninchen- und humanen CNTF sind in Abb. 11 bzw. 12
angegeben.
Teile der aus Kaninchen-SN-CNTF erhaltenen Amino
säuresequenz wurden revers in die degenerierten Oligonu
kleotide Nr. 1, 13, 7 und 12 und ihre Komplementärnukleo
tide Nr. 3, 14, 8 und 17 translatiert. Die Aminosäure
sequenz (ganz oben) und der Ort und die Numerierung der
entsprechenden degenerierten Sense- und Antisense-Oligo
nukleotide (unterhalb) ist unten angegeben:
Die Nukleotidsequenz der Sense-Version jedes der degene
rierten Oligonukleotide ist unten angegeben (N entspricht
hier einem beliebigen Nukleotid):
Getrennte Polymerasekettenreaktionen wurden mit
genomischer DNA entweder vom Menschen oder vom Kaninchen
als Matrize und den Oligonukleotiden Nr. 1 und 8 oder
Nr. 1 und 17 als Primern durchgeführt, um die entspre
chenden Bereiche der humanen bzw. Kaninchen-CNTF-Gene zu
amplifizieren. Southern Blots der Reaktionsprodukte (mit
radioaktiv markiertem Oligonukleotid Nr. 13 als Sonde)
zeigten, daß markierte Banden mit einer Größe von ca.
66 Basenpaaren (Nr. 1 und 8) und ca. 366 Basenpaaren
(Nr. 1 und 17) existieren.
Die gleichen, oben beschriebenen PCR-Reaktionen
wurden mit aus Kaninchenischiasnerv oder sympathischer
Kaninchenganglion-mRNA hergestellter cDNA durchgeführt.
RNA wurde aus Kaninchenischiasnerven oder sympathischen
Ganglien hergestellt und durch eine Oligo-dT-Säule laufen
gelassen, um für Messenger-RNA (mRNA), wie oben
beschrieben, zu selektionieren. Komplementäre DNA (cDNA)
wurde mit reverser Transkriptase unter Verwendung der
mRNA als Matrize und Oligo-dT als Primer hergestellt. Bei
der Durchführung von PCR mit einer der cDNAs als Matrize
und einem der Oligonukleotide Nr. 1 und 8 oder Nr. 1
und 17 als Primer wurden Fragmente amplifiziert, die die
gleiche Sequenz wie jene hatten, die aus der genomischen
Kaninchen-DNA amplifiziert worden waren (Abb. 11).
Dies zeigt, daß in dem für Protein kodierenden Bereich
des CNTF-Gens zwischen Oligonukleotiden Nr. 1 und 17
keine intervenierenden Sequenzen (Introns) vorhanden
sind.
Eine weitere Strategie wurde verwendet, um mehr
der für Kaninchen-CNTF kodierenden (entspricht Messenger-
RNA) Sequenz zu erhalten: Doppelsträngige cDNA wurde
unter Verwendung von Kaninchenischiasnerv-mRNA als
Matrize und einem Oligo-dT/Not I-Linker-Adapter als
Primer hergestellt. Anschließend wurde ein EcoRI/XmnI-
Linker-Adapter (5′-AATTCGAACCCCTTCG-3′) an das 5′-Ende
der doppelstrangigen cDNA durch Ligieren der stumpfen
Enden (Maniatis, et al., a.a.O.) angefügt. Die Polymera
sekettenreaktion wurde unter Verwendung dieser cDNA als
Matrize und den Oligonukleotiden Nr. 8 und EcoRI/XmnI-
Linker-Adapter als Primer durchgeführt. Ein Southern Blot
der Reaktionsprodukte (mit radioaktiv markiertem Oligo
nukleotid Nr. 13 als Sonde) zeigte, daß eine markierte
Bande mit einer Größe von ungefähr 200 Basenpaaren
vorhanden ist.
Um cDNA-Klone für Kaninchen-CNTF zu erhalten,
wurde eine cDNA-Bibliothek auf Poly(A)⁺mRNA aus Kaninchen
ischiasnerv mit den oben beschriebenen Methoden herge
stellt, außer daß ein Lambda-gt10-Vektor (Stratagen)
anstelle von Lambda-gem2 verwendet wurde. Ungefähr 4×10⁶
Plaques dieser Bibliothek wurden unter Verwendung einer
Sonde durchgemustert, die durch willkürliches Markieren
eines M13-Subklons eines PCR-Fragments hergestellt worden
war, das aus sympathischer Kaninchenganglion-cDNA als
Matrize und Oligos Nr. 8 und EcoRI/XmnI-Linker-Adapter
als Primer (siehe oben) erhalten worden war. Das einzige
primär positive Ergebnis war ein über dreifaches Durch
mustern gereinigter Plaque. Auf Verdau mit EcoRI ergab
die DNA aus diesem Klon drei Fragmente zusätzlich zu den
Lambda-Armen: ca. 2,0, 1,5 und 0,6 kb lang. Durch
Southern-Blot-Analyse wurde gezeigt, daß das 1,5 kb-
Fragment mit anderen, oben erwähnten, für CNTF spezi
fischen Oligonukleotiden und PCR-Fragmenten hybridisiert.
Die DNA-Sequenz dieses 1,5 kb-cDNA-Fragments bestätigte,
daß es die gesamte kodierende Sequenz für Kaninchen-CNTF
enthielt (Abb. 11).
Um genomische DNA-Klone für humanen CNTF zu
erhalten, wurden ungefähr 3×10⁶ Plaques einer humanen
genomischen DNA-Bibliothek mit dem Vektor Lambda EMBL3
mit einer Probe durchgemustert, die durch willkürliches
Markieren eines M13-Subklons eines PCR-Fragments herge
stellt worden war, das aus humaner genomischer DNA als
Matrize und Oligos Nr. 1 und Nr. 17 als Primer (siehe
oben) erhalten worden war. Sechs der primär positiven
Klone wurden über Plaques durch anschließendes Durch
mustern aufgereinigt, und es wurde gefunden, daß diese
mit zusätzlichen für CNTF spezifischen Oligonukleotiden
und PCR-Fragmenten hybridisieren. Aus einem 0,6 kb langen
Bam HI-Restriktionsfragment aus einem der mit Oligo
Nr. 13 hybridisierenden Klone wurden Subklone in mit
Bam HI geschnittenem M13mp19 hergestellt und das Fragment
wurde sequenziert.
Die DNA-Sequenzen der Fragmente, die durch PCR
aus Kaninchenmaterial aus dem Kaninchen-cDNA-Klon erhal
ten wurden, wurden auf der Basis von Bereichen mit
überlappender Sequenz zusammengesetzt zur Klonierungs-
(entspricht mRNA)sequenz für Kaninchen-SN-CNTF, die in
Abb. 11 dargestellt ist. Die DNA-Sequenzen der Fragmente,
die durch PCR aus humaner genomischer DNA und aus humanen
genomischen Klonen erhalten worden waren, wurden auf der
Basis von Bereichen mit überlappender Sequenz zu der
kodierenden Sequenz für humanen SN-CNTF zusammengesetzt,
die in Abb. 12 dargestellt ist. Die Kaninchen- und
humanen Nukleinsäuresequenzen für CNTF sind zu ca. 89%
identisch (Abb. 12), was darauf hinweist, daß die
Kaninchen- und humanen Sequenzen aus für CNTF kodierenden
homologen Genen stammen. Wie in Abb. 11 gezeigt ist,
werden Teile der Nukleinsäuresequenzen für Kaninchen-CNTF
durch die Aminosäuresequenzen, die aus aufgereinigtem SN-
CNTF erhalten wurden und in früheren Beispielen erwähnt
wurden, bestätigt.
Die Polymerasekettenreaktion wurde mit den oben
beschriebenen Matrizen und Primern ausgeführt. Das Schema
für die Reaktionen war wie folgt: Denaturierungszyklus,
1 min bei 95°C; Verschmelzungszyklus, 1,5 min bei 40°C;
und Verlängerungszyklus, 4 min bei 72°C. Die Reaktion
wurde 30 Zyklen lang durchgeführt. Die Reaktionsprodukte
wurden Elektrophorese auf 2%igen Agarosegelen unterworfen
und auf Zeta-Bind-Membranen (BioRad, Richmond, CA) zum
Southern Blot übertragen. Um die amplifizierten Anteile
der für CNTF kodierenden Sequenz zu identifizieren, wurde
in den Southern Blots ein radioaktiv markiertes Oligonu
kleotid Nr. 13 verwendet, von dem von der CNTF-Protein
sequenz bekannt war, daß es zwischen den Oligonukleoti
den, die in der Reaktion als Primer verwendet worden
waren, liegt. Die nach dem Southern Blot erhaltenen
markierten Banden wurden aus den Originalgelen ausge
schnitten und zum Klonieren durch Auffüllen der Enden mit
dem Klenow-Fragment der DNA-Polymerase (New England
Biolabs, Beverly, MA) in der Gegenwart aller vier dNTPs
und durch Behandlung der DNA mit T4-Polynukleotidkinase
(US Biochemical Corp., Cleveland, OH) und ATP vorbe
reitet. Aus den geeigneten DNA-Stücken wurden dann
Subklone in mit SmaI-geschnittenem M13mp10 Vektor herge
stellt (dephosphoryliert; erhältlich von Amersham Corp.,
Arlington Heights, IL). Die das Fragment von Interesse
enthaltenden rekombinanten Phagen wurden mit der Vor
gehensweise zum Durchmustern nach Benton & Davis (1977,
Science 196: 180) unter Verwendung des radioaktiv markier
ten Oligonukleotids Nr. 13 als Sonde identifiziert. Diese
rekombinanten Klone wurden angezüchtet, um genügende
Mengen an einzelsträngiger DNA zur Sequenzierung zu
erhalten und wurden dann mit der Dideoxymethode sequen
ziert (Sanger, et al., a.a.O.).
Die Hybridisierungsbedingungen bei langen, will
kürlich markierten DNA-Sonden waren 5× SSCP,
2× Denhardt′s, 2 mM EDTA, 0,05% Natriumpyrophosphat,
0,1% Natriumdodecylsulfat (SDS), 250 µg/ml Heringssperma-
DNA (unspezifischer Konkurrent), pH 8,0. Die Hybridisie
rung wurde bei 65°C durchgeführt und die Blots bzw.
Filter wurden bei 65°C in 0,1× SSCP und 0,1% SDS gewa
schen. Die Hybridisierungsbedingungen für kürzere Oligo
nukleotidsonden waren 6× SSCP, 2× Denhardt′s, 2 mM EDTA,
0,05% Natriumpyrophosphat, 0,1% SDS, 100 µg/ml Hefe-tRNA
(unspezifischer Konkurrent), pH 8,0. Die Temperatur der
Hybridisierung und die Bedingungen für das Waschen der
Blots und der Filter wurden individuell an den GC-Gehalt
des jeweiligen Oligonukleotids angepaßt (Maniatis et al.,
a.a.O.).
Die folgenden Schritte sind für die Expression
von SN-CNTF in tierischen Zellen erforderlich:
- a. Konstruktion eines Expressionsvektors;
- b. Auswahl einer Wirtszellinie;
- c. Einführung des Expressionsvektors in Wirtszellen; und
- d. Manipulation der rekombinanten Wirtszel len, um das Expressionsniveau von SN-CNTF zu erhöhen.
(a) SN-CNTF Expressionsvektoren, die für die
Verwendung in tierischen Zellen konstruiert wurden,
können mehreren Typen angehören, einschließlich Kon
strukte mit starker konstitutiver Expression, Konstrukte
mit induzierbaren Genen und auch solche Vektoren, die zur
Expression in bestimmten Zelltypen konstruiert wurden. In
allen Fällen werden Promotoren und andere genregulierende
Regionen wie Enhancer (gegebenenfalls induzierbar) und
Polyadenylierungssignale an der geeigneten Stelle in
bezug auf die cDNA-Sequenzen in Vektoren auf Plasmidbasis
plaziert. Es folgen zwei Beispiele solcher Konstrukte:
(1) Ein Konstrukt mit einem starken konstitutiven Promo
torbereich sollte unter Verwendung der genetischen
Kontrollsignale des Simian Virus 40 (SV40) in einer
Anordnung hergestellt werden, wie sie in dem von Gorman
et al. in Mol. Cel. Biol. 2: 1044-1051, 1982, was hier
spezifisch durch Bezugnahme mit einbezogen ist, beschrie
benen Plasmid pSV2CAT zu finden ist. Dieses Plasmid
sollte in einer solchen Weise manipuliert werden, daß die
für Chloramphenicolacetyltransferase (CAT) kodierenden
Sequenzen durch die SN-CNTF-cDNA unter Verwendung von
molekularbiologischen Standardmethoden (Maniatis et al.,
siehe oben) ersetzt werden. (2) Ein induzierbares Genkon
strukt sollte unter Verwendung des Plasmids PMK herge
stellt werden, das den Promotorbereich für Maus-Metal
lothionein (MT-1) enthält (Brinster et al., Cell
27: 228-231, 1981). Dieses Plasmid kann als Ausgangs
material verwendet werden und sollte so manipuliert
werden, daß man ein mit Metall induzierbares Genkonstrukt
erhält.
(b) Eine Anzahl von tierischen Zellinien sollte
für die Expression von SN-CNTF unter Verwendung der oben
beschriebenen Vektoren verwendet werden, um aktives
Protein zu produzieren. Zwei potentielle Zellinien, die
in bezug auf ihre Fähigkeit, die Expression von Fremd
genen zu fördern, gut charakterisiert wurden, sind Maus-
Ltk⁻-Zellen und Chinese Hamster Ovary (CHO)-dhfr⁻-Zellen,
wobei jedoch die Expression von SN-CNTF nicht auf diese
Zellinien beschränkt ist.
Tierische Zellinien, die außer den oben erwähnten
zur Expression verwendet werden können, schließen die
Affennierenzelle COS-7, die zur vorübergehenden Expres
sion von Nutzen ist, und die humane embryonale Nieren
zelle 293 mit ein.
(c) Vektoren-DNA sollte in diese Zellinien unter
Verwendung einer Anzahl von Genübertragungsmethoden
eingeführt werden. Die hier eingesetzte Methode verwendet
u. a. die Calciumphosphat-DNA-Fällungsmethode, die von
S.L. Graham und A.S. van der Eb (Virology 52: 456-467,
1973) beschrieben wurde und bei der der Expressionsvektor
für SN-CNTF zusammen mit einem zweiten Expressionsvektor,
der einen selektionierbaren Marker kodiert, ausgefällt
wird. Im Falle der Transfektion von Ltk⁻-Zellen ist der
selektionierbare Marker ein Thymidinkinasegen und die
Selektion findet wie bei Wigler et al. in Gell
16: L777-785, 1979 beschrieben statt, und im Fall von
CHO-dhfr⁻- Zellen ist der selektionierbare Marker Dihydro
folatreduktase (DHFR), dessen Selektion, wie bei Ringold
et al. in J. Mol. Appl. Genet. 1: 165-175, 1981
beschrieben, stattfindet.
(d) Zellen, die die SN-CNTF-Genkonstrukte ex
primieren, sollten dann unter Bedingungen gezüchtet
werden, die das Niveau der SN-CNTF-Produktion erhöhen.
Zellen, die die Konstrukte mit Metallothionein-Promotor
tragen, können nun in der Gegenwart von Schwermetallen
wie Cadmium gezüchtet werden, was zu einer 5fach erhöhten
Verwendung des MT-1-Promotors führen wird (Mayo et al.,
Cell 29: 99-108), was anschließend zu einem vergleichbaren
Anstieg des SN-CNTF-Proteinniveaus führt. Zellen, die SN-
CNTF-Expressionsvektoren (basierend entweder auf SV40
oder MT-1) zusammen mit einem DHFR-Expressionsvektor
enthalten, können dem von Ringold et al. in J. Mol. Appl.
Genet. 1: 165-175, 1981 beschriebenen Genamplifikations
protokoll unter Verwendung von Methotrexat, einem kompe
titiven Antagonisten von DHFR, unterzogen werden. Dies
führt zu mehr Kopien der in den Zellen vorhandenen DHFR-
Gene und gleichzeitig zu vermehrten Kopien der SN-CNTF-
Gene, was seinerseits dazu führen kann, daß von den
Zellen mehr SN-CNTF-Protein produziert wird.
Ein zusätzlicher Expressionsvektor, pCMVXVPL2,
wurde zur vorübergehenden Expression der für Kaninchen-
CNTF kodierenden Sequenz in COS-7-Zellen verwendet.
Dieser Plasmidvektor enthält den ganz frühen Promotor und
Enhancer des Cytomegalovirus (CMV), wie von Boshart
et al. (Cell 41: 521-530, 1985) beschrieben. Dieses
Plasmid kann, wie in Abb. 13 gezeigt, konstruiert
werden. Das Polyadenylierungssignal wird von Simian
Virus 40 (SV40)-Sequenzen (Kartenkoordinaten 2589-2452;
siehe Reddy et al., Science 200: 494-502, 1978) zur
Verfügung gestellt. Der Origin der Replikation von SV40
ist in dieses Plasmid mit eingebaut, um seine Verwendung
in COS-Zellen für Assays der vorübergehenden Expression
zu erleichtern.
Kaninchen-SN-CNTF wurde in COS-7-Zellen wie folgt
vorübergehend exprimiert: Von dem 1,5 kb langen Eco RI-
Restriktionsfragment eines cDNA-Klons aus Kaninchen
ischiasnerv, das die gesamte für Kaninchen-SN-CNTF
kodierende Region enthielt (Beispiel 4) wurden Subklone
in dem mit Eco RI geschnittenen Vektor pCMVXVPL2 herge
stellt. Ein einziger Klon wurde selektioniert, bei dem
nach Verdau mit Sac I und Bam HI Restriktionsfragmente
erhalten wurden, die die für das Einfügen des 1,5 kb
langen Fragments in den Vektor in der richtigen Orien
tierung zur CNTF-Expression vorausgesagte Größe hatten.
Plasmid-DNA aus diesem Konstrukt wurde mit der Methode
der alkalischen Lyse mit nachfolgender CsCI-Dichtezentri
fugation (Maniatis et al., a.a.O.) präpariert. Diese DNA
wurde in COS-7-Zellen mit der Methode von Sompayrac und
Danna (Proc. Natl. Acad. Sci., U.S.A. 78: 7575-7578, 1981)
übertragen. Zur Kontrolle wurden entsprechende COS-
Zellkulturen mit Plasmidvektor-DNA ohne Insert
transfiziert.
Achtundvierzig Stunden nach der Transfektion
wurden das überstehende Medium und die Zellpellets
geerntet. Die Zellpellets wurden durch eine kurze Ultra
schallbehandlung auf Eis in 20 mM Natriumphosphat,
pH 6,7, mit 1 mM EDTA, 0,1 mM PMSF und 0,1 µM Pepstatin
extrahiert. Verdünnungsreihen sowohl des Zellextrakts als
auch des überstehenden Mediums aus jeder Kultur wurden
auf Aktivität im Überlebensassay des Ziliarganglions
untersucht.
Die Zellextrakte aus Kulturen, die mit Vektor mit
dem CNTF-cDNA-Fragment transfiziert worden waren, hatten
einen Titer von ca. 15 000 TU/ml in dem Bioassay und
ungefähr 50 ng/ml an CNTF, wie durch Western-Blot-Analyse
bestimmt wurde. Weder die Zellextrakte aus lediglich mit
Vektor transfizierten Kulturen noch das über stehende
Medium aus jeglicher Kultur zeigte irgendeine nachweis
bare Bioaktivität oder CNTF-Protein in einer Western-
Blot-Analyse. Dieses Ergebnis zeigt klar, daß die von uns
klonierte CNTF-cDNA für ein Protein mit der erwarteten
Bioaktivität des authentischen SN-CNTF kodiert.
Da von SN-CNTF erwartet wird, daß er von Zellen
wie das natürliche Material synthetisiert wird, wird es
erwartet, daß die oben beschriebenen Methoden zur Aufrei
nigung des natürlichen Proteins eine ähnliche Aufreini
gung und Charakterisierung des rekombinanten Proteins
erlauben werden.
Es ist für Fachleute offensichtlich, daß ver
schiedene Modifikationen und Veränderungen bei den
Verfahren und Produkten der vorliegenden Erfindung
gemacht werden können. Die vorliegende Erfindung soll
daher die erfindungsgemäßen Modifikationen und Verände
rungen mit einbeziehen, vorausgesetzt, daß sie in den
Schutzumfang der beigefügten bzw. gleichwertiger An
sprüche fallen. Außerdem soll der Begrift SN-CNTF die
Herkunft von jeglichen Spezies umfassen, außer der
Bezeichnung ist eine spezifische Artsherkunft unmittelbar
vorangestellt.
Als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung wurde ein System zur Herstellung von rekombinantem
humanem CNTF in dem Bakterium Escherichia coli etabliert.
Zwei alternative Methoden für die Konstruktion der zu
exprimierenden DNA und zwei verschiedene Expressions
vektoren wurden verwendet. Alle diese Expressions
systemvarianten produzieren lösliches CNTF-Protein in
einer hohen Ausbeute, das in dem Bakterienzellextrakt
biologisch aktiv ist. Die Methoden zur Etablierung dieser
Produktionssysteme sind unten beschrieben. Wir bitten, im
folgenden zu beachten, daß die in Klammern angegebene
Position eines charakteristischen Merkmals (z. B. [233])
sich auf die Anzahl von Basen bezieht, bei der das
charakteristische Merkmal downstream des A [1] in dem
ATG-Startkodon in der humanen kodierenden Sequenz für
CNTF beginnt (Abb. 12).
Der
humane genomische DNA-Klon für CNTF im Phagen Lambda
EMBL3 aus Beispiel 4 wurde mit den Restriktionsenzymen
Sal I und Hind III verdaut und ein 4,3 kb langes Frag
ment, das die für CNTF kodierenden Sequenzen upstream der
Hind III-Stelle [233] enthält, wurde über ein Gel auf
gereinigt. Dieses 4,3 kb lange Fragment enthält ebenso
ein einzelnes, ungefähr 1,3 kb langes Intron [114-115] in
der kodierenden Sequenz. Um eine Expression in Bakterien
zellen zu erlauben, wurde das Intron durch ortsspezifi
sche Mutagenese unter Verwendung eines synthetischen
Oligonukleotids in vitro wie von J.A. McClary,
F. Whitney, J. Geisselsoder (1989) Biotechniques
7: 282-289 beschrieben, entfernt.
Ortsspezifische Mutagenese wurde zur Deletion des
ca. 1,3 kb langen Introns in dem 4,3 kb langen Sal I/
Hind III-DNA-Fragments, von dem in einem Phagemidvektor,
Bluescript SK M13(-) (Stratagen), Subklone hergestellt
worden waren, durchgeführt. Dieser Vektor wurde gewählt,
da er das große (ca. 4,3 kb) Sal I/Hind III-Insert
aufnehmen kann. Phagemidvektoren sind Plasmidvektoren,
die die Intergenregion aus Bakteriophage f1 enthalten,
die es erlaubt, einzelsträngige DNA zu gewinnen. Zusätz
lich haben Phagemidvektoren eine Anzahl von Vorteilen
gegenüber einzelsträngigen M13-Bakteriophagenvektoren. Da
die Phagemids weniger als halb so groß wie M13-Vektoren
sind, die weniger als ca. 2,3 kb große Inserts vorziehen,
können Subklone von größeren Inserts leichter in Phage
mids hergestellt werden und die Wahrscheinlichkeit
spontaner Deletion ist verringert. Ein anderer Vorteil
von Phagemids ist es, daß die Inserts direkt von doppel
strängiger Supercoil-DNA sequenziert werden können,
wodurch ihre Charakterisierung vereinfacht wird.
Die Mutagenese wurde mit dem Muta-Gene in Vitro
Mutagenesis Kit von BioRad ausgeführt. Die Wirtszelle zur
Herstellung der Matrize für die Mutagenese ist der
E. coli-Stamm CJ236 (Genotyp: dut, ung, thi, rel Al,
pCJ105 [cap-]). CJ236 trägt einen mit Chloramphenicol
selektierbaren F′-Faktor, und macht es so möglich,
einzelsträngige Phagemid-DNA mit einem geeigneten Helfer
phagen zu gewinnen, wobei R408 in der vorliegenden Arbeit
verwendet wurde. Die gewonnene einzelsträngige Phagemid-
DNA ist teilweise mit Uracil substituiert, was auf die
dut (dUTPase)- und ung (Uracil-N-Glycosylase)-Mutation in
CJ236 zurückzuführen ist. Mit Uracil substituierte und
zur Mutagenese verwendete Matrizen-DNA wird selektiv
zerstört, wenn sie in Wirtszellen transformiert wird, die
Wildtyp ung-Loci enthalten, wie in diesem Fall DH5α, und
erlaubt so die bevorzugte Replikation der neu syntheti
sierten, mutierten DNA.
Um die Mutagenese auszuführen, wurde das über ein
Gel aufgereinigte 4,3 kb lange Sal I/Hind III-Fragment in
mit Sal I/Hind III verdauten und über ein Gel aufgerei
nigten Bluescript SK M13(-) ligiert. Die ligierte DNA
wurde in CJ236 eingeführt, der nach der in J. Mol. Biol.
166: 557 (1983) beschriebenen Methode von Hanahan kom
petent gemacht worden war. Auf Platten mit 50 µg/ml
Ampicillin (um für das Phagemid zu selektionieren) und
30 µg/ml Chloramphenicol (um für den erhaltenen F′-Faktor
zu selektionieren) wurde für Transformanten selektio
niert. Die Transformanten wurden auf das Vorhandensein
des richtigen Inserts durch Restriktionsenzymanalyse der
transformierten DNAs untersucht. Eine Transformante, die
das richtige Insert trug (pSHM-D19), wurde im darauffol
genden Mutageneseexperiment verwendet.
Einzelsträngige Matrize aus pSNM-D19 wurde mit
dem Phagen R408 als Helferphagen gewonnen. pSHM-D19
enthaltender CJ236 wurde in Luria-Broth mit Ampicillin
(50 µg/ml) und Chloramphenicol (30 µg/ml) bis zu einer
A₆₀₀ von ca. 0,3 angezüchtet. Die Zellen wurden mit dem
Helferphagen R408 bei einer Multiplizität der Infektion
von 20 infiziert und dann 8-14 Stunden bei 37°C ge
schüttelt. Einzelsträngige Matrize wurde aus den gewon
nenen Phagemids extrahiert.
Ortsspezifische Mutagenese durch Introndeletion wurde mit
einem 71 Basen langen Oligonukleotid (Oligonukleotid 1 in
Abb. 16) durchgeführt. Die Basen 1-30 von Oligo
nukleotid 1 sind unmittelbar downstream des aus der
genomischen CNTF-DNA zu deletierenden Introns (3′)
komplementär zum kodierenden Strang und die Basen 31-71
unmittelbar upstream (5′). Zur Verwendung in Mutagenese
reaktionen wurde das Oligonukleotid mit T4-Polynukleotid
kinase phosphoryliert. Die Mutagenesereaktionen unter
Verwendung des BioRad MutaGene Kits wurden nach den
Angaben des Herstellers durchgeführt, außer daß die DNA
von den Mutagenesereaktionen zur Transformation von
E. coli Stamm DH5α verwendet wurde. Deletionsmutanten
wurden durch Restriktionsenzymkartierung der DNAs und
DNA-Sequenzierung von doppelsträngigen DNAs aus Mutanten
mit den entsprechenden Restriktionskarten charakte
risiert. pMCN-21 war eine korrekt deletierte Mutante ohne
Intron in dem Bluescript-Phagemid.
Das 5′-Ende der für CNTF kodierenden Sequenz
wurde rekonstruiert, um einige Veränderungen vorzunehmen,
die die Aminosäuresequenz, die kodiert wird, nicht
verändern, aber die wahrscheinlich die Effizienz der
Expression in Bakterien steigern. Die teilweise über
lappenden komplementären Oligonukleotide 2 und 3
(Abb. 16) wurden synthetisiert, über ein Gel aufgereinigt
und miteinander verschmolzen. Oligonukleotid 2 kodiert
für die im humanen CNTF upstream der Nhe I-Stelle [66]
vorhandenen Aminosäuren. Die kodierende Sequenz von
Oligonukleotid 2 enthält mehrere Basen, die sich von den
im humanen Gen vorhandenen unterscheiden (vergleiche
Abb. 12 und 16). Diese Veränderungen wurden entweder
deshalb vorgenommen, um die humane Verwendung von Kodons
zu der von vorzugsweise E. coli verwendeten zu ändern
(nach deBoer und Kastelein in From Gene to Protein: Stets
Dictating the Maximal Level of Gene Expression (1986)
Davis und Reznikoff, Hrsg., S. 225-238, Butterworths, NY)
oder um eine Bgl II-Stelle zu erzeugen (Abb. 16), die in
Sequenz eingefügt wurde, um anschließende genetische
Manipulationen zu erleichtern. Oligonukleotid 2 kodiert
auch für einen Translationskoppler zum 5′-Ende hin
(Abb. 16), um eine effektive Translation zu fördern. Die
verschmolzenen Oligonukleotide 2 und 3 haben einen
Bam HI-Überhang am 5′-Ende und einen Nhe I-Überhang am
3′-Ende, um das nachfolgende Ligieren und Klonieren zu
erleichtern (Abb. 14 und 16). Eine Analyse der DNA-Sequenz
des humanen CNTF-Gens mit Restriktionsenzymen zeigte eine
einzelne Nhe I-Erkennungssequenz [66] (Abb. 12). Daher
wurden die Oligonukleotide 2 und 3 mit einem Nhe I-
Überhang konstruiert, um zu erlauben, daß sie mit dem
verbleibenden 3′-Fragment des Gens, nach Verdau mit
Nhe I, verbunden werden.
Die Oligonukleotide 2 und 3, die das wiederher
gestellte Aminoende des CNTF-Gens enthielten, wurden
miteinander verschmolzen und mit mit Nhe I geschnittenem
pMCN-2a ligiert. Ligierte DNA wurde dann mit Bam HI und
Hind III verdaut, um das als CNTF-Syn1 bezeichnete DNA-
Fragment freizugeben, das zur Expression in E. coli
geeignete DNA-Sequenzen enthält, die für humanen CNTF
upstream der Hind II-Stelle [233] kodieren.
Eine alternative Strategie wurde durchgeführt,
bei der das Intron nicht durch ortsspezifische Mutagenese
entfernt wurde, sondern dafür eine insgesamt synthetische
DNA-Sequenz, die für CNTF upstream der Hind III-Stelle
[233] kodiert, hergestellt wurde, jedoch ohne das Intron.
Um dieses synthetische DNA-Konstrukt zu bilden, wurden
die Oligonukleotide 5 bis 10 in Abb. 17 synthetisiert.
Die folgenden Oligonukleotide wurden als teilweise
überlappende, doppelsträngige Paare konstruiert: 5 & 6,
7 & 8, 9 & 10. Jedes doppelsträngige Paar enthält einzel
strängige Überhänge, die so konstruiert sind, daß sie
erlauben, daß 5 & 6-7 & 8-9 & 10 in dieser Ordnung miteinander
ligiert werden. Die Oligonukleotide wurden über ein Gel
aufgereinigt, verschmolzen und miteinander zu einem
einzigen, 261 Basenpaar langen, doppelsträngigen DNA-
Oligonukleotid ligiert, das als CNTF-Syn2 bezeichnet
wird. Diese synthetische DNA enthielt außerdem:
(1) geänderte Kodons, um der bevorzugten Verwendung von
Kodons durch E. coli Genüge zu tun (vergleiche Abb. 12
und 17); (2) den oben verwendeten 5′-Translationskoppler
(Abb. 16 und 17); und (3) einen 5′-Bam HI-Überhang und
einen 3′ Hind III-Überhang, um das Ligieren und Klonieren
zu erleichtern (Abb. 17).
Der CNTF-Klon mit humaner
genomischer DNA im Phagen Lambda EMBL3 aus Beispiel 4
wurde mit dem Restriktionsenzym Hind III geschnitten und
ein 2,1 kb langes Fragment, das die für CNTF kodierenden
Sequenzen downstream der Hind III-Stelle [233] enthält,
wurde über ein Gel aufgereinigt. Dieses 2,1 kb lange
Fragment wurde in das mit Hind III geschnittene Plasmid
pEMBL8 (Dente et al., 1983, Nucleic Acids Res. 11: 1645)
kloniert. Eine Spe I-Stelle [613] wurde in die 2,1 kb
lange Insert-DNA durch Oligonukleotid-gerichtete Muta
genese 13 Basenpaare downstream des Stopkodons, das die
CNTF-Sequenz beendet, unter Verwendung des synthetischen
Oligonukleotids 4 eingefügt (Abb. 16). Das mutierte
Plasmid wurde mit Hind III und Spe I geschnitten, um das
kodierende downstream-Fragment freizugeben, das im Gel
aufgereinigt wurde und als CNTF-Syn3 bezeichnet wird
(enthält die kodierenden Sequenzen für humanen CNTF
downstream der Hind III-Stelle [233]).
CNTF-Syn1 wurde mit CNTF-Syn3 zu CNTF-Syn1/3
ligiert (Abb. 14) und CNTF-Syn2 wurde mit CNTF-Syn3 zu
CNTF-Syn2/3 ligiert (Abb. 15), um zwei alternative DNA-
Fragmente zu konstruieren, von denen jedes für humanen
CNTF kodiert und geeignete Modifikationen der DNA-Sequenz
besitzt, um eine effiziente Expression in E. coli zu
fördern. Diese DNA-Fragmente wurden dann in E. coli
expriiniert, nachdem in: (A) einem bakteriellen Expres
sionsvektor pT5T, basierend auf dem T7-Phagenpromotor;
oder (B) einem bakteriellen Expressionsvektor, pT3XI-2,
basierend auf einem Hybridpromotor aus dem Lactose- und
Tryptophanoperon ("Tac"), Subklone hergestellt worden
waren.
(Die charakteristischen
Merkmale des Vektors sind Abb. 17 zu
entnehmen.)
Der auf T7-Promotor basierende Expressionsvektor
pT5T ist im wesentlichen der gleiche wie pJU1003, der von
Squires et al., J. Biol. Chem. (1988) 263: 16297-16302
beschrieben wird, außer daß zwischen der einzigen Bgl II-
Stelle 5′ vom T7-Promotor und der Cla I-Stelle im Tetra
cyclinresistenzgen ein kurzes Stück DNA vorhanden ist.
Die Sequenz dieser DNA ist:
ATCGATGATA AGCTGAAAA CATGAGAATT GAGCTCCCCG GAGATCCTTA
GCGAAGCTA
Cla I
AGGATTTTTT TTAGATCT
Bgl II
Cla I
AGGATTTTTT TTAGATCT
Bgl II
Der über ein Gel aufgereinigte Vektor wurde mit
den Restriktionsenzymen Bam HI und Spe I linearisiert.
CNTF-Synl/3 wurde mit dem linearisierten Vektor vermischt
und zum Expressionskonstrukt pT5T : CNTF-Synl/3 ligiert.
(Allgemeiner Abriß der Vektorkonstruktion, siehe
Abb. 14.)
pT5T : CNTF-Synl/3 wurde in den E. coli Stamm BL21
(DE3) zur Expression transformiert. Dieser Stamm, der bei
Studier und Moffat J. Mol. Biol. (1986) 189: 113-130
beschrieben ist, enthält das T7-RNA-Polymerasegen unter
Kontrolle des durch IPTG induzierbaren lac-Promotors auf
einem nicht ausschneidbaren lysogenen Lambda-Bakterio
phagen. Unter 10 durchgemusterten Transformanten wurden
2 Klone gefunden, die ein durch IPTG induzierbares
Protein exprimierten, das mit einem Molekulargewicht im
CNTF entsprechenden Bereich wandert (ca. 24 kD).
Diese beiden Klone wurden als pT5T : CNTF-Syn1/3-5a und
5c bezeichnet. Die Sequenzierung der DNA von
pT5T : CNTF-Syn1/3-5a und 5c bestätigte, daß die Sequenzen
der Rekombinanten korrekt waren.
Ein hohes Expressionsniveau an rekombinantem CNTF
wurde dadurch erzielt, daß man die Zellen in Luria-Broth
mit 15 µg/ml Tetracyclin bis zu einer Zelldichte wachsen
ließ, die einer A₆₀₀ von 0,5-0,8 entsprach. Die Zellen
wurden 1,5-4 Stunden entweder ohne IPTG ("uninduziert")
oder mit Zugabe von IPTG bis zu einer Endkonzentration
von 1,0 mM ("induziert") wachsen gelassen. IPTG (Iso
propyl-β-D-thiogalaktopyranosid) ist ein Induktor das
lac-Operons, dessen Gegenwart zu einer indirekten Aktiv
ierung der T7-Polymerase des Expressionsvektors und einem
erhöhten Niveau der CNTF-Expression führen sollte.
Die Zellen wurden durch kurze Zentrifugation
geerntet und direkt in Probenpuffer für das SDS-Poly
acrylamidgel (0,025% Bromphenol blau, 10% Glycerin, 1% β-
Mercaptoethanol, 2% SDS, 0,0625 M Tris-HCl, pH 6,8)
gelöst und 2 min lang gekocht (Abb. 20 und Abb. 21). Bei
mit pT5T : CNTF-Syn1/3-5a transformierten und mit IPTG
2 Stunden induzierten Zellen (Bahn 5, Abb. 20) ist eine
mit Coomassie-Farbstoff dunkel angefärbte Bande vorhan
den, die in der für CNTF erwarteten Position (ca. 24 kD)
verläuft. Läßt man die Zellen ohne IPTG wachsen, (Bahn 4,
Abb. 20), ist viel weniger dieser Bande vorhanden, wie
dies für ein Protein zu erwarten ist, dessen Expression
unter der Kontrolle des lac-Operons steht. Mit dem Vektor
pT5T ohne ein CNTF-Insert transformierte Zellen zeigen
diese Bande nicht, weder induziert (Bahn 3, Abb. 20) noch
uninduziert (Bahn 2, Abb. 20). Bahn 1 enthält Molekular
gewichtsstandards.
Ein identisches SDS-Polyacrylamidgel wurde auf
Nitrocellulose übertragen und einem Immunoblot mit
affinitätsaufgereinigten Antikörpern gegen CNTF-Peptid A
(E-S-Y-V-K-H-Q-G-L-N-K-N) unterzogen. Bei mit pT5T : CNTF-
Syn1/3-5a transformierten und mit IPTG 2 Stunden indu
zierten Zellen (Bahn 5, Abb. 21) ist eine dichte, von
affinitätsaufgereinigten Antikörpern gegen CNTF-Peptid A
erkannte Bande vorhanden, die an der für CNTF erwarteten
Stelle verläuft (ca. 24 kD). Läßt man die Zellen ohne
IPTG wachsen, (Bahn 4, Abb. 21), ist viel weniger dieser
Bande vorhanden. Mit dem Vektor pT5T ohne ein CNTF-Insert
transformierte Zellen zeigen diese Bande nicht, weder
induziert (Bahn 3, Abb. 20) noch uninduziert (Bahn 2,
Abb. 20). Bahn 1 enthält Molekulargewichtsstandards.
Außerdem wurden die mit pT5T : CNTF-Syn1/3-5a
transformierten und mit ITPG 2 Stunden induzierten Zellen
durch dreifachen Durchgang durch eine French-Druckzelle
aufgeschlossen. Ein Aliquot des Zellrohlysats wurde durch
Zentrifugation bei 20 000 UpM in einem JA-20-Rotor
(Beckman) für 15 min in die Überstands- bzw. Pelletfrak
tion aufgetrennt. Aliquots des Rohlysats, der Überstands-
und der Pelletfraktion, die der gleichen Menge an Aus
gangssuspension der Zellen entsprachen, wurden auch auf
demselben SDS-Polyacrylamidgel laufengelassen, auf
Nitrocellulose übertragen und einem Immunoblot mit
affinitätsaufgereinigtenAnti-Peptid A-Antikörpern unter
zogen. Der Überstand des Lysats (Bahn 8, Abb. 21)
enthielt viel mehr immunreaktiven CNTF als das Pellet des
Lysats (Bahn 9, Abb. 21). Das CNTF-Niveau Lin Überstand
war dem im nicht fraktionierten Lysat vergleichbar
(Bahn 7, Abb. 21).
Durch kurze Zentrifugation geerntete Zellen
wurden in 20mM Tris-HCl, pH 8,2, mit 1/35 des ursprüng
lichen Volumens der Zellsuspension resuspendiert, durch
einen dreifachen Durchgang durch eine French-Druckzelle
aufgeschlossen und das Zellrohlysat in Überstands- bzw.
Pelletfraktion durch Zentrifugation bei 20 000 UpM im JA-
20-Rotor (Beckman) für 15 min aufgetrennt. Eine Verdün
nungsreihe der Überstandsfraktion der Zellen wurde auf
ihre Fähigkeit getestet, das Überleben von Nervenzellen
des Ziliärganglions zu fördern (wie in Beispiel 1 be
schrieben). Der Überstand zeigte eine signifikante
Bioaktivität bis zu einer Verdünnung von 1 : 1 000 000
(Abb. 22). Die spezifische Aktivität von rekombinantem
humanem CNTF wurde auf ungefähr 275/TU/ng geschätzt,
basierend auf der Bioaktivität und der von Immunoblots
geschätzten Länge an CNTF-Protein. Diese spezifische
Aktivität ist ungefähr doppelt so groß wie die spezifi
sche Aktivität des aufgereinigten Kaninchen-CNTF-
Proteins, was darauf hinweist, daß der rekombinante CNTF
im bakteriellen Zellextrakt biologisch aktiv ist. Lysate
von mit pT5T ohne ein CNTF-lnsert transformierten Zellen
zeigten keine nachweisbare Bioaktivität.
Der Überstand wurde auch auf einem reduzierenden,
15%igen Polyacrylamid-SDS-Gel Elektrophorese unterzogen
und in 1 mm breite Streifen geschnitten, die über Nacht
in Zellkulturmedium bei 4°C unter Schwenken extrahiert
wurden und einem Bioassay, wie in Beispiel 1 be
schrieben, unterzogen wurden. Das Nebenbild in
Abb. 22 zeigt, daß bei Fraktionen, die, wie für CNTF
erwartet, 24 kD entsprechen, ein Peak der Bioaktivität
vorhanden ist.
Der Bereich um 24 kD wurde aus einem SDS-Poly
acrylamidgel ausgeschnitten, das dem für Abb. 20 laufen
gelassenen ähnlich war, jedoch ohne Coomassie-Färbung.
Dieses Material wurde durch Edman-Abbau in einem Protein-
Sequenator von Applied Biosystems sequenziert (wie in
Beispiel 2 beschrieben). Die folgende Aminosäuresequenz
wurde erhalten:
AFTEHSPLTPHRRDL[?]S . . . Das Fragezeichen entspricht einem C in der humanen Sequenz (Abb. 12), das mit dieser Methode nicht nachgewiesen werden kann. Diese Sequenz entspricht der für humanen CNTF erwarteten (Abb. 12) und ist ein zusätzlicher Beweis dafür, daß CNTF richtig exprimiert wird. Sie weist auch darauf hin, daß das amino-terminale Methionin während der Expression entfernt wird, wobei Alanin als die amino-terminale Aminosäure in dem exprimierten Protein verbleibt.
AFTEHSPLTPHRRDL[?]S . . . Das Fragezeichen entspricht einem C in der humanen Sequenz (Abb. 12), das mit dieser Methode nicht nachgewiesen werden kann. Diese Sequenz entspricht der für humanen CNTF erwarteten (Abb. 12) und ist ein zusätzlicher Beweis dafür, daß CNTF richtig exprimiert wird. Sie weist auch darauf hin, daß das amino-terminale Methionin während der Expression entfernt wird, wobei Alanin als die amino-terminale Aminosäure in dem exprimierten Protein verbleibt.
Das obige Ergebnis zeigt, daß immunologisch
kreuzreaktiver CNTF mit einem hohen Niveau in einer
biologisch aktiven Form exprimiert wurde, die größten
teils nach Lyse der bakteriellen Zellen löslich ist.
Das Ausgangsplasmid für diese Konstruktion war
das von Pharmacia erworbene Plasmid pKK223-3. Das Plasmid
pKK233-3 trägt einen Teil des Gens für Tetracyclinresi
stenz. Dieses nicht funktionierende Gen wurde durch ein
vollständiges Tetracyclinresistenzgen ersetzt, das von
dem Plasmid pBR322 getragen wird. Das Plasmid pKK223-3
wurde mit Sph I vollständig verdaut, und teilweise mit
Bam HI. Ein 4,4 Kilobasenpaar langes Fragment wurde im
Gel aufgereinigt und mit einem synthetischen Adapter mit
der Sequenz:
und einem 539 Basenpaare langen Fragment DNA aus einem
Cla I, Sph I-Verdau des Tetracyclinresistenzgens aus
pBR322 (PL Biochemicals, 27-4891-01) verbunden. Das
resultierende Plasmid wurde als pCJ1 bezeichnet.
Als nächstes wurde ein von New England Biolabs
erworbener Xho I-Linker in die Pvu II-Stelle des Plasmids
pCJ1 eingefügt, so daß das Plasmid pCJX-1 gebildet wurde.
Dieses eingeschobene Stück unterbricht das rop-Gen, das
die Kopienzahl des Plasmids steuert. Ein Eco RI-Fragment,
das das lac I-Gen enthält, wurde aus dem Plasmid pMC9
[Calos et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1983),
80: 3015-3019] aufgereinigt und dann in die Xho I-Stelle
eingefügt mit Adaptern (Xho I zu Eco RI) mit der Sequenz:
Die Polylinker-Sequenz zwischen den Eco RI- und
Pst I-Stellen im Plasmid pKK223-3 wurde als nächstes mit
der hier gezeigten Polylinker-Sequenz ersetzt:
Der so erhaltene Plasmidvektor wird als pCJXI-1 be
zeichnet.
Schließlich wurde das Tetracyclinresistenzgen
durch ein ähnliches Gen ersetzt, in dem die Erkennungs
stellen für Restriktionsenzyme Hind III, Bam HI und Sal I
durch Mutagenese mit Bisulfit zerstört worden waren. Die
folgende Vorgehensweise wurde verwendet, um das Tetra
cyclinresistenzgen von pBR322 zu mutieren. Das Plasmid
pBR322 wurde mit Hind III geschnitten und dann einer
Mutagenese mit Natriumbisulfit unterzogen [Shortle und
Nathans, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1978) 5: 2170-2174].
Die durch Mutagenese veränderte DNA wurde zu einer
ringförmigen DNA ligiert und dann mit Hind III geschnit
ten, um alle Plasmide zu linearisieren, die der Mutage
nese entgingen. E. coli JM109 [Yanisch-Perron et al.,
Gene (1985) 33: 103-119] wurde mit dem Plasmid transfor
miert und dann auf Selektivmedien ausplattiert. Aus
tetracyclinresistenten Kolonien wurden Plasmide isoliert
und auf den Verlust der Hind III-Stelle im Tetracyclin
resistenzgen überprüft. Das erfolgreich mutierte Plasmid
wurde mit pT1 bezeichnet. Zur Mutagenese der Bam HI-
Stelle in pT1 wurde ein ähnliches Verfahren verwendet, was
das Plasmid pT2 ergab. Das Plasmid pT2 wurde seinerseits
einer Mutagenese unterzogen, um die Sal I-Stelle zu
entfernen, wobei das Plasmid pT3 gebildet wird. Ein das
mutierte Tetracyclinresistenzgen tragendes Cla I/Bam I-
Fragment von pT3 wurde isoliert und dazu verwendet, das
homologe Fragment von pCJXI-1 zu ersetzen, um pT3XI-2 zu
bilden. Das mutierte Tetracyclinresistenzgen kodiert
immer noch für ein funktionierendes Protein.
Zunächst wurde ein "Gen" für basischen Fibro
blastenwuchsfaktor (bFGF) synthetisiert. Dieses "Gen"
kodiert für die gleiche Sequenz, wie die von Sommer
et al., (1987) Biochem. Biophys. Res. Commun 141: 67) für
FGF berichtete, aber verwendet Kodons, die man vorzugs
weise in stark exprimierten Genen bei E. coli findet. Die
Struktur dieses Gens ist solchermaßen, daß dem kodieren
den Anteil [?] vorangestellt ist (siehe Squires et al.,
1988, a.a.O.), um einen effizienten Translationsstart zu
gewährleisten.
Das synthetische FGF-Gen wurde zunächst in
M13mp18 zwischen den Eco RI- und Hind III-Stellen einge
fügt und sequenziert. Die Struktur dieses Gens ist:
Relevante Charakteristika des Gens sind hervorgehoben.
Es wurde dann durch Verdau mit Bam HI und
Hind III isoliert und in mit Bam HI/Hind III geschnit
tenen pJU1003 (Squires et al., 1988, a.a.O.) eingefügt,
wobei man pJU1001003-synFGF erhielt. Dieses Plasmid wurde
mit Xba I und Hind III geschnitten und das Xba I/
Hind III-Fragment mit dem FGF-Gen wurde isoliert. Dieses
Fragment wurde in den mit Eco RI und Hind III geschnit
tenen pT3XI-2 ligiert, wobei ein Eco RI-Xba I-Linker
verwendet wurde:
Das neue Plasmid wird als pT3XI-2-Φ10TC3FGFsyn be
zeichnet.
pT3XI-2-Φ1oTC3FGFsyn wurde mit Bam HI und Spe I
geschnitten, was in der Linearisierung des 7,4 kb langen
Expressionsvektors und der Freisetzung des ca. 0,5 kb
langen FGF-DNA-Fragments resultierte. In getrennten
Reaktionen wurden CNTF-Synl/3 und CNTF-Syn2/3 in das über
ein Gel aufgereinigte, mit Bam HI/Spe I geschnittene
DNA-Fragment des Vektors ligiert, was in den Plasmiden
pT3XI-2 : CNTF-Syn1/3 und pT3XI-2 : CNTF-Syn2/3 resultierte.
pT3XI-2 : CNTF-Syn1/3 wurde in einem phagenresi
stenten E. coli K-Stamm, JM107, transformiert. Vierzehn
Transformanten wurden angezüchtet und mit SDS-Polyacryl
amidgelelektrophorese und Färben mit Coomassie Brilliant
Blue auf CNTF-Expression untersucht. Vier Transformanten
zeigten eine dunkel gefärbte Bande an der ungefähren
Position von CNTF. Eine Expression von rekombinantem CNTF
auf hohem Niveau wurde durch Anzüchten der Zellen in
Luria-Broth mit 15 µg/ml Tetracyclin bis zu einer Zell
dichte, die einer A₆₀₀ von 0,8 entsprach, erzielt. IPTG
wurde bis zu einer Endkonzentration von 1,0 mM zugegeben
und die Zellen wurden 2 Stunden wachsen gelassen. Diese
vier Transformanten zeigten alle ungefähr die gleiche
Dichte sowohl in mit Coomassie angefärbten Gelen als auch
in einem Immunoblot unterzogenen Gelen. Das apparente
Niveau der CNTF-Expression in diesen Transformanten war,
basierend auf diesen Gelen, ungefähr ein Viertel dessen,
das wie vorher mit Tetracyclin angezüchtetes pT5T : CNTF-
Syn1/3-5a zeigte. Sieben ml dieser Zellsuspension pro
50 ml Luria-Broth wird in große Kolben gegeben und bei
37°C unter Schütteln angezüchet, bis die A₆₀₀ ungefähr 0,5
erreicht. Dann wird IPTG zu einer Endkonzentration von
0,5 mM zugegeben, um die Expression von CNTF zu induzie
ren, und es wird weitergezüchtet, bis die A₆₀₀ ungefähr
1,2 erreicht, was typischerweise 4-6 Stunden dauert. Die
Zellen werden durch Zentrifugation (JA-20-Rotor) für
5 min bei 7 000 UpM und 4°C geerntet und noch einmal
durch Zentrifugation in 50 mM Phosphatpuffer, pH 8,0
(Puffer A) bei 4°C gewaschen. Der Überstand wird entfernt
und das Zellpellet wird als Paste bei -20°C eingefroren.
Die Zellpaste wird in Puffer B [Puffer A mit 1 mM
EGTA (Ethylenglykol-bis (-aminoethylether) -N,N,N′,N′-
tetraessigsäure) und 1 mM EDTA (Ethylendiamintetraessig
säure)] bei 0,5 g Paste pro ml Puffer und 4°C suspendiert
und dreimal durch eine French-Druckzelle geschickt, um
die Bakterien aufzuschließen. Polyethylenimin (PEI) wird
zu einer Endkonzentration von 0,25% zugegeben und es wird
30 min bei 4°C geschüttelt. Der Niederschlag wird in
einer Microfuge 15 min bei Höchstgeschwindigkeit ab
zentrifugiert. Dieser Schritt verringert typischerweise
den Nukleinsäuregehalt, gemessen als Verhältnis von
A₂₆₀/A₂₈₀ von ungefähr 25% auf weniger als 5%.
Die Probe wird dann auf eine mit Puffer B äquili
brierte Q-Sepharose-Säule (Pharmacia) aufgetragen. CNTF
ist ein so überwiegender Bestandteil des Zellysats der
French-Presse, daß er während der Chromatographie durch
mit Coomassie Brilliant Blue gefärbte SDS-Polyacrylamid
gele von Säulenfraktionen verfolgt werden kann. CNTF ist
eine stärkere mit Coomassie angefärbte Bande bei ungefähr
24 kD. Unter Venwendung dieses Assays läuft CNTF durch
die Q-Sepharose-Säule in Puffer B.
Die Durchlauffraktionen, die den größten Anteil
des CNTF-Proteins enthalten, werden vereinigt, gegen
Puffer C (5 mM Phosphatpuffer, pH 8,0, mit 1 mM EGTA und
1 mM EDTA) dialysiert und auf eine mit Puffer C äquili
brierte Q-Sepharose-Säule aufgetragen. Die Säule wird mit
Puffer C gewaschen, bis die A₂₈₀ zur Basislinie zurück
kehrt, was darauf hinweist, daß nicht adhärente Proteine
durch die Säule hindurchgewaschen wurden. In Puffer C
bindet CNTF an die Q-Sepharose-Säule und wird dann mit
einem 0-0,1 M NaCl-Gradienten in Puffer C eluiert. CNTF
verläßt die Säule bei ungefähr 40 mM NaCl und besitzt,
nach mit Coomassie angefärbten SDS-Polyacrylamidgelen der
CNTF-Peakfraktionen zu urteilen, eine Reinheit von mehr
als 90%.
Claims (17)
1. Nukleinsäuresequenz, die für humanen ziliären neurotrophen
Faktor aus Ischiasnerv (SN-CNTF) kodiert und
in Abb. 12 abgebildet ist, wobei die Abb. 12
Bestandteil dieses Anspruchs ist, sowie Nukleinsäu
resequenzen, die für ein Polypeptid mit einer Primärstruktur,
die natürlichem CNTF nahesteht, kodieren, und durch Verwen
dung alternativer Kodons veränderte Nukleinsäuresequenzen,
wobei die Nukleinsäuresequenzen für ein Polypeptid kodieren,
das mindestens eine der biologischen Aktivitäten von CNTF hat.
2. Expressionsvektor, umfassend die Nukleinsäuresequenz nach
Anspruch 1.
3. Vektor nach Anspruch 2, wobei der Vektor CNTF-Syn1/3 ist,
herstellbar wie in Abb. 14, wobei Abb. 14 Bestandteil dieses
Anspruches ist.
4. Vektor nach Anspruch 2, wobei der Vektor CNTF-Syn2/3 ist,
herstellbar wie in Abb. 15, wobei Abb. 15 Bestandteil dieses
Anspruches ist.
5. Wirtszelle, umfassend den Vektor nach einem der Ansprüche 2
bis 4.
6. Wirtszelle nach Anspruch 5, wobei die Wirtszelle ein Mikro
organismus ist.
7. Wirtszelle nach Anspruch 6, wobei der Mikroorganismus E.
coli ist.
8. Wirtszelle nach Anspruch 5, wobei die Wirtszelle eine Säuger
zelle ist.
9. Wirtzelle nach Anspruch 8, wobei die Säugerzelle eine CHO-
Zelle ist.
10. Polypeptid mit mindestens einer der biologischen Aktivitäten
von SN-CNTF, das von einer Nukleinsäuresequenz nach Anspruch 1
kodiert wird.
11. Polypeptid nach Anspruch 10, wobei das Polypeptid ein Mole
kulargewicht von ungefähr 25000 D bei SDS-PAGE hat, und die bio
logische Aktivität des Polypeptides gegen SDS und reduzierende
Mittel beständig ist.
12. Polypeptid nach der Anspruch 11, wobei das Polypeptid eine
Aktivität von mehr als 2 × 10⁸ TU/mg hat.
13. Verfahren zum Reinigen des Polypeptides nach einem der An
sprüche 10 bis 12 aus Ischiasnervextrakt, das umfaßt,
daß man die Nervenextraktpräparation einer Säurebehand lung und einer Auftrennung mit Ammoniumsulfat unterzieht;
daß man die säurebehandelte und mit Ammoniumsulfat aufge trennte Präparation einer Chromatofocussierung unter wirft;
daß man die Präparation auf einem SDS-PAGE-Gel laufen läßt, und
daß man Reverse-Phase-HPLC durchführt.
daß man die Nervenextraktpräparation einer Säurebehand lung und einer Auftrennung mit Ammoniumsulfat unterzieht;
daß man die säurebehandelte und mit Ammoniumsulfat aufge trennte Präparation einer Chromatofocussierung unter wirft;
daß man die Präparation auf einem SDS-PAGE-Gel laufen läßt, und
daß man Reverse-Phase-HPLC durchführt.
14. Verfahren nach Anspruch 13, das vor den besagten Schritten,
in denen man die Präparation auf einem SDS-PAGE-Gel laufen läßt,
zusätzliche Aufreinigungsschritte einschließt, die
hydrophobe Chromatographie zwischen Auftrennung mit
Ammoniumsulfat und Chromatofocussierung und hydrophobe
Chromatographie mit FPLC zwischen Chromatofocussierung
und präparativer SDS-PAGE
umfassen.
15. Verfahren mit rekombinanter DNA zur Herstellung von CNTF,
das folgende Schritte umfaßt:
- (a) die Kultur von Wirtszellen nach einem der Ansprüche 5 bis 9 unter zur Expression von CNTF geeigneten Bedingungen;
- (b) das Ernten des CNTF; und
- (c) ein Schritt, in dem man CNTF erlaubt, eine aktive Tertiär struktur anzunehmen, wodurch er CNTF-Aktivität besitzt.
16. Pharmazeutische Zusammensetzung, umfassend eine therapeu
tisch wirksame Menge des SN-CNTF nach einem der Ansprüche 10 bis
12.
17. Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung nach An
spruch 16 zur Behandlung von Schäden des Nervensystems.
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