DE4420157B4 - New growth / differentiation factor of the TGF-β family - Google Patents

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Abstract

Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, enthaltend ein Protein, welches codiert wird durch eine DNA-Sequenz, welche (a) Nukleotide 1783–2142, 640–2142 oder 1837–2142 der SEQ ID NO: 1, (b) eine der Sequenzen aus (a) im Rahmen der Degeneration des genetischen Codes entsprechende Nukleotidsequenz, (c) ein allelisches Derivat einer der Sequenzen aus (a) oder (b) entsprechende Nukleotidsequenz, oder (d) eine mit einer der Sequenzen aus (a), (b) oder (c) unter stringenten Bedingungen hybridisierende Nukleotidsequenz, umfasst, unter der Voraussetzung, dass ein DNA-Molekül gemäß (d) zumindest den für ein reifes Protein der TGF-β-Familie codierenden Anteil enthält, zur Prävention und/oder Behandlung von Osteoporose und/oder Arthrose.Use of a pharmaceutical composition containing a protein encoded by a DNA sequence which comprises (a) nucleotides 1783-2142, 640-2142 or 1837-2142 of SEQ ID NO: 1, (b) any of the sequences of (a ) nucleotide sequence corresponding to the degeneracy of the genetic code, (c) an allelic derivative of a nucleotide sequence corresponding to the sequences from (a) or (b), or (d) one having one of the sequences from (a), (b) or ( c) hybridizing under stringent conditions nucleotide sequence, provided that a DNA molecule according to (d) contains at least the coding for a mature protein of the TGF-β family share, for the prevention and / or treatment of osteoporosis and / or Arthrosis.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, die Wachstums/Differenzierungsfaktor der TGF-β-Familie und dafür codierende DNA-Sequenzen enthält.The present invention relates to the use of a pharmaceutical composition containing TGF-β family growth / differentiation factor and DNA sequences coding therefor.

Die TGF-β-Familie von Wachstumsfaktoren, zu der BMP-, TGF- und Inhibinverwandte Proteine gehören (Roberts und Sporn, Handbook of Experimental Pharmacology 95 (1990), 419–472), ist besonders für einen weiten Bereich medizinischer Behandlungsmethoden und Anwendungen relevant. Diese Faktoren eignen sich in Verfahren, welche die Wundheilung und die Gewebewiederherstellung betreffen. Weiterhin induzieren mehrere Mitglieder der TGF-β-Familie das Gewebewachstum, insbesondere das Wachstum von Knochen, und spielen daher eine zentrale Rolle bei der Induzierung der Entwicklung von Knorpeln und Knochen.The TGF-β family of growth factors, including BMP, TGF and inhibin-related proteins (Roberts and Sporn, Handbook of Experimental Pharmacology 95 (1990), 419-472), is particularly relevant to a wide range of medical treatments and applications , These factors are useful in procedures involving wound healing and tissue repair. Furthermore, several members of the TGF-β family induce tissue growth, particularly bone growth, and therefore play a central role in inducing the development of cartilage and bone.

Wozney (Progress in Growth Factor Research 1 (1989), 267–280) und Vale et al. (Handbook of Experimental Pharmacology 95 (1990), 211–248) beschreiben verschiedene Wachstumsfaktoren, wie etwa diejenigen, die mit der BMP-(knochenmorphogenetische Proteine) und der Inhibin-Gruppe verwandt sind. Die Mitglieder dieser Gruppen weisen signifikante strukturelle Ähnlichkeiten auf. Der Vorläufer des Proteins besteht aus einer aminoterminalen Signalsequenz, einer Propeptid- und einer carboxyterminalen Sequenz von etwa 110 Aminosäuren, die vorn Vorläufer abgespalten wird und das reife Protein darstellt. Weiterhin sind ihre Mitglieder durch eine Aminosäuresequenzhomologie definiert. Das reife Protein enthält die am höchsten konservierten Sequenzen, insbesondere sieben Cysteinreste, die unter den Familienmitgliedern konserviert sind. Die TGF-β-artigen Proteine sind multifunktionelle, hormonell aktive Wachstumsfaktoren. Sie weisen auch verwandte biologische Aktivitäten, wie etwa chemotaktische Attraktion von Zellen, Förderung der Zelldifferenzierung und Gewebe-induzierende Fähigkeiten, wie etwa Knorpel-, Knochen-induzierende Fähigkeiten auf. Das US-Patent Nr. 5,013,649 offenbart DNA-Sequenzen, die für osteoinduktive, als BMP-2 bezeichnete Proteine codieren, und die US-Patentanmeldungen Serien Nr. 179 101 und 170 197 offenbaren die BMP-Proteine BMP-1 und BMP-3. Weiterhin sind viele Zelltypen zur Synthese TGF-β-artiger Proteine in der Lage, und praktisch alle Zellen besitzen TGF-β-Rezeptoren.Wozney (Progress in Growth Factor Research 1 (1989), 267-280) and Vale et al. (Handbook of Experimental Pharmacology 95 (1990), 211-248) describe various growth factors, such as those related to the BMP (bone morphogenetic proteins) and the inhibin group. The members of these groups have significant structural similarities. The precursor of the protein consists of an amino-terminal signal sequence, a propeptide and a carboxy-terminal sequence of about 110 amino acids, which is cleaved off the precursor and is the mature protein. Furthermore, their members are defined by amino acid sequence homology. The mature protein contains the highest conserved sequences, especially seven cysteine residues conserved among the family members. The TGF-β-like proteins are multifunctional, hormonally active growth factors. They also have related biological activities, such as chemotactic attraction of cells, promotion of cell differentiation, and tissue-inducing capabilities, such as cartilage, bone-inducing capabilities. The U.S. Patent No. 5,013,649 discloses DNA sequences encoding osteoinductive proteins termed BMP-2, and U.S. Patent Application Serial Nos. 179,101 and 170,197 disclose the BMP proteins BMP-1 and BMP-3. Furthermore, many cell types are capable of synthesizing TGF-β-like proteins and virtually all cells have TGF-β receptors.

Insgesamt zeigen diese Proteine Unterschiede in ihrer Struktur, was zu erheblichen Variationen in ihrer genauen biologischen Funktion führt. Weiterhin werden sie in einem weiten Bereich unterschiedlicher Gewebearten und Entwicklungsstufen gefunden. Folglich können sie Unterschiede hinsichtlich ihrer genauen Funktion, z. B. der erforderlichen zellulären physiologischen Umgebung, ihrer Lebensdauer, ihrer Zielorte, ihrer Erfordernisse für Hilfsfaktoren und ihrer Beständigkeit gegen Abbau aufweisen. Obwohl daher zahlreiche Proteine, die ein Gewebe-induktives, insbesondere ein osteo-induktives Potential zeigen, beschrieben werden, müssen ihre natürlichen Aufgaben im Organismus und – noch bedeutsamer – ihre medizinische Relevanz im Detail noch erforscht werden. Das Vorhandensein von noch unbekannten Mitgliedern der TGF-β-Familie, die für die Osteogenese oder die Differenzierung/Induktion von anderen Gewebearten bedeutsam sind, wird mit großer Wahrscheinlichkeit angenommen. Eine große Schwierigkeit bei der Isolierung dieser neuen TGF-β-artigen Proteine besteht jedoch darin, daß ihre Funktionen noch nicht genau genug für die Entwicklung eines unterscheidungskräftigen Bioassays beschrieben werden können. Andererseits ist die erwartete Nukleotidsequenzhomologie zu bekannten Mitgliedern der Familie zu gering, um ein Screening durch klassische Nukleinsäurehybridisierungstechniken zu ermöglichen. Dennoch ist die weitere Isolierung und Charakterisierung von neuen TGF-β-artigen Proteinen dringend erforderlich, um weitere Induzierungs- und Differenzierungsproteine bereitzustellen, die alle gewünschten medizinischen Erfordernisse erfüllen. Diese Faktoren könnten medizinische Anwendung bei der Heilung von Schäden und der Behandlung von degenerativen Erkrankungen der Knochen und/oder anderen Gewebearten, wie etwa z. B. Niere oder Leber, finden.Overall, these proteins show differences in their structure, leading to significant variations in their exact biological function. Furthermore, they are found in a wide range of different tissue types and developmental stages. Consequently, they may differ in their exact function, e.g. B. have the required cellular physiological environment, their lifespan, their destinations, their needs for auxiliaries and their resistance to degradation. Thus, although numerous proteins that exhibit tissue-inductive, and in particular osteo-inductive, potential are described, their natural roles in the organism and, even more importantly, their medical relevance must be explored in detail. The presence of as yet unknown members of the TGF-β family, which are important for osteogenesis or differentiation / induction of other tissue types, is likely to be assumed. However, a major difficulty in isolating these new TGF-β-like proteins is that their functions can not yet be described accurately enough for the development of a distinctive bioassay. On the other hand, the expected nucleotide sequence homology to known members of the family is too low to allow screening by classical nucleic acid hybridization techniques. However, further isolation and characterization of novel TGF-β-like proteins is urgently needed to provide further inducing and differentiation proteins that meet all desired medical requirements. These factors could be used medicinally in the healing of damage and the treatment of degenerative diseases of the bones and / or other types of tissue, such as, for As kidney or liver, find.

In der Patentanmeldung PCT/EP93/00350 ist eine Nukleotid- und Aminosäuresequenz für das TGF-β-Protein MP-52 angegeben, wobei die dem reifen Peptid entsprechende Sequenz und ein Großteil der dem Propeptid von MP-52 entsprechenden Sequenz angegeben ist. Die vollständige Sequenz des Propeptids MP-52 wird nicht offenbart.In the patent application PCT / EP93 / 00350 there is provided a nucleotide and amino acid sequence for the TGF-β protein MP-52 indicating the sequence corresponding to the mature peptide and a majority of the sequence corresponding to the propeptide of MP-52. The complete sequence of the propeptide MP-52 is not disclosed.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine pharmazeutische Zusammensetzung bereitzustellen, die Mitglieder der TGF-β-Proteinfamilie mit mitogenem und/oder differenzierungsinduktiven, z. B. osteoinduktivem Potential enthält, zur Verwendung bei der Prävention und/oder Therapie.The object underlying the present invention is to provide a pharmaceutical composition comprising members of the TGF-β protein family with mitogenic and / or differentiation inductive, e.g. B. osteoinductive potential, for use in prevention and / or therapy.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, enthaltend ein Protein, welches codiert wird durch ein DNA-Molekül, das

  • (a) den für das reife Protein codierenden Anteil und gegebenenfalls weitere funktionelle Anteile der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Nukleotidsequenz,
  • (b) eine der Sequenz aus (a) im Rahmen der Degeneration des genetischen Codes entsprechende Nukleotidsequenz,
  • (c) einem allelischen Derivat einer der Sequenzen aus (a) und (b) entsprechende Nukleotidsequenz, oder
  • (d) eine mit einer der Sequenzen aus (a), (b) oder (c) hybridisierende Sequenz umfasst
unter der Voraussetzung, dass ein DNA-Molekül gemäß (d) zumindest den für ein reifes Protein der TGF-β-Familie codierenden Anteil enthält, zur Prävention und/oder Behandlung von Osteoporose und/oder Arthrose, und im Zusammenhang mit Angiogenese.This object is achieved by the use of a pharmaceutical composition containing a protein which is encoded by a DNA molecule, the
  • (A) the proportion coding for the mature protein and optionally further functional portions of the in SEQ ID NO. 1 nucleotide sequence shown,
  • (b) a nucleotide sequence corresponding to the sequence of (a) in the context of the degeneracy of the genetic code,
  • (c) an allelic derivative of one of the sequences of (a) and (b) corresponding nucleotide sequence, or
  • (d) a sequence which hybridizes with one of the sequences from (a), (b) or (c)
provided that a DNA molecule according to (d) contains at least the portion coding for a mature protein of the TGF-β family for the prevention and / or treatment of osteoporosis and / or osteoarthritis, and in connection with angiogenesis.

Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen den Gegenstand der Ansprüche 3 bis 6. Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und den Zeichnungen hervor. Die Sequenzprotokolle und Zeichnungen werden jetzt kurz beschrieben.Further embodiments of the present invention relate to the subject matter of claims 3 to 6. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description of the preferred embodiments and the drawings. The sequence protocols and drawings will now be briefly described.

SEQ ID NO. 1 zeigt die vollständige Nukleotidsequenz der für das TGF-β-Protein MP-52 codierenden DNA. Das ATG-Startcodon beginnt mit Nukleotid 640. Der Start des reifen Proteins beginnt hinter Nukleotid 1782.SEQ ID NO. Figure 1 shows the complete nucleotide sequence of the DNA encoding TGF-β protein MP-52. The ATG start codon starts with nucleotide 640. The start of the mature protein begins after nucleotide 1782.

SEQ ID NO. 2 zeigt die vollständige Aminosäuresequenz des TGF-β-Proteins MP-52, die aus der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Nukleotidsequenz abgeleitet wurde.SEQ ID NO. Figure 2 shows the complete amino acid sequence of the TGF-β protein MP-52, which consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 1 nucleotide sequence was derived.

1 zeigt einen Vergleich der Aminosäuresequenz von MP-52 mit einigen Mitgliedern der BMP-Proteinfamilie mit Beginn am ersten der sieben konservierten Cysteinreste. * bedeutet, daß die Aminosäure in allen verglichenen Proteinen gleich ist; + bedeutet, daß die Aminosäure in mindestens einem der Proteine im Vergleich zu MP-52 übereinstimmt. 1 Figure 3 shows a comparison of the amino acid sequence of MP-52 with some members of the BMP protein family starting at the first of the seven conserved cysteine residues. * means the amino acid is the same in all proteins compared; + means that the amino acid in at least one of the proteins matches that of MP-52.

2 zeigt die Nukleotidsequenzen der Oligonukleotidprimer, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, und einen Vergleich dieser Sequenzen mit bekannten Mitgliedern der TGF-β-Familie. M bedeutet A oder C, S bedeutet C oder G, R bedeutet A oder G und K bedeutet G oder T. 2a zeigt die Sequenz des Primers OD, 2b zeigt die Sequenz des Primers OID. 2 Figure 12 shows the nucleotide sequences of the oligonucleotide primers used in the present invention and a comparison of these sequences with known members of the TGF-β family. M is A or C, S is C or G, R is A or G and K is G or T. 2a shows the sequence of the primer OD, 2b shows the sequence of the primer OID.

Die vorliegende Erfindung umfaßt zumindest den für das reife Protein codierenden Anteil und gegebenenfalls weitere funktionelle Anteile der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Nukleotidsequenz sowie Sequenzen, die dieser Sequenz im Rahmen der Degeneration des genetischen Codes entsprechen und allelische Derivate solcher Sequenzen. Weiterhin umfaßt die vorliegende Erfindung auch mit derartigen Sequenzen hybridisierende Sequenzen unter der Voraussetzung, daß ein solches DNA-Molekül zumindest den für ein reifes Protein der TGF-β-Familie codierenden Anteil vollständig enthält.The present invention comprises at least the portion coding for the mature protein and optionally further functional portions of the portion shown in SEQ ID NO. 1 nucleotide sequence as well as sequences corresponding to this sequence in the context of the degeneracy of the genetic code and allelic derivatives of such sequences. Furthermore, the present invention also encompasses sequences which hybridize with such sequences, provided that such a DNA molecule completely contains at least the portion coding for a mature protein of the TGF-β family.

Der Begriff ”funktioneller Anteil” im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet einen Proteinanteil, der in der Lage ist, z. B. als Signalpeptid-, Propeptid- bzw. reifer Proteinanteil zu wirken, d. h. mindestens eine der biologischen Funktionen der natürlichen Proteinanteile von MP-52 zu erfüllen.The term "functional portion" in the context of the present invention means a protein portion which is capable, for. B. act as signal peptide, propeptide or mature protein portion, d. H. to fulfill at least one of the biological functions of the natural protein components of MP-52.

Der für den reifen Anteil des Proteins codierende Bereich reicht von den Nukleotiden 1783–2142 der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Sequenz. Gegebenenfalls kann das DNA-Molekül noch weitere funktionelle Anteile der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Sequenz umfassen, nämlich die für den Signal- oder/und Propeptidanteil codierenden Nukleotidsequenzen. Besonders bevorzugt umfasst das DNA-Molekül die Sequenz für den Signal- und den Propeptidanteil und den Anteil des reifen Proteins, d. h. die Nukleotide 640–2142 der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Sequenz. Andererseits kann das DNA-Molekül neben dem für das reife Protein codierenden Anteil auch noch funktionelle Signal- oder/und Propeptidanteile von anderen Proteinen, insbesondere von anderen Proteinen der TGF-β-Familie, z. B. den oben genannten BMP-Proteinen, umfassen. Die entsprechenden Nukleotidsequenzen sind aus den oben genannten Referenzen zu entnehmen, auf deren Offenbarung hiermit Bezug genommen wird.The coding region for the mature portion of the protein ranges from nucleotides 1783-2142 of SEQ ID NO. 1 sequence shown. Optionally, the DNA molecule may contain further functional portions of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 1, namely the nucleotide sequences coding for the signal or / and propeptide moiety. Most preferably, the DNA molecule comprises the sequence for the signal and propeptide moieties and the proportion of the mature protein, i. H. nucleotides 640-2142 of SEQ ID NO. 1 sequence shown. On the other hand, in addition to the coding for the mature protein portion of the DNA molecule also functional signal or / and Propeptidanteile of other proteins, in particular of other proteins of the TGF-β family, z. The above-mentioned BMP proteins. The corresponding nucleotide sequences can be taken from the abovementioned references, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.

Offenbart ist auch ein DNA-Molekül wie oben definiert, das zusätzlich zwischen den Nukleotiden 1270 und 1271 der in SEQ ID NO. 1 gezeigten Sequenz eine nicht-codierende Intronsequenz enthält. Diese Intronsequenz ist in dem bei DSM hinterlegten Plasmid SKI 52 (H3) MP12 enthalten, das die genomische Nukleinsäuresequenz von MP-52 aufweist.Also disclosed is a DNA molecule as defined above, which additionally contains between nucleotides 1270 and 1271 of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 1 contains a non-coding intron sequence. This intron sequence is contained in the DSM deposited plasmid SKI 52 (H3) MP12, which has the genomic nucleic acid sequence of MP-52.

Auch offenbart ist die vom Phagen λ 15.1 codierte cDNA-Sequenz des MP-52 Proteins. Diese Sequenz beginnt mit Nukleotid 321 von SEQ ID NO. 1. Also disclosed is the phage λ 15.1 encoded cDNA sequence of the MP-52 protein. This sequence begins with nucleotide 321 of SEQ ID NO. 1.

Obwohl die allelischen, degenerierten und hybridisierenden Sequenzen, die von der vorliegenden Erfindung umfasst werden, strukturelle Unterschiede aufgrund geringfügiger Änderungen in der Nukleotid- oder/und Aminosäuresequenz aufweisen, besitzen die von derartigen Sequenzen codierten Proteine noch im Wesentlichen die gleichen nützlichen Eigenschaften, die ihren Einsatz in grundsätzlich den gleichen medizinischen Anwendungen ermöglichen.Although the allelic, degenerate and hybridizing sequences encompassed by the present invention have structural differences due to subtle changes in nucleotide or / and amino acid sequence, the proteins encoded by such sequences still have substantially the same beneficial properties as their use in principle allow the same medical applications.

Gemäß vorliegender Erfindung bedeutet die Bezeichnung ”Hybridisierung” übliche Hybridisierungsbedingungen, vorzugsweise Bedingungen mit einer Salzkonzentration von 6 × SSC bei 62 bis 66°C, gefolgt von einem einstündigen Waschen mit 0,6 × SSC, 0,1% SDS bei 62 bis 66°C. Besonders bevorzugt betrifft die Bezeichnung ”Hybridisierung” stringente Hybridisierungsbedingungen mit einer Salzkonzentration von 4 × SSC bei 62 bis 66°C, gefolgt von einem einstündigen Waschen mit 0,1 × SSC, 0,1% SDS bei 62 bis 66°C.In the present invention, the term "hybridization" means conventional hybridization conditions, preferably conditions having a salt concentration of 6 × SSC at 62-66 ° C, followed by a one-hour washing with 0.6 × SSC, 0.1% SDS at 62-66 ° C. More preferably, the term "hybridization" refers to stringent hybridization conditions having a salt concentration of 4 x SSC at 62 to 66 ° C, followed by a one hour wash with 0.1 x SSC, 0.1% SDS at 62 to 66 ° C.

Bevorzugt werden DNA-Sequenzen, wie oben definiert, die aus Wirbeltieren, vorzugsweise Säugern wie etwa Schweinen, Kühen, und Nagern wie etwa Ratten oder Mäusen, und insbesondere von Primaten, wie etwa Menschen, erhältlich sind, verwendet.Preferably, DNA sequences, as defined above, which are available from vertebrates, preferably mammals such as pigs, cows, and rodents such as rats or mice, and especially from primates such as humans, are used.

Erfindungsgemäß wird die in SEQ ID NO. 1 gezeigte und als MP-52 bezeichnete Sequenz verwendet. Die Transkripte von MP-52 wurden aus embryonalem Gewebe erhalten und codieren für ein Protein, das eine beträchtliche Aminosäurenhomologie zum reifen Teil der BMP-artigen Proteine zeigt (siehe 1). Die Proteinsequenzen von BMP2 (= BMP2A) und BMP4 (= BMP2B) sind bei Wozney et al., Science 242 (1988), 1528–1534 beschrieben. Die entsprechenden Sequenzen von BMP5, BMP6 und BMP7 sind bei Celeste et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990), 9843–9847 beschrieben. Einige typische Sequenzhomologien, die für bekannte BMP-Sequenzen spezifisch sind, wurden auch im Propeptidteil von MP-52 gefunden, während andere Teile des Precursorteils von MP-52 erhebliche Unterschiede zu BMP-Precursoren zeigen.According to the invention in SEQ ID NO. 1 and designated as MP-52. The transcripts of MP-52 were obtained from embryonic tissue and encode a protein that shows considerable amino acid homology to the mature part of the BMP-like proteins (see 1 ). The protein sequences of BMP2 (= BMP2A) and BMP4 (= BMP2B) are described in Wozney et al., Science 242 (1988), 1528-1534. The corresponding sequences of BMP5, BMP6 and BMP7 are described in Celeste et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87 (1990), 9843-9847. Some typical sequence homologies specific for known BMP sequences have also been found in the propeptide part of MP-52, while other parts of the precursor part of MP-52 show significant differences from BMP precursors.

Ebenfalls offenbart ist ein Vektor, der mindestens eine Kopie eines DNA-Moleküls wie oben definiert enthält. In einem derartigen Vektor ist die DNA-Sequenz, wie oben definiert, vorzugsweise operativ mit einer Expressionskontrollsequenz verknüpft. Solche Vektoren eignen sich zur Herstellung von TGF-β-artigen Proteinen in stabil- oder transient-transformierten Zellen. Verschiedene Tier-, Pflanzen-, Pilz- und Bakteriensysteme können zur Transformation und die anschließende Kultivierung verwendet werden. Vorzugsweise enthalten die Vektoren für die Replikation in der Wirtszelle notwendige Sequenzen und sind autonom replizierbar. Weiterhin ist die Verwendung von Vektoren bevorzugt, die selektierbare Markergene enthalten, wodurch die Transformation einer Wirtszelle nachweisbar ist.Also disclosed is a vector containing at least one copy of a DNA molecule as defined above. In such a vector, the DNA sequence as defined above is preferably operably linked to an expression control sequence. Such vectors are useful for the production of TGF-β-like proteins in stably or transiently transformed cells. Various animal, plant, fungal and bacterial systems can be used for transformation and subsequent cultivation. Preferably, the vectors for replication in the host cell contain necessary sequences and are autonomously replicable. Furthermore, the use of vectors containing selectable marker genes is preferred, whereby the transformation of a host cell is detectable.

Weiterhin offenbart ist eine Wirtszelle, die mit einer DNA wie oben definiert oder einem Vektor wie oben definiert transformiert ist. Beispiele von geeigneten Wirtszellen umfassen verschiedene eukaryontische und prokaryontische Zellen, wie etwa E. coli, Insektenzellen, Pflanzenzellen, Säugerzellen und Pilze, wie etwa Hefe.Further disclosed is a host cell transformed with a DNA as defined above or a vector as defined above. Examples of suitable host cells include various eukaryotic and prokaryotic cells, such as E. coli, insect cells, plant cells, mammalian cells and fungi, such as yeast.

Auch offenbart ist ein Protein der TGF-β-Familie, das von einer DNA-Sequenz nach Anspruch 1 codiert wird. Vorzugsweise weist das Protein die in SEQ ID NO. 2 gezeigte Aminosäuresequenz oder gegebenenfalls funktionelle Anteile davon auf und zeigt biologische Eigenschaften, wie etwa Gewebe-induktive, insbesondere osteoinduktive oder/und mitogene Fähigkeiten, die möglicherweise für eine therapeutische Anwendung relevant sind. Die oben genannten Merkmale des Proteins können abhängig von der Bildung von Homodimeren oder Heterodimeren variieren. Solche Strukturen können sich ebenfalls für klinische Anwendungen geeignet erweisen.Also disclosed is a protein of the TGF-β family encoded by a DNA sequence according to claim 1. Preferably, the protein has the sequence shown in SEQ ID NO. 2, or optionally functional moieties thereof, and exhibits biological properties, such as tissue inductive, particularly osteoinductive and / or mitogenic, capabilities that may be relevant to a therapeutic application. The above features of the protein may vary depending on the formation of homodimers or heterodimers. Such structures may also prove suitable for clinical applications.

Die biologischen Eigenschaften der Proteine, insbesondere das mitogene und osteo-induktive Potential, können z. B. in Assays gemäß Roberts et al., PNAS 78 (1981), 5339–5343, Seyedin et al., PNAS 82 (1985), 2267–2271 oder Sampath und Reddi, PNAS 78 (1981), 7599–7603 bestimmt werden.The biological properties of the proteins, in particular the mitogenic and osteoinductive potential can, for. In assays according to Roberts et al., PNAS 78 (1981), 5339-5343, Seyedin et al., PNAS 82 (1985), 2267-2271 or Sampath and Reddi, PNAS 78 (1981), 7599-7603 ,

Ebenfalls offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines Proteins der TGF-β-Familie, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man eine mit einer DNA wie oben definiert oder einem Vektor wie oben definiert transformierte Wirtszelle kultiviert und das TGF-β-Protein aus der Zelle oder/und dem Kulturüberstand gewinnt. Ein solches Verfahren umfasst die Kultivierung der transformierten Wirtszelle in einem geeigneten Kulturmedium und die Reinigung des erzeugten TGF-β-artigen Proteins. Auf diese Weise ermöglicht das Verfahren die Herstellung einer ausreichenden Menge des gewünschten Proteins zum Einsatz bei der medizinischen Behandlung oder in Anwendungen unter Verwendung von Zellkulturtechniken, bei denen Wachstumsfaktoren benötigt werden. Die Wirtszelle kann ein Bakterium, wie etwa Bacillus oder E. coli, ein Pilz, wie etwa Hefe, eine Pflanzenzelle, wie etwa Tabak, Kartoffel oder Arabidopsis oder eine tierische Zelle, insbesondere eine Wirbeltierzelllinie, wie etwa Mo-, COS- oder CHO-Zelllinien oder eine Insektenzelllinie sein.Also disclosed is a method of producing a protein of the TGF-β family, which comprises culturing a host cell transformed with a DNA as defined above or a vector as defined above and removing the TGF-β protein from the cell or / and the culture supernatant wins. Such a method comprises culturing the transformed host cell in a suitable culture medium and purifying the TGF-β-like protein produced. In this way, the method enables the preparation of a sufficient amount of the desired protein for use in the medical Treatment or in applications using cell culture techniques that require growth factors. The host cell may be a bacterium such as Bacillus or E. coli, a fungus such as yeast, a plant cell such as tobacco, potato or Arabidopsis or an animal cell, especially a vertebrate cell line such as Mo, COS or CHO. Cell lines or an insect cell line.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von pharmazeutischen Zusammensetzungen, die eine pharmazeutisch wirksame Menge eines TGF-β-artigen Proteins wie oben definiert als Wirkstoff enthalten. Gegebenenfalls umfasst eine solche Zusammensetzung einen pharmazeutisch aktzeptablen Träger-, Hilfs-, Verdünnungs- oder Füllstoff. Eine solche pharmazeutische Zusammensetzung kann bei der Wundheilung und Gewebewiederherstellung sowie bei der Heilung von Knochen-, Knorpel-, Bindegewebs-, Haut-, Schleimhaut-, Epithelial- oder Zahnschädigungen und bei Zahnimplantaten entweder alleine oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen, z. B. anderen Proteinen der TGF-β-Familie oder Wachstumsfaktoren, wie etwa EGF (epidermal growth factor) oder PDGF (platelet derived growth factor) verwendet werden. Ferner kann eine solche pharmazeutische Zusammensetzung bei der Krankheitsprävention, wie z. B. zur Prävention von Osteoporose und Arthrose, verwendet werden.An object of the present invention is to provide pharmaceutical compositions containing a pharmaceutically effective amount of a TGF-β-like protein as defined above as an active ingredient. Optionally, such a composition comprises a pharmaceutically acceptable carrier, excipient, diluent or filler. Such a pharmaceutical composition can be used in wound healing and tissue repair as well as in the healing of bone, cartilage, connective tissue, skin, mucosal, epithelial or tooth damage, and in dental implants, either alone or in combination with other agents, e.g. Other proteins of the TGF-β family or growth factors such as EGF (epidermal growth factor) or PDGF (platelet derived growth factor). Furthermore, such a pharmaceutical composition in the disease prevention, such as. For the prevention of osteoporosis and osteoarthritis.

Eine andere mögliche klinische Anwendung des TGF-β-artigen Proteins wie oben definiert ist die Verwendung als Suppressor der Immunreaktion zur Vermeidung der Abstoßung von Organtransplantaten oder ein Einsatz im Zusammenhang mit der Angiogenese. Die erfindungsgemäße pharmazeutische Zusammensetzung kann auch prophylaktisch oder in der kosmetischen Chirurgie verwendet werden. Weiterhin ist die Anwendung der Zusammensetzung nicht auf Menschen beschränkt, sondern kann auch Tiere, insbesondere Haustiere umfassen.Another potential clinical application of the TGF-β-like protein as defined above is the use as an immune response suppressor to prevent rejection of organ transplants or use in conjunction with angiogenesis. The pharmaceutical composition according to the invention can also be used prophylactically or in cosmetic surgery. Furthermore, the application of the composition is not limited to humans, but may also include animals, especially pets.

Schließlich ist ein Antikörper offenbart, der spezifisch an die Proteine wie oben definiert binden kann, oder ein derartiges Antikörperfragment (z. B. Fab oder Fab'). Verfahren zur Herstellung eines solchen spezifischen Antikörpers oder Antikörperfragments gehören zum allgemeinen Fachwissen des Durchschnittsfachmanns. Vorzugsweise ist ein solcher Antikörper ein monoklonaler Antikörper. Solche Antikörper oder Antikörperfragmente könnten sich auch für diagnostische Methoden eignen.Finally, an antibody is disclosed which can specifically bind to the proteins as defined above, or such an antibody fragment (e.g., Fab or Fab '). Methods of making such a specific antibody or antibody fragment are within the general skill of one of ordinary skill in the art. Preferably, such an antibody is a monoclonal antibody. Such antibodies or antibody fragments could also be useful in diagnostic methods.

Weiterhin soll die Erfindung durch das folgende Beispiel veranschaulicht werden.Furthermore, the invention will be illustrated by the following example.

Beispiel 1example 1

Isolierung von MP-52Isolation of MP-52

  • 1.1 Gesamt-RNA wurde aus menschlichem Embryonalgewebe (8 bis 9 Wochen alt) nach der Methode von Chirgwin et al., Biochemistry 18 (1979), 5294–5299 isoliert. Poly(A+)-RNA wurde aus der Gesamt-RNA durch Oligo(dT)-Chromatographie gemäß den Vorschriften des Herstellers (Stratagene Poly (A) Quick-Säulen) abgetrennt.1.1 Total RNA was isolated from human embryonic tissue (8 to 9 weeks old) by the method of Chirgwin et al., Biochemistry 18 (1979), 5294-5299. Poly (A +) RNA was separated from total RNA by oligo (dT) chromatography according to the manufacturer's instructions (Stratagene Poly (A) Quick columns).
  • 1.2 Für die reverse Transkriptionsreaktion wurden 1 bis 2,5 μg Poly(A+)-RNA für 5 Minuten auf 65°C erhitzt und schnell auf Eis abgekühlt. Das Reaktionsgemisch enthielt 27 U RNA-Guard (Pharmacia), 2,5 μg Oligo (dT) 12–18 (Pharmacia), 5 × Puffer (250 mmol/l Tris/HCl pH 8,5, 50 mmol/l MgCl2, 50 mmol/l DTT, 5 mmol/l von jedem dNTP, 600 mmol/l KCl) und 20 U AMV reverse Transkriptase (Boehringer Mannheim) pro μg Poly (A+) RNA. Das Reaktionsgemisch (25 μl) wurde 2 Stunden lang bei 42°C inkubiert.1.2 For the reverse transcription reaction, 1 to 2.5 μg of poly (A +) RNA was heated to 65 ° C for 5 minutes and cooled rapidly on ice. The reaction mixture contained 27 U RNA Guard (Pharmacia), 2.5 μg oligo (dT) 12-18 (Pharmacia), 5x buffer (250 mmol / l Tris / HCl pH 8.5, 50 mmol / l MgCl 2, 50 mmol / L DTT, 5 mmol / L of each dNTP, 600 mmol / L KCl) and 20 U AMV reverse transcriptase (Boehringer Mannheim) per μg poly (A +) RNA. The reaction mixture (25 μl) was incubated for 2 hours at 42 ° C.
  • 1.3 Die in 2 gezeigten Deoxynukleotidprimer OD und OID wurden auf einem automatischen DNA-Synthesizer (Biosearch) hergestellt. Die Reinigung erfolgte durch denaturierende Polyacrylamidgelelektropharese und Isolierung der Hauptbande aus dem Gel durch Isotachophorese. Die Oligonukleotide wurden durch Vergleich der Nukleinsäuresequenzen von bekannten Mitgliedern der TGF-β-Familie und Auswahl von Regionen mit der höchsten Konservierung entwarfen. Ein Vergleich dieser Region ist in 2 gezeigt. Zur Erleichterung der Klonierung enthielten beide Nukleotide EcoRI-Restriktionsstellen und OD enthielt zusätzlich eine NcoI-Restriktionsstelle an seinem 5'-Terminus.1.3 The in 2 Deoxynucleotide primers OD and OID were prepared on an automatic DNA synthesizer (Biosearch). Purification was by denaturing polyacrylamide gel electrophoresis and isolating the major band from the gel by isotachophoresis. The oligonucleotides were designed by comparing the nucleic acid sequences of known members of the TGF-β family and selecting regions with the highest conservation. A comparison of this region is in 2 shown. To facilitate cloning, both nucleotides contained EcoRI restriction sites and OD additionally contained an NcoI restriction site at its 5'-terminus.
  • 1.4 Bei der PCR-Reaktion wurde 20 ng Poly (A+) RNA entsprechende cDNA aus Ausgangsmaterial verwendet. Die Reaktion wurde in einem Volumen von 50 μl durchgeführt und enthielt 1 × PCR-Puffer (16,6 mmol/l (NH4)2SO4, 67 mmol/l Tris/HCl pH 8,8, 2 mmol/1 MgCl2, 6,7 μmol/l EDTA, 10 mmol/l β-Mercaptoethanol, 170 μg/ml Rinderserumalbumin (Gibco), 200 μmol/l von jedem dNTP (Pharmacia), 30 pmol von jedem Oligonukleotid (OD und OID) und 1,5 U Taq-Polymerase (AmpliTaq, Perkin Elmer Cetus). Das Reaktionsgemisch wurde mit Paraffin überschichtet und es wurden 40 PCR-Zyklen durchgeführt. Die Produkte der PCR-Reaktion wurden durch Phenol/Chloroform-Extraktion gereinigt und durch Ethanolpräzipitation konzentriert.1.4 In the PCR reaction, 20 ng poly (A +) RNA corresponding cDNA from starting material was used. The reaction was carried out in a volume of 50 μl and contained 1 × PCR buffer (16.6 mmol / l (NH4) 2SO4, 67 mmol / l Tris / HCl pH 8.8, 2 mmol / l MgCl2, 6.7 μmol / L EDTA, 10 mmol / L β-mercaptoethanol, 170 μg / ml bovine serum albumin (Gibco), 200 μmol / L of each dNTP (Pharmacia), 30 μmol of each oligonucleotide (OD and OID) and 1.5 U Taq- Polymerase (AmpliTaq, Perkin Elmer Cetus) The reaction mixture was over-coated with paraffin and 40 cycles of PCR were performed The products of the PCR reaction were purified by phenol / chloroform extraction and concentrated by ethanol precipitation.
  • 1.5 Das PCR-Reaktionsprodukt wurde mit den Restriktionsenzymen SphI (Pharmacia) und AlwNI (Biolabs) entsprechend den Vorschriften des Herstellers gespalten. 1.5 The PCR reaction product was digested with the restriction enzymes SphI (Pharmacia) and AlwNI (Biolabs) according to the manufacturer's instructions.
  • 1.6 Die Produkte der Restriktionsspaltung wurden durch Agarosegelelektrophorese fraktioniert. Nach Anfärbung mit Ethidiumbromid wurden nicht gespaltene Amplifizierungsprodukte aus dem Gel herausgeschnitten und durch Phenolextraktion isoliert. Die erhaltene DNA wurde anschließend zweimal durch Phenol/Chloroform-Extraktion gereinigt.1.6 The products of restriction cleavage were fractionated by agarose gel electrophoresis. After staining with ethidium bromide, uncleaved amplification products were excised from the gel and isolated by phenol extraction. The resulting DNA was then purified twice by phenol / chloroform extraction.
  • 1.7 Nach einer Ethanolpräzipitation wurde ein Viertel oder ein Fünftel der isolierten DNA reamplifiziert, wobei die gleichen Bedingungen wie für die primäre Amplifikation verwendet wurden, außer daß die Anzahl der Zyklen auf 13 verringert wurde. Die Reamplifizierungsprodukte wurden gereinigt, mit den gleichen Enzymen wie oben geschnitten und die ungeschnittenen Produkte wurden, wie oben für die Amplifizierungsprodukte erläutert, aus Agarosegelen isoliert. Der Reamplifizierungsschritt wurde zweimal wiederholt.1.7 After ethanol precipitation, one quarter or one fifth of the isolated DNA was reamplified using the same conditions as for the primary amplification, except that the number of cycles was reduced to 13. The reamplification products were purified, cut with the same enzymes as above, and the uncut products were isolated from agarose gels as explained above for the amplification products. The reamplification step was repeated twice.
  • 1.8 Nach der letzten Isolierung aus dem Gel wurden die Amplifizierungsprodukte durch 4 U EcoRI (Pharmacia) unter den vom Hersteller empfohlenen Bedingungen gespalten. Ein Viertel des Restriktionsgemisches wurde in den mit EcoRI gespaltenen Vektor pBluescriptII SK+ (Stratagene) ligiert. Nach Ligierung wurden 24 Klone durch Sequenzierung weiter analysiert. Die mit AlwNI und SphI gespaltene Probe ergab eine neue Sequenz, die als MP-52 bezeichnet wurde. Die anderen Klone enthielten überwiegend BMP6-Sequenzen und einer enthielt eine BMP7-Sequenz.1.8 Following final isolation from the gel, the amplification products were cleaved by 4 U EcoRI (Pharmacia) under the conditions recommended by the manufacturer. One quarter of the restriction mixture was ligated into the EcoRI digested vector pBluescriptII SK + (Stratagene). After ligation, 24 clones were further analyzed by sequencing. The AlwNI and SphI digested sample revealed a new sequence, designated MP-52. The other clones contained predominantly BMP6 sequences and one contained a BMP7 sequence.

Der Klon wurde zum 3'-Ende der cDNA nach der ausführlich von Frohmann (Amplifications, veröffentlicht von Perkin-Elmer Corp., Issue 5 (1990), pp 11–15) beschriebenen Methode vervollständigt. Die gleiche embryonale mRNA, die zur Isolierung des ersten Fragments von MP-52 verwendet worden war, wurde, wie oben beschrieben, revers transkribiert. Die Amplifizierung erfolgte unter Verwendung des Adapterprimers (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACG) und eines inneren Primers (CTTGAGTACGAGGCTTTCCACTG) der MP-52-Sequenz. Die Amplifizierungsprodukte wurden unter Verwendung eines überlappenden Adapterprimers (ATTCGCATGCCATGGTCGACGAAG) und eines überlappenden internen Primers (GGAGCCCACGAATCATGCAGTCA) der MP-52-Sequenz reamplifiziert. Die Reamplifizierungsprodukte wurden nach Restriktionsspaltung mit NcoI in einen auf gleiche Weise gespaltenen Vektor (pUC 19 (Pharmacia Nr. 27-4951-01) mit einer geänderten multiplen Klonierungsstelle, die eine singuläre NcoI-Restriktionsstelle enthält) kloniert und sequenziert. Die Klone wurden durch ihre Sequenzüberlappung am 3'-Ende der bekannten MP-52-Sequenz charakterisiert. Einer davon wurde als Sonde zum Screening einer humanen genomischen Genbank (Stratagene Nr. 946203) nach einer ausführlich bei Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, veröffentlicht von Greene Publishing Associates und Wiley-Interscience (1989)) beschriebenen Methode verwendet. Aus 8 × 105 λ Phagen wurde ein Phage (λ2.7.4) isoliert, der eine Insertion von etwa 20 kb enthielt, und bei DSM unter der Hinterlegungsnummer 7387 hinterlegt. Dieser Klon enthält neben der aus mRNA durch die beschriebenen Amplifizierungsmethoden isolierte Sequenz weitere Sequenzinformationen am 5'-Ende.The clone was completed to the 3 'end of the cDNA according to the method described in detail by Frohmann (Amplifications, published by Perkin-Elmer Corp., Issue 5 (1990), pp 11-15). The same embryonic mRNA used to isolate the first fragment of MP-52 was reverse transcribed as described above. Amplification was performed using the adapter primer (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACG) and an internal primer (CTTGAGTACGAGGCTTTCCACTG) of the MP-52 sequence. The amplification products were reamplified using an overlapping adapter primer (ATTCGCATGCCATGGTCGACGAAG) and an overlapping internal primer (GGAGCCCACGAATCATGCAGTCA) of the MP-52 sequence. The reamplification products were cloned and sequenced after restriction cleavage with NcoI in a similarly cleaved vector (pUC 19 (Pharmacia No. 27-4951-01) with an altered multiple cloning site containing a unique NcoI restriction site). The clones were characterized by their sequence overlap at the 3 'end of the known MP-52 sequence. One of these was used as a probe to screen a human genomic library (Stratagene # 946203) according to a detailed review by Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, published by Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience (1989)). From 8 × 10 5 λ phage, a phage (λ2.7.4) was isolated which contained an insertion of about 20 kb and deposited with DSM under accession number 7387. In addition to the sequence isolated from mRNA by the amplification methods described, this clone contains further sequence information at the 5 'end.

Zur Sequenzanalyse wurde ein HindIII-Fragment von etwa 7,5 kb in einen auf gleiche Weise geschnittenen Vektor (Bluescript SK, Stratagene Nr. 212206) subkloniert. Dieses als SKL 52 (H3) MP12 bezeichnete Plasmid wurde ebenfalls bei DSM unter der Hinterlegungsnummer 7353 hinterlegt. Die in SEQ ID NO. 1 gezeigte Sequenzinformation stammt von dem Phagen λ 2.7.4.. Das ATG an Position 640 ist das erste ATG innerhalb des Leserahmens (bei Position 403 tritt ein Stoppkodon auf). Aufgrund der Sequenzdaten ist zu vermuten, daß es sich hierbei um das Startkodon für die Translation handelt.For sequence analysis, a HindIII fragment of about 7.5 kb was subcloned into a similarly cut vector (Bluescript SK, Stratagene No. 212206). This plasmid, designated SKL 52 (H3) MP12, was also deposited with DSM under accession number 7353. The in SEQ ID NO. Sequence information shown in Fig. 1 is from phage λ 2.7.4. The ATG at position 640 is the first ATG within the reading frame (at position 403, a stop codon occurs). Based on the sequence data, it can be assumed that this is the start codon for translation.

Die genomische DNA enthält ein Intron von etwa 2 kb zwischen den Basenpaaren 1270 und 1271 von SEQ ID NO. 1. Die Sequenz des Introns ist nicht gezeigt. Die Richtigkeit der Splicestelle wurde durch Sequenzierung eines Amplifizierungsprodukts bestätigt, das aus einer diese Region enthaltenden cDNA stammt. Diese Sequenzinformationen wurden mit Hilfe einer leicht modifizierten Methode erhalten, die ausführlich bei Frohman (Amplifications, veröffentlicht von Perkin-Elmer Corporation, Issue 5 (1990), pp 11–15) beschrieben ist. Es wurde die gleiche embryonale RNA, die auch zur Isolierung des 3'-Endes von MP-52 verwendet wurde, unter Einsatz eines internen, in 5'-Richtung orientierten Primers der MP-52-Sequenz (ACAGCAGGTGGGTGGTGTGGACT) revers transkribiert. Ein PolyA-Schwanz wurde an das 5'-Ende des ersten cDNA-Strangs unter Verwendung terminaler Transferase angefügt. Es wurde eine 2-Schritt-Amplifizierung durchgeführt, zuerst durch Verwendung eines aus Oligo dT und einer Adaptersequenz bestehenden Primers (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACGAAGC(T16)) und zweitens eines Adapterprimers (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACG) und eines internen Primers (CCAGCAGCCCATCCTTCTCC) der MP-52-Sequenz durchgeführt. Die Amplifizierungsprodukte wurden unter Verwendung des gleichen Adapterprimers und eines überlappenden internen Primers (TCCAGGGCACTAATGTCAAACACG) der MP-52-Sequenz reamplifiziert. Anschließend wurden die Reamplifizierungsprodukte unter Verwendung eines überlappenden Adapterprimers (ATTCGCATGCCATGGTCGACGAAG) und eines überlappenden internen Primers (ACTAATGTCAAACACGTACCTCTG) der MP-52-Sequenz reamplifiziert. Die Reamplifizierungsendprodukte wurden mit glatten Enden in einen Vektor (Bluescript SK, Stratagene Nr. 212206) kloniert, der mit EcoRV gespalten war. Die Klone wurden durch ihre Sequenzüberlappung mit der DNA von λ 2.7.4. charakterisiert.The genomic DNA contains an intron of about 2 kb between base pairs 1270 and 1271 of SEQ ID NO. 1. The sequence of the intron is not shown. The accuracy of the splice site was confirmed by sequencing an amplification product derived from a cDNA containing this region. This sequence information was obtained by a slightly modified method, which is described in detail in Frohman (Amplifications, published by Perkin-Elmer Corporation, Issue 5 (1990), pp 11-15). The same embryonic RNA that was also used to isolate the 3'-end of MP-52 was reverse transcribed using an internal 5'-directed primer of the MP-52 sequence (ACAGCAGGTGGGTGGTGTGGACT). A polyA tail was added to the 5 'end of the first cDNA strand using terminal transferase. A 2-step amplification was performed, first by using a primer consisting of oligo dT and an adapter sequence (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACGAAGC (T16)) and secondly an adapter primer (AGAATTCGCATGCCATGGTCGACG) and an internal primer (CCAGCAGCCCATCCTTCTCC) of the MP-52 sequence. The amplification products were reamplified using the same adapter primer and an overlapping internal primer (TCCAGGGCACTAATGTCAAACACG) of the MP-52 sequence. Subsequently, the reamplification products were reamplified using an overlapping adapter primer (ATTCGCATGCCATGGTCGACGAAG) and an overlapping internal primer (ACTAATGTCAAACACGTACCTCTG) of the MP-52 sequence. The Reamplifizierungsendprodukte were with blunt ends into a vector (Bluescript SK, Stratagene No. 212206) cleaved with EcoRV. The clones were characterized by their sequence overlap with the DNA of λ 2.7.4. characterized.

Weiterhin wurde eine cDNA-Bank, hergestellt aus RNA von Fibroblasten und kloniert in λgt10, gescreent. Dabei wurden 2 × 106 Phagen getestet, wobei als radioaktive Sonde ein ca. 1 kb großes Fragment der genomischen MP-52-DNA (2. Exon bis zur HindIII-Restriktionsstelle im 3'-untranslatierten Bereich) diente. Es wurden 17 Mischplaques gepickt, die mit PCR unter Verwendung von Primern aus dem 5'- und 3'-Bereich der MP-52-Sequenz überprüft wurden. Daraufhin wurden 8 Phagenplaques ausgewählt und vereinzelt. Die cDNA wurde über eine EcoRI-Partialspaltung aus dem Phagen isoliert und in den ebenfalls mit EcoRI gespaltenen Bluescriptvektor kloniert.Furthermore, a cDNA library prepared from RNA from fibroblasts and cloned in λgt10 was screened. In this case, 2 × 10 6 phages were tested, with a ca. 1 kb fragment of the genomic MP-52 DNA (second exon up to the HindIII restriction site in the 3'-untranslated region) serving as the radioactive probe. 17 mixed plaques were picked which were checked by PCR using primers from the 5 'and 3' region of the MP-52 sequence. Thereupon 8 phage plaques were selected and separated. The cDNA was isolated from the phage via EcoRI partial cleavage and cloned into the Bluescript vector, also digested with EcoRI.

Eine Sequenzierung eines der resultierenden Plasmide SK52L15.1MP25, zeigte, daß der längste Phage (15.1) bei Nukleotid Nr. 321 von SEQ ID NO. 1 beginnt. Weiterhin wurde durch das Sequenzieren die Splicestelle (Nukleotid 1270) bestätigt.Sequencing of one of the resulting plasmids SK52L15.1MP25 revealed that the longest phage (15.1) at nucleotide # 321 of SEQ ID NO. 1 starts. Furthermore, sequencing confirmed the splice site (nucleotide 1270).

Das Plasmid SKL 52 (H3) MP12 wurde unter der Hinterlegungsnummer 7353 bei DSM (Deutsche Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen, Mascheroder Weg 1b, 3300 Braunschweig) am 10. Dezember 1992 hinterlegt.The plasmid SKL 52 (H3) MP12 was deposited under the accession number 7353 at DSM (German Collection of Microorganisms and Cell Cultures, Mascher or Weg 1b, 3300 Braunschweig) on December 10, 1992.

Der Phage λ 2.7.4 wurde unter der Hinterlegungsnummer 7387 bei DSM am 13. Januar 1993 hinterlegt.Phage λ 2.7.4 was deposited at DSM on January 13, 1993 under accession number 7387.

Der Plasmid SK52L15.1MP25 wurde unter der Hinterlegungsnummer 8421 bei DSM am 16. Juli 1993 hinterlegt.Plasmid SK52L15.1MP25 was deposited under the accession number 8421 at DSM on July 16, 1993.

Beispiel 2Example 2

Expression von MP52Expression of MP52

Für die Expression von MP52 wurden verschiedene Systeme getestet. Die Verwendung von Vaccinia Viren als Expressionssystem ist ausführlich und für den Fachmann nacharbeitbar in den Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, Wiley & Sons) im folgenden abgekürzt mit CP unter Chapter 16 Unit 16.15–16.18 beschrieben. Das System beruht darauf, daß Fremd-DNA unter Verwendung bestimmter Vektoren durch homologe Rekombination in das Vaccinia Virus Genom integriert werden kann. Zu diesem Zweck enthält der verwendete Vektor das TK(Thymidinkinase)-Gen aus dem Vaccinia Genom. Um eine Selektion auf rekombinante Viren zu ermöglichen, enthält der Vektor weiterhin das E. coli-Xanthin-Guanin-Phosphoribosyl-Transferase-Gen (gpt) (Falkner et al., J. Virol. 62 (1988), 1849–1854). In diesen Vektor wurde die cDNA mit dem gesamten codierenden Bereich für MP52 kloniert. Die cDNA kommt aus dem Plasmid SK52L15.1MP25 (DSM, Hinterlegungsnummer 8421), welche zur Entfernung eines großen Teils des 5'-nicht translatierten Bereichs aber zunächst deletiert und zwischenkloniert wurde. Dazu wurde das Plasmid SK52L15.1MP25 mit SalI linearisiert und stufenweise das 5'-Ende mit dem ExoIII/Mung Bean Kit (Stratagene #200330) nach Herstellerangaben deletiert. Nach Restriktion mit BamHI wurden die unterschiedlich weit deletierten MP52 cDNAs über ein Agarosegel von dem Restvektor getrennt, isoliert und nach Standardmethoden (Sambrook et al., Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989) in einem mit EcoRV und BamHI restringierten pBluescriptII SK-Vektor (Stratagene #212206) zwischenkloniert (pSK52s). Sämtliche Restriktionen erfolgten nach Herstellerangaben. Ansequenzierung mit Sequenase (USB/Amersham #70770) ergab unter anderem einen Klon, der mit Nukleotid 576 in SEQ ID NO. 1 (64 Basenpaare vom Startcodon entfernt) beginnt. Aus diesem wurde über SalI und SacI Restriktion das cDNA-Insert isoliert und in den ebenso gespaltenen Vektor für die Rekombination in Vaccinia kloniert. Das resultierende Plasmid (pBP1MP52s) wurde bei der DSM (Hinterlegungsnummer 9217) am 24. Mai 1994 hinterlegt und für die Herstellung von rekombinanten Vaccinia Viren eingesetzt. Dazu wurden zu 80% konfluente 1438 Zellen (HuTk-, ATCC CRL 8303) in 35 mm Kulturschalen mit Vaccinia Wildtyp Virus in 2 ml PBS für 30 Minuten bei Raumtemperatur unter gelegentlichem Schütteln infiziert (1 Virus auf 10 Zellen). Nach Absaugen des Überstandes und Zugabe von 2 ml Kulturmedium (MEM, Gibco BRL #041-01095) wurde für 2 Stunden bei 37°C inkubiert. Das Medium wurde anschließend entfernt und die Transformation dieser Zellen mit 100 ng pBP1MP52s, 2 μg Träger DNA (Kalbsthymus, Boehringer Mannheim #104175) und 10 μl Lipofektin (Gibco BRL #18292-011) in 1 ml MEM für 15 h bei 37°C erreicht. Nach Zugabe von 1 ml MEM mit 20% FCS (Gibco BRL #011-06290) wurde für weitere 24 Stunden bei 37°C inkubiert und die lysierten Zellen anschließend eingefroren.Different systems were tested for the expression of MP52. The use of vaccinia virus as an expression system is described in detail and to one skilled in the art in Current Protocols in Molecular Biology (Ausubel et al., Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, Wiley & Sons) abbreviated below to CP under Chapter 16 Unit 16.15- 16.18 described. The system relies on the possibility of integrating foreign DNA into the vaccinia virus genome using specific vectors by homologous recombination. For this purpose, the vector used contains the TK (thymidine kinase) gene from the vaccinia genome. In order to allow selection for recombinant viruses, the vector further contains the E. coli xanthine-guanine phosphoribosyl transferase gene (gpt) (Falkner et al., J. Virol., 62 (1988), 1849-1854). Into this vector, the cDNA was cloned with the entire coding region for MP52. The cDNA comes from the plasmid SK52L15.1MP25 (DSM, accession number 8421), which was initially deleted and intercloned to remove a large portion of the 5 'untranslated region. For this purpose, the plasmid SK52L15.1MP25 was linearized with SalI and gradually deleted the 5 'end with the ExoIII / Mung bean kit (Stratagene # 200330) according to the manufacturer. After restriction with BamHI, the differently deleted MP52 cDNAs were separated from the residual vector by means of an agarose gel, isolated and purified by standard methods (Sambrook et al., Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989) in a pBluescriptII restricted with EcoRV and BamHI SK vector (Stratagene # 212206) between cloned (pSK52s). All restrictions were made according to the manufacturer. Sequencing with Sequenase (USB / Amersham # 70770) yielded, inter alia, a clone encoding nucleotide 576 in SEQ ID NO. 1 (64 base pairs away from the start codon) starts. From this, the cDNA insert was isolated via SalI and SacI restriction and cloned into the similarly cleaved vector for recombination in vaccinia. The resulting plasmid (pBP1MP52s) was deposited with DSM (accession number 9217) on May 24, 1994 and used for the production of recombinant vaccinia viruses. To this end, 80% confluent 1438 cells (HuTk, ATCC CRL 8303) in 35 mm culture dishes were infected with vaccinia wild-type virus in 2 ml PBS for 30 minutes at room temperature with occasional shaking (1 virus per 10 cells). After aspirating the supernatant and adding 2 ml of culture medium (MEM, Gibco BRL # 041-01095), it was incubated for 2 hours at 37 ° C. The medium was then removed and the transformation of these cells with 100 ng of pBP1MP52s, 2 μg of carrier DNA (calf thymus, Boehringer Mannheim # 104175) and 10 μl of lipofectin (Gibco BRL # 18292-011) in 1 ml MEM for 15 h at 37 ° C reached. After addition of 1 ml of MEM with 20% FCS (Gibco BRL # 011-06290), incubation was continued for a further 24 hours at 37 ° C and the lysed cells were subsequently frozen.

Die gpt Selektion auf die Xanthin-Guanin-Phosphoribosyl-Transferase und Isolation und Amplifizierung einzelner rekombinanter Viren erfolgte im wesentlichen wie in Unit 16.17 der CP beschrieben, mit dem Unterschied, daß RK13-Zellen (ATCC CCL 37) verwendet wurden. The gpt selection for xanthine-guanine phosphoribosyl transferase and isolation and amplification of individual recombinant viruses was essentially as described in Unit 16.17 of the CP, with the difference that RK13 cells (ATCC CCL 37) were used.

Die Integration der MP52 cDNA in das Virus-Genom wurde durch Dot blot und Southern blot Analyse (CP Unit 16.18) bestätigt. Ein rekombinantes Virus wurde für Expressionsanalysen in der Zellinie 143B (HuTk-, ATCC CRL 8303, human) eingesetzt. Die konfluenten Zellen wurden mit der der Zellzahl entsprechenden Anzahl an Viren für 45 Minuten bei 37°C infiziert und anschließend das entsprechende Kulturmedium (MEM, Gibco BRL #041-01095) mit 10% FCS und Penicillin/Streptomycin (1:500, Gibco BRL #043-05140H) zugefügt. Nach 6 Stunden bei 37°C wurde das Medium entfernt, die Zellen zweimal mit z. B. HBSS (Gibco BRL #042-04180M) gewaschen und Produktionsmedium (z. B. MEM) ohne FCS zugesetzt. Nach 20 bis 22 Stunden Produktion wurde der Zellüberstand gesammelt. Die Analyse der Expression erfolgte durch Western blots nach Standardmethoden (CP Unit 10.8). Dafür wurden die Proteine aus 100 bis 500 μl Zellkulturüberstand durch Zugabe des äquivalenten Volumens an Aceton und Inkubation von mindestens einer Stunde auf Eis präzipitiert und abzentrifugiert. Nach Resuspension des Pellets in Auftragspuffer (7 M Harnstoff, 1% SDS, 7 mM Natriumdihydrogenphosphat, 0,01% Bromphenolblau und gegebenenfalls 1% β-Mercaptoethanol) erfolgte die Auftrennung in 15%igen Polyacrylamidgelen. Als Markerproteine wurde ein vorgefärbter Protein-Molekulargewichtsstandard (Gibco BRL #26041-020) eingesetzt. Der Transfer auf PVDF-Membran (Immobilon #IPVH00010) und das Abblocken der Membran erfolgten nach Standardmethoden.Integration of the MP52 cDNA into the virus genome was confirmed by dot blot and Southern blot analysis (CP Unit 16.18). A recombinant virus was used for expression analyzes in cell line 143B (HuTk, ATCC CRL 8303, human). The confluent cells were infected with the number of viruses corresponding to the number of cells for 45 minutes at 37 ° C and then the appropriate culture medium (MEM, Gibco BRL # 041-01095) with 10% FCS and penicillin / streptomycin (1: 500, Gibco BRL # 043-05140H). After 6 hours at 37 ° C, the medium was removed, the cells were washed twice with z. HBSS (Gibco BRL # 042-04180M) and production medium (e.g., MEM) added without FCS. After 20 to 22 hours of production, the cell supernatant was collected. The expression was analyzed by Western blots according to standard methods (CP Unit 10.8). For this, the proteins were precipitated from 100 to 500 μl of cell culture supernatant by addition of the equivalent volume of acetone and incubation of at least one hour on ice and centrifuged off. After resuspension of the pellet in loading buffer (7 M urea, 1% SDS, 7 mM sodium dihydrogen phosphate, 0.01% bromophenol blue and optionally 1% β-mercaptoethanol), the separation was carried out in 15% polyacrylamide gels. As marker proteins, a pre-stained protein molecular weight standard (Gibco BRL # 26041-020) was used. Transfer to PVDF membrane (Immobilon # IPVH00010) and blocking of the membrane were done by standard methods.

Zur Detektion von MP52 auf der Membran waren polyklonale Antikörper gegen MP52 sowohl in Hühnern als auch in Kaninchen erzeugt worden. Dazu wurde der reife Anteil von MP52 mit 6 Histidinen am N-Terminus in E. coli exprimiert und gereinigt, wie z. B. beschrieben in Hochuli et al. (BIO/Technology, Vol. 6, 1321–1325 (1988)). Mit beiden Antikörpern ist es möglich, spezifisch Expression von MP52 nachzuweisen, wobei dimeres MP52 weniger effizient erkannt wird als monomeres. Für den Western blot in 3 wurden Hühner-Antikörper verwendet, die über PEG-Präzipitation (Thalley et al., BIO/Technology Vol. 8, 934–938 (1990)) und über Membran-gebundenes Antigen (reifes MP52 mit 6 Histidinen) (18.17 in Sambrook et al., Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989) spezifisch gereinigt waren. Als zweiter Antikörper wurde Anti-Chicken IgG mit gekoppelter alkalischer Phosphatase (Sigma A9171) eingesetzt. Die Detektion erfolgte mit dem Tropix Western-Light Protein Detektion Kit (Serva #WL10RC) nach Herstellerangaben.For the detection of MP52 on the membrane, polyclonal antibodies to MP52 had been generated in both chickens and rabbits. For this purpose, the mature portion of MP52 with 6 histidines at the N-terminus in E. coli was expressed and purified, such. As described in Hochuli et al. (BIO / Technology, Vol. 6, 1321-1325 (1988)). With both antibodies it is possible to specifically detect expression of MP52, whereby dimeric MP52 is recognized less efficiently than monomeric. For the Western blot in 3 For example, chicken antibodies raised via PEG precipitation (Thalley et al., BIO / Technology Vol. 8, 934-938 (1990)) and membrane-bound antigen (mature MP52 with 6 histidines) (18.17 in Sambrook et al , Molecular Cloning, second edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1989). The second antibody used was anti-chicken IgG coupled with alkaline phosphatase (Sigma A9171). Detection was carried out with the Tropix Western-Light Protein Detection Kit (Serva # WL10RC) according to the manufacturer's instructions.

Der Western blot in 3 zeigt, daß nur bei den rekombinanten Viren, nicht aber bei den Wildtyp Viren (ohne integrierte Fremd-DNA) MP52 spezifische Banden auftreten. Die Expression von MP52 führt zu einem sekretierten Protein mit einem im Gel unter nicht reduzierenden Bedingungen erscheinenden Molekulargewicht von ungefähr 25 kDa. Unter reduzierenden Bedingungen läuft das Protein bei 14 bis 15 kDa im Gel. Diese Ergebnisse zeigen, daß MP52 als dimeres reifes Protein exprimiert wird. Bei den im Western blot auftretenden schwachen Banden im Bereich oberhalb von 60 kDa handelt es sich wahrscheinlich um Reste von ungeschnittenen Vorläuferproteinen. Das Laufverhalten bestätigt zudem die aus SEQ ID NO. 2 abzuleitenden theoretischen Molekulargewichte, wonach reifes, monomeres MP52 eine Größe von 13.6 kDa besitzt.The western blot in 3 shows that only with the recombinant viruses, but not in the wild-type viruses (without integrated foreign DNA) MP52 specific bands occur. Expression of MP52 results in a secreted protein with a molecular weight of approximately 25 kDa appearing in the gel under non-reducing conditions. Under reducing conditions, the protein runs at 14 to 15 kDa in the gel. These results show that MP52 is expressed as a dimeric mature protein. The weak bands in the region above 60 kDa appearing in Western blot are probably residues of uncut precursor proteins. The running behavior also confirms the SEQ ID NO. 2 derived theoretical molecular weights, according to which mature, monomeric MP52 has a size of 13.6 kDa.

Die Expression von MP52 und Spaltung des Vorläuferproteins zum reifen MP52 ist nachweislich in verschiedenen Zellinien möglich. Getestet wurden C127 (ATCC CRL 1616, Maus), BHK21 (ATCC CCL 10, Hamster), MRC-5 (ATCC CCL 171, Mensch) und 3T6-Swiss albino (ATCC CCL 96, Maus) Zellen.The expression of MP52 and cleavage of the precursor protein to mature MP52 is demonstrably possible in different cell lines. C127 (ATCC CRL 1616, mouse), BHK21 (ATCC CCL 10, hamster), MRC-5 (ATCC CCL 171, human), and 3T6 Swiss albino (ATCC CCL 96, mouse) cells were tested.

Expression und Spaltung zum reifen MP52 wurde auch in einem weiteren eukaryontischen Expressionssystem gezeigt. Dafür wurde die cDNA von MP52 (beginnend mit Nukleotid 576) in das Expressionsplasmid pSG5 (Stratagene #216201) kloniert. Das Plasmid pSK52s wurde mit ClaI und XbaI restringiert und durch T4-Polymerasebehandlung die überhängenden Enden des MP52-Inserts stumpf gemacht. Die Klonierung in den mit EcoRI restringierten und durch T4-Polymerasebehandlung ebenfalls stumpfendigen Vektor pSG5 erfolgte nach Standardmethoden. Alle enzymatischen Reaktionen erfolgten nach Herstellerangaben. Die korrekte Orientierung des MP52-Inserts wurde durch Restriktionsanalyse und Anseguenzierung mit dem T7-Primer (Stratagene #300302) abgesichert. Das resultierende Plasmid pSG52s (am 17.05.94 bei der DSM mit der Hinterlegungsnummer DSM 9204 hinterlegt) kann mit einem Vektor, der für einen selektierbaren Marker kodiert, wie z. B. das Gen für G418-Resistenz, kotransformiert werden, um stabile Zellinien zu erhalten. Zu diesem Zweck wurde pSG52s mit dem Plasmid p3616 (am 17.05.94 bei der DSM mit der Hinterlegungsnummer DSM 9203 hinterlegt) in L929 Zellen (ATCC CCL1, Maus) mit Lipofektin (Gibco BRL #18292-011) nach Herstellerangaben kotransformiert. Die Selektion mit G418 erfolgte nach dem Fachmann bekannten Methoden (CP, unit 9.5) und führte zu einer Zelllinie, die im Western blot nachweisbar reifes MP52 produziert.Expression and cleavage to mature MP52 has also been demonstrated in another eukaryotic expression system. For this, the cDNA of MP52 (beginning with nucleotide 576) was cloned into the expression plasmid pSG5 (Stratagene # 216201). The plasmid pSK52s was restricted with ClaI and XbaI and blunted by T4 polymerase treatment on the overhanging ends of the MP52 insert. The cloning in the EcoRI-restricted and also blunt-ended by T4 polymerase treatment vector pSG5 was carried out according to standard methods. All enzymatic reactions were carried out according to the manufacturer's instructions. The correct orientation of the MP52 insert was confirmed by restriction analysis and annealing with the T7 primer (Stratagene # 300302). The resulting plasmid pSG52s (deposited with the DSM accession number DSM 9204 on 17.05.94) can be labeled with a vector which codes for a selectable marker, such as e.g. As the gene for G418 resistance, are cotransformed to obtain stable cell lines. For this purpose, pSG52s was cotransformed with the plasmid p3616 (deposited with the DSM accession number DSM 9203 on 17.05.94) into L929 cells (ATCC CCL1, mouse) with lipofectin (Gibco BRL # 18292-011) according to the manufacturer's instructions. The selection with G418 was carried out by methods known to the person skilled in the art (CP, unit 9.5) and resulted in a cell line which produced detectably mature MP52 in the Western blot.

Ein weiterer Expressionsvektor für MP52 wurde unter Verwendung des Plasmides pABWN (Niwa et al., Gene 108 (1991), 193–200 und 4), das von Dr. Miyazaki zur Verfügung gestellt wurde, hergestellt. Another expression vector for MP52 was generated using the plasmid pABWN (Niwa et al., Gene 108 (1991), 193-200 and 4 ), by Dr. med. Miyazaki was made available.

Dazu wurde das Hind III Fragment aus dem Plasmid pSK52s, das mit dem Nukleotid 576 in SEQ ID NO. 1 beginnt, isoliert und die überhängenden Enden durch Behandlung mit Klenow Fragment stumpfendig gemacht. Durch Ligation des Adapters wurde an beiden Fragmentenden eine Not I Restriktionsschnittstelle eingeführt. Adapter:

Figure 00190001
For this purpose, the Hind III fragment from the plasmid pSK52s, which was labeled nucleotide 576 in SEQ ID NO. 1 starts, isolated and the overhanging ends rendered blunt-ended by treatment with Klenow fragment. By ligation of the adapter, a Not I restriction site was introduced at both fragment ends. Adapter:
Figure 00190001

Der Vektor pABWN wurde mit Xho I restringiert, ebenfalls mit dem Klenow Fragment behandelt und mit der intestinalen Alkalischen Phosphatase vom Kalb (Boehringer Mannheim) dephosphoryliert. Derselbe phosphorylierte Adapter wurde anligiert, so daß nun eine Insertion des MP52-Fragmentes nach Restriktion mit Not I in die generierte Not I Schnittstelle des Vektors möglich war. Der resultierende Expressionsvektor wird nachfolgend als Hind III-MP52/pABWN bezeichnet. Alle durchgeführten Reaktionen für die Klonierung erfolgten nach Standardmethoden (z. B. CP unit 3.16).The vector pABWN was restricted with Xho I, also treated with the Klenow fragment and dephosphorylated with calf intestinal alkaline phosphatase (Boehringer Mannheim). The same phosphorylated adapter was ligated so that insertion of the MP52 fragment following restriction with Not I into the generated Not I site of the vector was possible. The resulting expression vector is hereinafter referred to as Hind III-MP52 / pABWN. All reactions for the cloning were carried out according to standard methods (eg CP unit 3.16).

Die Struktur des Hind III-MP52/pABWN Expressionsvektors wurde durch Sequenzierung und Restriktionskartierung bestätigt. Hind III-MP52/pABWN enthält die MP52-Sequenz beginnend mit Nukleotid 576 und endend mit Nukleotid 2278 in SEQ ID NO. 1.The structure of the Hind III-MP52 / pABWN expression vector was confirmed by sequencing and restriction mapping. Hind III-MP52 / pABWN contains the MP52 sequence starting with nucleotide 576 and ending with nucleotide 2278 in SEQ ID NO. 1.

Hind III-MP52/pABWN wurde in L-Zellen (Maus-Fibroblasten) transfiziert und es wurden daraus stabile Transformanten etabliert.Hind III-MP52 / pABWN was transfected into L-cells (mouse fibroblasts) and stable transformants were established therefrom.

Dazu wurden jeweils 4 μg der Plasmide (Hind III-MP52/pABWN oder pABWN) in 5 × 105 L-Zellen auf einer 6 cm Kulturschale unter Verwendung von 20 μl LipofectAMINE Reagenz (Gibco BRL #18324-012) transfiziert. Dazu wurde Lösung A (4 μg der jeweiligen Plasmid DNA in 200 μl OPTI-MEM I (Gibco BRL #31985)) vorsichtig gemischt mit Lösung B (20 μl LipofectAMINE Reagenz in 200 μl OPTI-MEM I) und bei Raumtemperatur für 45 Minuten zur Bildung des DNA-Liposomen Komplexes inkubiert. Während dessen wurden die Zellen einmal mit 2 ml OPTI-MEM I gewaschen. Für jede Transfektion wurden 1,6 ml OPTI-MEM I zu dem Gefäß mit dem DNA-Liposomen Komplex gegeben. Die Lösung wurde vorsichtig gemischt und damit die gewaschenen Zellen überschichtet. Die Zellen wurden mit dem verdünnten Komplex für 5 Stunden bei 37°C im CO2 Inkubator inkubiert. Nach der Inkubation wurden 2 ml DMEM (Gibco BRL, Dulbecco's Modifiziertes Eagle Medium)/20% FCS zugegeben. 24 Stunden nach der Transfektion wurde das Medium mit frischem DMEM/10% FCS ersetzt. 48 Stunden nach Beginn der Transfektion wurden die Zellen in eine 10 cm Kulturschale überführt. 72 Stunden nach Beginn der Transfektion wurde die G418 Selektion mit einer Konzentration von 800 μg/ml begonnen. Die stabilen Klone erschienen nach 1 bis 2 Wochen.For this purpose, in each case 4 μg of the plasmids (Hind III-MP52 / pABWN or pABWN) were transfected into 5 × 10 5 L cells on a 6 cm culture dish using 20 μl LipofectAMINE reagent (Gibco BRL # 18324-012). Solution A (4 μg of the respective plasmid DNA in 200 μl OPTI-MEM I (Gibco BRL # 31985)) was mixed carefully with solution B (20 μl LipofectAMINE reagent in 200 μl OPTI-MEM I) and at room temperature for 45 minutes Formation of the DNA-liposome complex incubated. During this time, the cells were washed once with 2 ml of OPTI-MEM I. For each transfection, 1.6 ml of OPTI-MEM I was added to the DNA-liposome complex vessel. The solution was mixed gently, covering the washed cells. The cells were incubated with the diluted complex for 5 hours at 37 ° C in the CO 2 incubator. After incubation, 2 ml of DMEM (Gibco BRL, Dulbecco's Modified Eagle Medium) / 20% FCS was added. 24 hours after transfection, the medium was replaced with fresh DMEM / 10% FCS. 48 hours after the start of transfection, the cells were transferred to a 10 cm culture dish. 72 hours after the start of transfection, G418 selection was started at a concentration of 800 μg / ml. The stable clones appeared after 1 to 2 weeks.

5 ml konditioniertes DMEM mit oder ohne FCS wurde von konfluenten Transformanten erhalten, die 3 Tage in einer 10 cm Kulturschale gewachsen waren. Die 2 verschiedenen Zellkulturüberstände (HindIII-MP52/pABWN und pABWN) transfizierter Zellen sowie Zellysate wurden im Western blot untersucht. Dabei wurde reifes MP52 in konditioniertem Medium sowie in Zellysaten von HindIII-MP52/pABWN transfizierten Zellen gefunden. Die Klone wurden weiterkloniert und MP52 produzierende Zellen jeweils nach Western blot Analyse ausgewählt. Abschätzungen aus Western blot Analysen ergaben MP52 Produktion von bis zu 1 mg/l.5 ml of conditioned DMEM with or without FCS was obtained from confluent transformants grown in a 10 cm culture dish for 3 days. The 2 different cell culture supernatants (HindIII-MP52 / pABWN and pABWN) of transfected cells and cell lysates were examined by Western blot. In this case, mature MP52 was found in conditioned medium as well as in cell lysates of HindIII-MP52 / pABWN transfected cells. Clones were further cloned and MP52 producing cells were selected by Western blot analysis. Estimates from Western blot analysis revealed MP52 production up to 1 mg / l.

Beispiel 3:Example 3:

Biologische Aktivität von MP52Biological activity of MP52

Um die biologische Aktivität von MP52 nachzuweisen und die Nützlichkeit dieser Erfindung für medizinische Anwendungen zur Vermeidung und/oder Behandlung von Knochenkrankheiten zu belegen, wurden mehrere Experimente in vitro und in vivo durchgeführt.To demonstrate the biological activity of MP52 and demonstrate the usefulness of this invention for medical applications for the prevention and / or treatment of bone disease, several in vitro and in vivo experiments were performed.

1. In vitro assays 1. In vitro assays

1.11.1

Da eine Steigerung der Glykosaminoglykan (GAG) Synthese in Chondrozyten nach TGF-β Stimulation beschrieben ist (Hiraki et al., Biochimica et Biophysica Acta 969 (1988), 91–99), wurde untersucht, ob MP52 ebenfalls diesen Einfluß ausübt. Unter Verwendung der Zellkulturüberstände (DMEM mit 10% FCS) von MP52 produzierenden L-Zelltransformanten (transfiziert mit Hind III-MP52/pABWN), wurde die chondrogene Aktivität von MP52 in Primärkulturen aus fötalen Rattenextremitäten getestet.Since an increase in glycosaminoglycan (GAG) synthesis in chondrocytes after TGF-β stimulation has been described (Hiraki et al., Biochimica et Biophysica Acta 969 (1988), 91-99), it was investigated whether MP52 also exerts this influence. Using cell culture supernatants (DMEM with 10% FCS) of MP52-producing L-cell transformants (transfected with Hind III-MP52 / pABWN), the chondrogenic activity of MP52 in primary cultures was tested from fetal rat extremities.

Dazu wurden die vier Extremitäten von 16-Tage alten Rattenföten verwendet.The four extremities of 16-day-old rat fetuses were used for this purpose.

Nach Trypsinierung wurden die gewonnenen Zellen in F-12 Medium (Nutrient Mixture Ham's F-12, Gibco BRL #21700) mit 10% FCS auf KollagenTyp I beschichteten 24-Well Platten mit 3 × 105 Zellen ausplattiert und ca. 2 Tage bis zur Konfluenz kultiviert. Zu 500 μl Kulturmedium (F-12 Medium mit 10% FCS) wurden jeweils 56 μl konditioniertes Medium (KM) von HindIII-MP52/pABWN-L-Zelltransfektanten, von pABWN-L-Zelltransfektanten oder nur Medium (DMEM mit 10% FCS) gegeben. Über einen Zeitraum von 0, 3, 6 und 9 Tagen wurde F-12 Medium mit 10% FCS sowie den entsprechenden Zusätzen verwendet. Alle drei Tage erfolgte ein Wechsel des Mediums mit den entsprechenden Zusätzen. Danach wurde die Kultur für weitere 2 Tage in F-12 Medium ohne FCS in Anwesenheit der entsprechenden Zusätze (konditionierte Medien bzw. Kontrollmedium) kultiviert und dann 35S-Sulfat für 6 Stunden zugesetzt. In Polysaccharide inkorporiertes 35S wurde nach Pronase E Verdau und Präzipitation wie in Hiraki et al. (Biochimica et Biophysica Acta 969 (1988), 91–99) beschrieben, gemessen. Tabelle 1: Radioaktivität (cpm/well) Anzahl der Inkubationstage DMEM (10% FCS) von Kontroll-L-Zellen KM von pABWN-L-Zelltransfektanten KM von HindIII-MP52/pABWN-L-Zelltransfektanten 2 3720 ± 114 3865 ± 120 4879 ± 422 5 4188 ± 135 4154 ± 29 8223 ± 275* 8 3546 ± 160 3310 ± 115 9890 ± 1260* 11 3679 ± 18 3633 ± 167 7520 ± 160* Werte beziehen sich auf ± S. E. M. für 3 oder 4 Kulturansätze
*: p < 0,01 vs DMEM und KM von pABWN-L-Zelltransfektanten (Scheffe's multiple t-test)
After trypsinization, the recovered cells were plated in F-12 medium (Nutrient Mixture Ham's F-12, Gibco BRL # 21700) with 10% FCS on Collagen Type I coated 24-well plates containing 3 x 10 5 cells and incubated for ca. 2 days Confluence cultivated. To 500 μl culture medium (F-12 medium with 10% FCS) was in each case 56 μl conditioned medium (KM) of HindIII-MP52 / pABWN-L-cell transfectants, of pABWN-L-cell transfectants or only medium (DMEM with 10% FCS). given. Over a period of 0, 3, 6 and 9 days, F-12 medium with 10% FCS and the appropriate additives was used. Every three days there was a change of the medium with the appropriate additives. Thereafter, the culture was cultured for a further 2 days in F-12 medium without FCS in the presence of the appropriate additives (conditioned media or control medium) and then added to 35 S-sulfate for 6 hours. 35 S incorporated into polysaccharides after pronase E digestion and precipitation as described in Hiraki et al. (Biochimica et Biophysica Acta 969 (1988), 91-99). Table 1: Radioactivity (cpm / well) Number of incubation days DMEM (10% FCS) from control L cells KM of pABWN-L cell transfectants KM of HindIII-MP52 / pABWN-L cell transfectants 2 3720 ± 114 3865 ± 120 4879 ± 422 5 4188 ± 135 4154 ± 29 8223 ± 275 * 8th 3546 ± 160 3310 ± 115 9890 ± 1260 * 11 3679 ± 18 3633 ± 167 7520 ± 160 * Values refer to ± SEM for 3 or 4 culture approaches
*: p <0.01 vs DMEM and KM of pABWN-L cell transfectants (Scheffe's multiple t-test)

Wie in Tabelle 1 gezeigt, stimulieren die Zellkulturüberstände der MP52 produzierenden Transfektanten signifikant die GAG Synthese im Vergleich zu reinem Kulturmedium (DMEM mit 10% FCS) oder dem Zellkulturüberstand von pABWN-transfizierten L-Zellen. Dies zeigt, daß MP52 die Ckiondrozytendifferenzierung stimulieren kann.As shown in Table 1, the cell culture supernatants of MP52-producing transfectants significantly stimulated GAG synthesis as compared to pure culture medium (DMEM with 10% FCS) or cell culture supernatant of pABWN-transfected L cells. This shows that MP52 can stimulate ccddifferentiation.

1.21.2

Ein beschriebener Effekt für einige Mitglieder der BMP-Familie ist die Steigerung der alkalische Phosphatase (ALP)-Aktivität in Osteoblasten. Die klonale Ratten-Zellinie ROB-C26 (C-26) zählt zu den Osteoblasten eines relativ frühen Reifestadiums (Yamaguchi et al., Calcif. Tissue Int. 49 (1991), 221–225).A reported effect for some members of the BMP family is the enhancement of alkaline phosphatase (ALP) activity in osteoblasts. The rat clonal cell line ROB-C26 (C-26) is one of the osteoblasts of a relatively early stage of maturation (Yamaguchi et al., Calcif Tissue Int 49 (1991), 221-225).

Für osteoinduktive Proteine wie z. B. das BMP-2 ist die Fähigkeit zur Steigerung der ALP-Aktivität bei Yamaguchi et al. (J. Cell Biol. 113 (1991), 681–687) beschrieben.For osteoinductive proteins such. For example, BMP-2 is the ability to increase ALP activity in Yamaguchi et al. (J. Cell Biol. 113 (1991), 681-687).

Der Einfluß von MP52 auf C26-Zellen wurde wie folgt untersucht: Die C26-Zellen wurden mit 3 × 104 Zellen pro Well in eine 24-Well Platte ausgesät und in α-MEM (Gibco BRL)/10% FCS bis zur Konfluenz kultiviert. Pro Well wurden 56 μl des Zellkulturüberstandes von MP52 produzierenden L-Zelltransfektanten (Hind III-MP52/pABWN) bzw. Zellkulturüberstand von pABWN-L-Zelltransfektanten oder nur Zellkulturüberstand (DMEM mit 10% FCS) von L-Zellen zu 500 μl des C-26 Zellkulturmediums gegeben. Ein Mediumwechsel mit den entsprechenden Zusätzen erfolgte alle drei Tage. Die ALP-Aktivität in den Zellextrakten wurde nach 0, 3, 6, 9 und 12 Tagen mit Hilfe von Standardtechniken basierend auf p-Nitrophenyl-Phosphat als Substrat, wie z. B. beschrieben bei Takuwa et al. (Am. J. Physiol. 257 (1989), E797–E803), bestimmt. Tabelle 2: ALP-Aktivität (nmol/min) pro Well Anzahl der Inkubationstage DMEM (10% FCS) von Kontroll-L-Zellen KM von pABWN-L-Zelltransfektan-ten KM von HindIII-MP52/pABWN-L-Zelltransfektanten 0 41,8 ± 2,8 41,8 ± 2,8 41,8 ± 2,8 3 136,3 ± 3,7 125,8, ± 2,3 181,3 ± 14,2* 6 129,0 ± 7,8 119,3 ± 6,4 258,0 ± 8,3* 9 118,4 ± 3,7 110,1 ± 2,8 258,4 ± 10,6* 12 121,2 ± 3,2 125,3 ± 6,0 237,8 ± 11,0* Werte beziehen sich auf ± S. D. für 4 Kulturansätze
*: p < 0,01 vs DMEM und KM von pABWN-L-Zelltransfektanten (Scheffe's multiple t-test)
The influence of MP52 on C26 cells was examined as follows: The C26 cells were seeded at 3x10 4 cells per well in a 24-well plate and cultured in α-MEM (Gibco BRL) / 10% FCS to confluency , 56 μl of the cell culture supernatant of MP52-producing L-cell transfectants (Hind III-MP52 / pABWN) or cell culture supernatant of pABWN-L-cell transfectants or only cell culture supernatant (DMEM with 10% FCS) of L cells were added to 500 μl of the C cell per well. 26 cell culture medium given. A medium change with the appropriate additions were made every three days. The ALP activity in the cell extracts was determined after 0, 3, 6, 9 and 12 days using standard techniques based on p-nitrophenyl phosphate as substrate, such as. As described by Takuwa et al. (Am J. Physiol 257 (1989), E797-E803). Table 2: ALP activity (nmol / min) per well Number of incubation days DMEM (10% FCS) from control L cells KM of pABWN-L cell transfectants KM of HindIII-MP52 / pABWN-L cell transfectants 0 41.8 ± 2.8 41.8 ± 2.8 41.8 ± 2.8 3 136.3 ± 3.7 125.8, ± 2.3 181.3 ± 14.2 * 6 129.0 ± 7.8 119.3 ± 6.4 258.0 ± 8.3 * 9 118.4 ± 3.7 110.1 ± 2.8 258.4 ± 10.6 * 12 121.2 ± 3.2 125.3 ± 6.0 237.8 ± 11.0 * Values refer to ± SD for 4 culture approaches
*: p <0.01 vs DMEM and KM of pABWN-L cell transfectants (Scheffe's multiple t-test)

Wie in Tabelle 2 gezeigt wird, steigt die ALP-Aktivität durch die MP52 Zugabe signifikant im Vergleich zu reinem DMEM/10%FCS Medium und Medium von pABWN-infizierten L-Zellen an. Dieses Ergebnis zeigt, daß MP52 nicht nur die Chondrozyten Differenzierung, sondern auch Osteoblasten Differenzierung und Reifung bewirken kann.As shown in Table 2, ALP activity by MP52 addition increases significantly as compared to pure DMEM / 10% FCS medium and medium of pABWN-infected L cells. This result shows that MP52 can not only effect chondrocyte differentiation but also osteoblast differentiation and maturation.

Eine weitere Osteoblastenzellinie (MC3T3-E1, Maus), die wie bei Takuwa et al. (Biochem. Biophys. Res. Com. 174 (1991), 96–101) beschrieben durch BMP-2 Behandlung einen Anstieg der ALP-Aktivität zeigt, gibt nach Inkubation mit konditioniertem Medium von MP52 produzierenden L-Zelltransfektanten (Hind III-MP52/pABWN) oder Medium nach MP52 Produktion durch Infektion mit rekombinanten Vaccinia Viren keine Veränderung der ALP-Aktivität. Dies weist darauf hin, daß MP52 z. T. eine von BMP-2 abweichende Zellspezifität besitzt. Unterschiedliche Funktionen bedingt durch verschiedene Zielorte für die einzelnen TGF-β Familienmitglieder können von großer medizinischer Relevanz sein.Another osteoblast cell line (MC3T3-E1, mouse), which as described in Takuwa et al. (Biochem. Biophys. Res. Com. 174 (1991), 96-101) described by BMP-2 treatment shows an increase in ALP activity, gives after incubation with conditioned medium of MP52 producing L-cell transfectants (Hind III-MP52 / pABWN) or medium after MP52 production by infection with recombinant vaccinia viruses no change in ALP activity. This indicates that MP52 z. T. has one of BMP-2 deviating cell specificity. Different functions due to different target sites for the individual TGF-β family members can be of great medical relevance.

2. In vivo Experimente2. In vivo experiments

2.12.1

Die aussagekräftigste Möglichkeit Knochenentwicklung zu untersuchen, basiert auf der ektopischen Knochenbildung in vivo. Diese kann z. B. durch Implantation von entmineralisierter Knochenmatrix induziert werden (Urist, Science 150 (1965), 893–899). Durch Kombination von inaktiver Matrix mit knocheninduzierenden Proteinen kann der gleiche Prozess induziert werden, wie es z. B. beschrieben ist bei Sampath et al. (PNAS Proc.Natl.Acad.sci. USA 78 (1981), 7599–7603). Dieser Knochenbildungsprozeß gleicht dem der embryonalen enchondralen Knochenbildung und der adulten Knochenheilung. Somit bietet diese Methode die Möglichkeit, Proteine auf ihre Fähigkeit zur Knocheninduktion in vivo zu untersuchen.The most meaningful way to study bone development is based on ectopic bone formation in vivo. This can, for. B. induced by implantation of demineralized bone matrix (Urist, Science 150 (1965), 893-899). By combining inactive matrix with bone-inducing proteins, the same process can be induced as it is, for. B. is described in Sampath et al. (PNAS Proc.Natl.Acad.sci., USA 78 (1981), 7599-7603). This bone formation process is similar to that of embryonic endochondral bone formation and adult bone healing. Thus, this method offers the opportunity to study proteins for their ability to induce bone in vivo.

Für ein solches Experiment wurde MP52 Protein, welches durch Expression im Vaccinia System (siehe Beispiel 2) gewonnen wurde, teilgereinigt und implantiert.For such an experiment, MP52 protein obtained by expression in the vaccinia system (see Example 2) was partially purified and implanted.

Dazu wurden 143B Zellen (HuTk-, ATCC CRL 8303) in Kulturschalen und Rollerflaschen bis zur Konfluenz angezogen und, wie in Beispiel 2 für Expressionsanalysen beschrieben, mit rekombinanten Viren infiziert, gewaschen und für ungefähr 20 Stunden MP52 in MEM (Gibco BRL, ca. 1 ml pro 106 Zellen) akkumulieren gelassen. Als Kontrolle erfolgte der gleiche Ansatz durch Infektion mit Wildtyp Viren. Zellkulturüberstand (konditioniertes Medium) von jedem Ansatz wurde gesammelt und zentrifugiert (40000 × g für 30 Minuten bei 4°C). Zur Entfernung der Viren wurden die Überstände über anorganische Filter (0.1 μm Porengröße, Whatman, Anotop 25) filtriert. Im Verlauf der Charakterisierung von MP52 konnte gezeigt werden, daß dieses Protein an Heparin Sepharose bindet. Dieses Verhalten wurde für eine Teilreinigung ausgenutzt. Dazu wurde das filtrierte und zentrifugierte, konditionierte Medium auf eine Endkonzentration von 50 mM Tris pH 7.0, 100 mM NaCl und 6 M Harnstoff gebracht und auf eine Heparin Säule (HiTrapTM, Pharmacia #17-0407-01), die äquilibriert war in Puffer A (50 mM Tris pH 7.0, 100 mM NaCl und 6 M Harnstoff), geladen. Die beladene Säule wurde mit Puffer A gewaschen und mit einem linearen Gradienten nach 100% Puffer B (50 mM Tris pH 7.0, 600 mM NaCl und 6 M Harnstoff) bei einer Durchflußrate von 0.5 ml/min innerhalb von 50 min eluiert (2,5 ml pro Fraktion). Die Verwendung von Harnstoff ist nicht zwingend. Über Western blot Analyse (siehe Beispiel 2) konnte überprüft werden, daß MP52 reproduzierbar hauptsächlich in 2 Fraktionen bei ungefähr 250 bis 400 mM NaCl eluiert. Aliquots dieser Fraktionen wurden ebenfalls in nach Herstellerangaben mit Silber gefärbten 15%igen Polyacrylamidgelen (Silver Stain-II, Daiichi #SE140000) überprüft und die Fraktionen gepoolt. Die vergleichbaren Fraktionen nach Reinigung von konditioniertem Medium nach Infektion mit Wildtyp-Viren wurden nach Analyse in mit Silber gefärbten Gelen ebenfalls gepoolt.For this, 143B cells (HuTk-, ATCC CRL 8303) were grown to confluence in culture dishes and roller bottles and, as described in Example 2 for expression analyzes, infected with recombinant viruses, washed and MP52 in MEM for about 20 hours (Gibco BRL, ca. 1 ml per 10 6 cells). As a control, the same approach was carried out by infection with wild-type viruses. Cell culture supernatant (conditioned medium) from each batch was collected and centrifuged (40,000 x g for 30 minutes at 4 ° C). To remove the viruses, the supernatants were filtered through inorganic filters (0.1 μm pore size, Whatman, Anotop 25). In the course of the characterization of MP52 it could be shown that this protein binds to heparin sepharose. This behavior was exploited for a partial cleaning. Thereto, the filtered and centrifuged conditioned medium was brought to a final concentration of 50mM Tris pH 7.0, 100mM NaCl and 6M urea and placed on a heparin column (HiTrap , Pharmacia # 17-0407-01) equilibrated in Buffer A (50 mM Tris pH 7.0, 100 mM NaCl and 6 M urea). The loaded column was washed with buffer A and eluted with a linear gradient to 100% buffer B (50 mM Tris pH 7.0, 600 mM NaCl and 6 M urea) at a flow rate of 0.5 ml / min within 50 min (2.5 ml per fraction). The use of urea is not mandatory. Western blot analysis (see Example 2) verified that MP52 reproducibly elutes mainly in 2 fractions at approximately 250 to 400 mM NaCl. Aliquots of these fractions were also examined in 15% polyacrylamide gels (Silver Stain-II, Daiichi # SE140000) stained with silver according to the manufacturer's instructions and the fractions were pooled. The comparable fractions after purification of conditioned medium after infection with wild-type virus were also pooled after analysis in silver-stained gels.

Aus weiteren Untersuchungen zu MP52 ergab sich, daß MP52 auch an Hydroxyapatit bindet. Deshalb ist es prinzipiell möglich, eine zusätzliche Reinigung durch eine Hydroxyapatitsäule zu erreichen, bzw. eine Heparinsäule durch eine Hydroxyapatitsäule (z. B.: BIO-RAD, Econo-pac HTP) zu ersetzen. Denkbar sind für weitere Aufreinigungen auch andere dem Fachmann bekannte Methoden wie z. B. Gelsiebsäulen, Ionenaustauschersäulen, Affinitätssäulen, Metallchelatsäulen oder Säulen basierend auf hydrophobe Wechselwirkungen.Further studies on MP52 revealed that MP52 also binds to hydroxyapatite. Therefore, it is possible in principle to achieve an additional purification by a hydroxyapatite column, or to replace a heparin column by a hydroxyapatite column (for example: BIO-RAD, Econo-pac HTP). Conceivable for other purifications, other methods known in the art such. As gel columns, ion exchange columns, affinity columns, metal chelates columns or columns based on hydrophobic interactions.

Das über Heparin Sepharose Chromatographie vorgereinigte MP52 Protein bzw. die entsprechend noch kontaminierenden Proteine, die sich auch in den Wildtyp infizierten Zellkulturüberständen befinden, wurden weiter mit Hilfe einer Reversed Phase HPLC aufgereinigt. Dazu wurde eine C8-Säule (Aquapore RP300, Applied Biosystems, Partikelgröße: 7 μm, Porengröße: 300 Å) equilibriert mit 10% Puffer B (Puffer A: 0,1% Trifluoressigsäure; Puffer B: 90% Acetonitril, 0,1% Trifluoressigsäure). Nach Beladung der Säule mit den gepoolten, MP52 enthaltenden Fraktionen der Heparinsäule wurde ausgiebig mit 10% Puffer B gewaschen. Das gebundene Protein wurde mit folgendem Gradienten eluiert: 10 bis 50% Puffer B über 20 Minuten und 50 bis 100% Puffer B über 50 Minuten. Fraktionen zu 500 μl wurden gesammelt und sowohl im Western blot als auch in mit Silber gefärbten Gelen analysiert. Das MP52 Protein eluiert unter den gewählten Bedingungen ungefähr im Bereich von 55 bis 65% Acetonitril. Die Fraktionen mit MP52 wurden gepoolt. Das gleiche erfolgte mit den korrespondierenden Fraktionen aus der Kontrollreinigung von Zellkulturüberstand der mit Wildtyp-Viren infizierten Zellen.The MP52 protein pre-purified by heparin sepharose chromatography or the correspondingly contaminating proteins, which are also present in the wild-type infected cell culture supernatants, were further purified by reversed phase HPLC. For this, a C8 column (Aquapore RP300, Applied Biosystems, particle size: 7 μm, pore size: 300 Å) was equilibrated with 10% buffer B (Buffer A: 0.1% trifluoroacetic acid; Buffer B: 90% acetonitrile, 0.1%). trifluoroacetic acid). After loading the column with the pooled MP52-containing fractions of the heparin column, extensive washing with 10% buffer B was performed. The bound protein was eluted with the following gradient: 10 to 50% buffer B over 20 minutes and 50 to 100% buffer B over 50 minutes. Fractions of 500 μl were collected and analyzed in both Western blot and silver stained gels. The MP52 protein elutes approximately in the range of 55 to 65% acetonitrile under the chosen conditions. The fractions with MP52 were pooled. The same was done with the corresponding fractions from the control purification of cell culture supernatant of cells infected with wild-type virus.

Auch teilgereinigtes MP52-Protein zeigte in einer nach Western blot Analyse abgeschätzten Konzentration von 50 ng/ml eine deutliche Steigerung der ALP-Aktivität auf ROB-C26-Zellen nach drei Inkubationstagen.Also, partially purified MP52 protein showed a marked increase in ALP activity on ROB-C26 cells after three days of incubation, as estimated by Western blot analysis at 50 ng / ml.

Teilgereinigtes MP52-Protein bzw. Kontrollprotein aus den entsprechend teilgereinigten Zellkulturüberständen nach Wildtyp-Viren-Infektion wurden mit Matrix rekonstituiert und in Ratten implantiert, um die Fähigkeit zur Knorpel- und Knochenbildung unter Beweis zu stellen.Partially purified MP52 protein or control protein from the correspondingly partially purified cell culture supernatants after wild-type virus infection was reconstituted with matrix and implanted in rats in order to demonstrate the ability to form cartilage and bone.

Prinzipiell sollten verschiedene dem Fachmann bekannte Matrixmaterialien verwendbar sein, d. h. natürliche (auch modifizierte) und synthetisch hergestellte Matrices, bevorzugt sind aber biokompatible, in vivo biologisch abbaubare poröse Materialien. In diesen Experimenten wurde Knochenmatrix von Ratten verwendet, die im wesentlichen ähnlich wie bei Sampath et al. (PNAS 80 (1983), 6591–6595) beschrieben präpariert wurde. Die Rattenknochen (Femur und Tibia) wurden in 0,6 M HCL für 24 Stunden entmineralisiert und anschließend noch vorhandenes Knochenmark entfernt. Nach Waschen mit Wasser und dreistündigem Entfetten in einem Chloroform/Methanol (1/1) Gemisch wurden die Knochen luftgetrocknet, tiefgefroren in einer Mühle pulverisiert und Partikelgrößen zwischen 400 bis 1000 μm herausgesiebt. Anschließend wurde die Matrix für 7 Tage bei Raumtemperatur in 4 M Guanidinium-HCl in Gegenwart von Proteaseinhibitoren extrahiert. Nach extensivem Waschen mit Wasser wurde die Matrix lyophilisiert und bei 4°C aufbewahrt. So behandelte Matrices zeigen alleine keine knocheninduzierende Aktivität mehr.In principle, various matrix materials known to those skilled in the art should be usable, i. H. natural (also modified) and synthetically produced matrices, but preferred are biocompatible, in vivo biodegradable porous materials. In these experiments, rat bone matrix was used, which was essentially similar to Sampath et al. (PNAS 80 (1983), 6591-6595) was prepared. The rat bones (femur and tibia) were demineralized in 0.6 M HCL for 24 hours and then any remaining bone marrow removed. After washing with water and degreasing for 3 hours in a chloroform / methanol (1/1) mixture, the bones were air-dried, deep-frozen, pulverized in a mill and sieved particle sizes between 400 to 1000 microns. Subsequently, the matrix was extracted for 7 days at room temperature in 4 M guanidinium HCl in the presence of protease inhibitors. After extensive washing with water, the matrix was lyophilized and stored at 4 ° C. Matrices treated in this way alone no longer show bone-inducing activity.

Protein kann über verschiedene dem Fachmann bekannte Methoden mit der extrahierten Knochenmatrix kombiniert werden.Protein can be combined with the extracted bone matrix by various methods known to those skilled in the art.

MP52-Protein bzw. Kontrollprotein, das sowohl über Heparin Sepharose als auch Reversed Phase HPLC gereinigt war, wurde in der Acetonitril/Trifluoressigsäure Lösung nach Elution mit je 25 mg Matrix pro Implantat vereinigt, gut gemischt, tiefgefroren und lyophilisiert.MP52 protein or control protein, purified by both Heparin Sepharose and Reversed Phase HPLC, was combined in the acetonitrile / trifluoroacetic acid solution after elution with 25 mg matrix per implant, well mixed, frozen and lyophilized.

Für die Implantation von matrixgebundenem MP52 wurden zwei ca. 3 Monate alte Ratten (Whistar) verwendet, die durch intramuskuläre Injektion eines Narkotisierungsmittels (0,2 ml Rompun (Bayer) gemischt mit 0,5 ml Ketanest 50 (Parke Davis)) mit 0,14 ml pro 100 g Körpergewicht betäubt worden waren. Für die Implantate wurden bilateral Taschen in der Bauchmuskulatur (unterhalb des Thorax, beginnend ca. 0,5 cm unterhalb des untersten Rippenbogens) präpariert. Das matrixgebundene MP52 (ca. 2 bis 4 g nach Abschätzung auf Western blots) sowie die entsprechend matrixgebundenen Kontrollproteine wurden mit 0,9%iger Kochsalzlösung (Delta Pharma) angefeuchtet und in die Muskeltaschen überführt. Die Muskeltaschen sowie die notwendigen Hautschnitte wurden anschließend vernäht. Die Ratten wurden mit Cyclosporin A (Sandimmun) immunsupprimiert.For the implantation of matrix-bound MP52, two approximately 3-month-old rats (Whistar) were used, obtained by intramuscular injection of a narcotizing agent (0.2 ml Rompun (Bayer) mixed with 0.5 ml Ketanest 50 (Parke Davis)) with 0, 14 ml per 100 g body weight had been anesthetized. For the Implants were prepared bilaterally in abdominal muscles (below the thorax, starting approximately 0.5 cm below the lowest costal arch). The matrix-bound MP52 (approximately 2 to 4 g as estimated on Western blots) and the corresponding matrix-bound control proteins were moistened with 0.9% saline (Delta Pharma) and transferred to the muscle pockets. The muscle pockets and the necessary incisions were then sutured. The rats were immunosuppressed with cyclosporin A (Sandimmun).

Nach 18 bzw. nach 26 Tagen wurden die Implantate aus den Ratten entnommen und für histologische Untersuchungen fixiert. Da das Implantat mit MP52 nach 26 Tagen bereits makroskopisch die Bildung von Knochen vermuten ließ, wurde dieses zur Anfertigung von Dünnschnitten in Methylmethacrylat eingebettet, die anderen Implantate wurden in Paraffin eingebettet. Mineralisierte Knorpel- und Knochengewebe werden durch die von Kossa Färbetechnik (Romeis, B.; Mikroskopische Technik, Ed: Böck, P.; Urban und Schwarzenberg; München, Baltimore, Wien (1989)) schwarz hervorgehoben. Bei der Trichromfärbung nach Masson-Goldner (Romeis, B.; Mikroskopische Technik, Ed: Böck, P.; Urban und Schwarzenberg; München, Baltimore, Wien (1989)) wird mineralisiertes Knochengewebe und Kollagen leuchtend grün gefärbt, Osteoid ist rot und Zytoplasma rötlich-braun. Beide Färbetechniken wurden auf die Implantate aus beiden Ratten angewendet. Mit beiden Färbetechniken konnte in beiden Versuchstieren deutliche Knorpel- und Knochenbildung in den Implantaten, die MP52 enthalten, nachgewiesen werden. Die korrespondierenden Implantate mit Kontrollprotein zeigten keinerlei Knorpel- oder Knochenbildung. Der Anteil an Knorpelvorstufen mit Chondrozyten und Knorpelarealen mit beginnender Bildung von Extrazellulärmatrix und deren Mineralisierung in konzentrischen Kreisen ist in dem MP52 Implantat nach 18 Tagen höher als in dem von 26 Tagen. Aber auch in dem Implantat nach 18 Tagen sind bereits reifes Knochengewebe mit vektorieller Osteoidbildung sowie einzelne Osteocyten im Knochen nachweisbar. Weiterhin sind geschlossene Ossikel mit beginnender Knochenmarksbildung erkennbar. Bei dem Implantat nach 26 Tagen sind auch noch Knorpelareale mit beginnender Matrixbildung und Kalzifizierung nachweisbar, der Anteil an dem grün gefärbten mineralisierten Knochengewebe mit Osteocyten und Osteoidsäumen hat jedoch deutlich zugenommen. Auch in diesem Implantat ist Knochenmarksbildung mit vereinzelten Fettzellvorkommen nachweisbar. Zur Veranschaulichung zeigt 5 den färberischen Nachweis (von Kossa) des Knochenmaterials vom Gesamtimplantat nach 26 Tagen. In 6 ist ein kleiner Ausschnitt desselben Implantates nach Masson-Goldner Färbung gezeigt. Es zeigt aktiven Knochen mit einem Saum aus kubiodalen Osteoblasten und Osteoid in dem einzelne eingemauerte Osteoblasten erkennbar sind. Des weiteren sind einzelne Osteocyten im mineralisierten Knochengewebe (im Originalpräparat grün angefärbt) sichtbar. Die Knochenmarkbildung ist ebenfalls nachweisbar.After 18 or 26 days, the implants were removed from the rats and fixed for histological examination. Since the implant with MP52 was already macroscopically suggestive of bone formation after 26 days, it was embedded in methyl methacrylate to make thin sections, and the other implants were embedded in paraffin. Mineralized cartilage and bone tissues are highlighted in black by the technique described by Kossa Färbetechnik (Romeis, B .; Microscopy Technique, Ed: Böck, P. Urban and Schwarzenberg, Munich, Baltimore, Vienna (1989)). In trichrome staining according to Masson-Goldner (Romeis, B .; Microscopic Technique, Ed: Böck, P. Urban and Schwarzenberg, Munich, Baltimore, Vienna (1989)) mineralized bone tissue and collagen are stained bright green, osteoid is red and cytoplasm reddish-brown. Both staining techniques were applied to the implants from both rats. With both staining techniques, significant cartilage and bone formation could be detected in the implants containing MP52 in both animals. The corresponding implants with control protein showed no cartilage or bone formation. The proportion of cartilage precursors with chondrocytes and cartilage areas with onset of extracellular matrix formation and their mineralization in concentric circles is higher in the MP52 implant after 18 days than in 26 days. However, mature bone tissue with vectorial osteoid formation as well as individual osteocytes in the bone are also detectable in the implant after 18 days. Furthermore, closed ossicles are recognizable with incipient bone marrow formation. Cartilage areas with incipient matrix formation and calcification are also detectable on the implant after 26 days, but the proportion of green-stained mineralized bone tissue with osteocytes and osteoid spaces has increased significantly. Bone marrow formation with isolated fatty cell deposits can also be detected in this implant. To illustrate shows 5 the colorectal evidence (of Kossa) of the bone material from the total implant after 26 days. In 6 a small section of the same implant is shown after Masson-Goldner staining. It shows active bone with a border of cuboidal osteoblasts and osteoid in which single walled osteoblasts are recognizable. Furthermore, individual osteocytes are visible in the mineralized bone tissue (stained green in the original preparation). Bone marrow formation is also detectable.

Der Versuch zeigt, daß rekombinant erzeugtes MP52 alleine, in Kombination mit einer Matrix, in der Lage ist enchondrale Knochenbildung zu induzieren.The experiment shows that recombinantly produced MP52 alone, in combination with a matrix, is able to induce endochondral bone formation.

2.22.2

Zur Bestätigung der Ergebnisse wurde ein weiterer ektopischer Knochenbildungstest unter Verwendung der MP52 L-Zelltransformanten durchgeführt. MP52 produzierende (Hind III-MP52/pABWN transfizierte) und nicht-produzierende (pABWN transfizierte) L-Zellen (1 × 106 Zellen) wurden in die beidseitige Schenkelmuskulatur von je drei männlichen Nacktmäusen injiziert. Nach drei Wochen wurden alle Tiere getötet, die Schenkelmuskulatur abgetrennt und diese sowohl mit niedrigenergetischer Röntgenstrahlung als auch histopathologisch untersucht.To confirm the results, another ectopic bone formation test was performed using the MP52 L cell transformants. MP52-producing (Hind III-MP52 / pABWN transfected) and non-producing (pABWN-transfected) L-cells (1 x 10 6 cells) were injected into the bilateral leg musculature of three male nude mice each. After three weeks, all animals were killed, the thigh muscles were separated and examined with both low-energy X-rays and histopathology.

Wie in Tabelle 3 aufgelistet, zeigt die Röntgenstrahlanalyse dichtes Material an den Injektionsstellen im Muskelgewebe aller MP52-produzierenden L-Zellen.As listed in Table 3, X-ray analysis shows dense material at the injection sites in the muscle tissue of all MP52-producing L cells.

Mit histologischen Untersuchungen konnte einfache Knorpelbildung und kalzifizierte Knorpelbildung in den Muskeln festgestellt werden. Auch diese Ergebnisse bestätigen, daß MP52 enchondodrale Knochenbildung induzieren kann. Tabelle 3: MP52 produzierende Zellen (HindIII-MP52/pABWN) Kontrollzellen (pABWN) dichtes Material bei Röntgenanalyse 3/3 0/3 Chondrocyten bei Histologie 3/3 0/3 Kalzifizierende Knorpelbildung bei Histologie 3/3 0/3 Histological examination revealed simple cartilage formation and calcified cartilage formation in the muscles. These results also confirm that MP52 can induce echondodral bone formation. Table 3: MP52 producing cells (HindIII-MP52 / pABWN) Control cells (pABWN) dense material in X-ray analysis 3.3 0/3 Chondrocytes in histology 3.3 0/3 Calcifying cartilage formation in histology 3.3 0/3

Die durchgeführten Experimente bestätigen, daß MP52 Protein die Bildung von Knorpel aus undifferenzierten Mesenchymzellen, sowie die Differenzierung und Reifung von Osteoblasten stimuliert. Dies führt zu einer enchondralen Knochenbildung, die der Induktionskaskade bei der embryonalen Knochenbildung und der Knochenheilung bei Frakturen gleicht.The experiments carried out confirm that MP52 protein stimulates the formation of cartilage from undifferentiated mesenchymal cells, as well as the differentiation and maturation of osteoblasts. This results in endochondral bone formation similar to the induction cascade in embryonic bone formation and bone healing in fractures.

Die in den Versuchen aufgeführten Bedingungen sind als Illustration der MP52 Aktivität und nicht als Begrenzung zu betrachten. Die Erfindung kann auch in anderer Form untersucht und charakterisiert werden. SEQ ID NO. 1

Figure 00280001
Figure 00290001
SEQ ID NO: 2
Figure 00300001
The conditions listed in the experiments should be regarded as an illustration of the MP52 activity and not as a limitation. The invention may also be studied and characterized in other ways. SEQ ID NO. 1
Figure 00280001
Figure 00290001
SEQ ID NO: 2
Figure 00300001

Claims (6)

Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, enthaltend ein Protein, welches codiert wird durch eine DNA-Sequenz, welche (a) Nukleotide 1783–2142, 640–2142 oder 1837–2142 der SEQ ID NO: 1, (b) eine der Sequenzen aus (a) im Rahmen der Degeneration des genetischen Codes entsprechende Nukleotidsequenz, (c) ein allelisches Derivat einer der Sequenzen aus (a) oder (b) entsprechende Nukleotidsequenz, oder (d) eine mit einer der Sequenzen aus (a), (b) oder (c) unter stringenten Bedingungen hybridisierende Nukleotidsequenz, umfasst, unter der Voraussetzung, dass ein DNA-Molekül gemäß (d) zumindest den für ein reifes Protein der TGF-β-Familie codierenden Anteil enthält, zur Prävention und/oder Behandlung von Osteoporose und/oder Arthrose.Use of a pharmaceutical composition containing a protein encoded by a DNA sequence which comprises (a) nucleotides 1783-2142, 640-2142 or 1837-2142 of SEQ ID NO: 1, (b) any of the sequences of (a in the context of the degeneracy of the genetic code corresponding nucleotide sequence, (c) an allelic derivative of one of the sequences of (a) or (b) corresponding nucleotide sequence, or (d) a nucleotide sequence which hybridizes with one of the sequences from (a), (b) or (c) under stringent conditions, provided that at least one DNA molecule according to (d) comprises at least that for a mature TGF protein. β-encoding portion for the prevention and / or treatment of osteoporosis and / or osteoarthritis. Verwendung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, enthaltend ein Protein, welches codiert wird durch eine DNA-Sequenz, welche (a) Nukleotide 1783–2142, 640–2142 oder 1837–2142 der SEQ ID NO: 1, (b) eine der Sequenzen aus (a) im Rahmen der Degeneration des genetischen Codes entsprechende Nukleotidsequenz, (c) ein allelisches Derivat einer der Sequenzen aus (a) oder (b) entsprechende Nukleotidsequenz, oder (d) eine mit einer der Sequenzen aus (a), (b) oder (c) unter stringenten Bedingungen hybridisierende Nukleotidsequenz, umfasst, unter der Voraussetzung, dass ein DNA-Molekül gemäß (d) zumindest den für ein reifes Protein der TGF-β-Familie codierenden Anteil enthält, im Zusammenhang mit Angiogenese.Use of a pharmaceutical composition containing a protein encoded by a DNA sequence which (a) nucleotides 1783-2142, 640-2142 or 1837-2142 of SEQ ID NO: 1, (b) one of the sequences of (a) nucleotide sequence corresponding to the degeneracy of the genetic code, (c) an allelic derivative of one of the sequences of (a) or (b) corresponding nucleotide sequence, or (d) a nucleotide sequence which hybridizes with one of the sequences from (a), (b) or (c) under stringent conditions, provided that a DNA molecule according to (d) contains at least the portion coding for a mature protein of the TGF-β family in connection with angiogenesis. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Protein die in SEQ ID NO. 2 gezeigte Sequenz oder gegebenenfalls funktionelle Anteile davon aufweist.Use according to one of claims 1 or 2, characterized in that the protein has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO. 2, or optionally functional moieties thereof. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zusätzlich Träger-, Hilfs-, Verdünnungs- oder/und Füllstoffe enthält.Use according to one of claims 1 to 3, characterized in that the composition additionally contains carriers, auxiliaries, diluents and / or fillers. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung zusätzlich einen weiteren Wachstumsfaktor enthält.Use according to one of claims 1 to 4, characterized in that the composition additionally contains a further growth factor. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Wachstumsfaktor um EGF, PDGF oder ein Protein der TGF-β-Familie handelt.Use according to claim 5, characterized in that the growth factor is EGF, PDGF or a protein of the TGF-β family.
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