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DAS GEBIET
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Säugetierzellen,
die an ein Hapten gebunden sind, sowie Verfahren zur deren Herstellung
und Verwendung. Die Bindung eines Haptens an Säugetierzellen ist eine alternative
Vorgehensweise, um Zellen an der Proliferation zu hindern und kann
anstelle einer konventionellen Bestrahlungsbehandlung eingesetzt
werden. Zusammensetzungen, die haptenmodifizierte Tumorzellen und
Tumorzellextrakte aufweisen und Verfahren zur Behandlung von Krebs
durch Gabe einer therapeutisch wirksamen Dosis von haptenmodifizierten
Tumorzellen oder Tumorzellextrakten an Personen, die eine solche
Behandlung benötigen,
sind ebenfalls Aufgabe der Erfindung. Die Erfindung sieht ebenso
einen wirksamen Impfplan vor, der bei Patienten, die an Krebs leiden,
eine Antitumorantwort hervorruft.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Verhinderung
des Wachstums von Säugetierzellen
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Bei
verschiedenen in vitro und in vivo Verfahren mit Säugetierzellen
ist es notwendig, die Säugetierzellen
am Wachstum und an der Teilung zu hemmen, das heißt an der
Proliferation. Auf herkömmliche
Weise wird für
diesen Zweck eine Bestrahlung der Säugetierzellen eingesetzt. Zum
Beispiel werden Säugetiertumorzellen
vor einer Gabe als Impfstoff an Melanompatienten bestrahlt (Berd
et al., Cancer Res., 1986; 46: 2572-77). In ähnlicher Weise beschreibt McCune
et al. (Cancer, 1981; 47:1984-87)
die Bestrahlung von Nierenkarzinomzellen für Therapiezwecke. Im Stand
der Technik besteht jedoch ein Bedarf für Vorgehensweisen, um die Zellproliferation
ohne Bestrahlung der Zellen zu verhindern.
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Hapten-gebundene
Tumorzell-Impfstoffe
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Es
wurde gezeigt, dass ein autologer Impfstoff aus ganzen Zellen, welcher
mit dem Hapten Dinitrophenol (DNP) modifiziert ist, Entzündungsreaktionen
in metastasenbildenden Körperregionen
von Melanompatienten auslöst.
Die postoperative adjuvante Therapie mit DNP-modifizierten Impfstoffen
ergab im Vergleich mit einer alleinigen Operation merklich höhere Überlebensraten.
Für den
Impfstoff werden unversehrte oder lebensfähige Zellen bevorzugt.
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Das
US-Patent Nr. 5,290,551 von David Berd offenbart und beansprucht
Impfstoff-Zusammensetzungen,
die haptenisierte Melanomzellen aufweisen. Melanompatienten, die
mit diesen Zellen behandelt wurden, entwickelten eine starke Immunantwort.
Die Antwort konnte als DTH-Antwort (Delayed-Type Hypersensitivity) auf
haptenisierte und nicht haptenisierte Tumorzellen nachgewiesen werden.
Wichtiger ist, dass die Immunantwort erhöhte Überlebensraten der Melanompatienten
bewirkte.
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Haptenisierte
Tumorzell-Impfstoffe wurden auch für andere Krebsarten beschrieben,
einschließlich Lungenkrebs,
Brustkrebs, Darmkrebs, Pankreaskrebs, Eierstockkrebs und Leukämie (siehe
US-Patentanmeldung Nr. 08/203,004, eingereicht am 28. Februar, 1994;
Internationale Patentanmeldung Nr. PCT/US96/09511; US-Patentanmeldung Nr.
08/899,905, eingereicht am 24. Juli 1997).
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Obwohl
die oben genannten Untersuchungen erfolgreiche immuntherapeutische
Verfahren mit haptengebundenen Tumorzellen beschreiben, verbleibt
für die
Krebsbehandlung ein Bedarf an zusätzlichen und verbesserten Verfahren,
um eine Antitumorantwort hervorzurufen und ein Bedarf an verbesserten
haptenmodifizierten Tumorzellen. Überraschenderweise hat der
Anmelder nunmehr ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung haptenmodifizierter
Tumorzellen entwickelt, welches die Notwendigkeit einer Strahlenbehandlung
vermeidet und dabei verfahrensmäßige und
finanzielle Vorteile für
die Herstellung haptenmodifizierter Tumorzell-Impfstoffe bietet.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen von Säugetierzellen
in einem im wesentlichen nichtproliferativen Zustand, die haptenmodifizierte
Tumorzellen zum Hervorrufen einer Antitumorantwort bei einem Patienten
enthalten, der unter Krebs leidet, wobei durch die Hapten-Bindung
die Tumorzellen nicht fähig sind,
im Körper
des Patienten zu wachsen und wobei die genannten Tumorzellen nicht
gesondert behandelt wurden, um sie im Körper des Patienten am Wachsen
zu hindern.
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In
einer anderen Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren, um eine Säugetierzellen
in vitro in einen im Wesentlichen nicht proliferativen Zustand zu
versetzen, wobei die Zelle nicht bestrahlt wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
betrifft die vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung, die eine haptenmodifizierte
Säugetier-Tumorzelle
in einem im Wesentlichen nicht proliferativen Zustand umfasst.
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In
einer weiteren Ausführungsform
sieht die Erfindung einen Impfstoff vor, der eine therapeutisch
wirksame Menge einer haptenmodifizierten Säugetier-, vorzugsweise menschlichen,
Tumorzelle umfasst, die sich in einem im Wesentlichen nicht proliferativen
Zustand befindet.
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Die
vorliegende Anmeldung offenbart ein Verfahren zur Behandlung von
Krebs, das die Verabreichung einer Zusammensetzung mit einer therapeutisch
wirksamen Dosis einer haptenmodifizierten menschlichen Tumorzelle
an ein Säugetier,
vorzugsweise einen Menschen, umfasst, welche keiner Bestrahlung
ausgesetzt wurde und wobei das genannte Säugetier an einem bösartigen
Tumor desselben Typs leidet, wie die genannte Tumorzellmembran.
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Die
vorliegende Anmeldung offenbart weiterhin ein Verfahren zur Behandlung
von Krebs, bei dem wöchentliche
Impfungen mit den hier beschriebenen, nicht proliferativen haptenmodifizierten
Tumorzell-Zusammensetzungen durchgeführt werden.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Säugetierzellen,
die an ein Hapten gebunden sind, sowie Verfahren zur deren Herstellung
und Verwendung. Die Bindung eines Haptens an Säugetierzellen ist eine alternative
Vorgehensweise, um Zellen am Wachstum zu hindern, das heißt an einer
Vervielfachung und kann anstelle einer konventionellen Bestrahlungsbehandlung
eingesetzt werden. Dementsprechend betrifft die Erfindung im Allgemeinen
Säugetierzellen,
zum Beispiel menschliche Zellen, die sich im Wesentlichen in einem
nicht proliferativen Zustand befinden und ein Verfahren, um diese
Zellen in diesem Zustand an ein Hapten zu binden. Außerdem können die
in den folgenden PCT-Anmeldungen beschriebenen Zusammensetzungen
und Verfahren mit Vorteil entsprechend der vorliegenden Erfindung
abgeändert
werden:
PCT/US96/09511 (WO 96/40173), PCT/US97/1574 1 (WO 98/14206),
PCT/US98/20888, PCT/US98/16660, PCT/US99/27442, PCT/US99/07725 (WO99/52546)
und PCT/US99/31297.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem eine Krebs-Immuntherapie.
Die Anmeldung umfasst eine Tumorzusammensetzung und Verfahren zur
Behandlung von Krebs. Die Anmeldung betrifft weiterhin ein Verfahren,
um eine Antitumorantwort aufgrund wöchentlicher Impfungen mit nicht
proliferativen haptengebundenen Tumorzell-Zusammensetzungen hervorzurufen,
welche durch das vereinfachte erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurden.
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Im
Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Antitumorantwort durch
mindestens eine der folgenden Erscheinungen gekennzeichnet: Tumornekrose,
Tumorrückbildung,
Tumorentzündung,
Tumorinfiltration durch aktivierte T-Lymphozyten, DTH-Antwort und Verlängerung
der Lebensdauer des Patienten. Die erfindungsgemäßen Tumorzellen und Extrakte
und die Zusammensetzungen davon können T-Lymphozyten herauslocken, die
die Eigenschaft haben, den Säugetiertumor
zu infiltrieren, eine entzündliche
Immunantwort gegen den Säugetiertumor
hervorzurufen, eine DTH-Antwort gegen den Säugetiertumor zu erzeugen und/oder
T-Lymphozyten in vitro zu stimulieren.
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Eine
sich aus der erfindungsgemäßen Behandlung
ergebende Antitumorantwort kann eine teilweise oder vollständige Rückbildung
des metastasierenden Tumors oder eine stabile Erkrankung zur Folge
haben. Eine „vollständige" Rückbildung
bezeichnet eine etwa 100%ige Regression innerhalb eines Zeitraums
von mindestens einem Monat, vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums
von mindestens drei Monaten. Eine „teilweise" Rückbildung
bezeichnet eine etwa über
50%ige Regression innerhalb eines Zeitraums von mindestens einem
Monat, vorzugsweise innerhalb eines Zeitraums von mindestens drei
Monaten. Eine „stabile" Erkrankung bezeichnet
einen Zustand, bei dem es nach der Impfbehandlung kein signifikantes
Tumorwachstum mehr gibt. Eine andere beobachtbare Antitumorantwort
nach der erfindungsgemäßen Behandlung
ist eine Verlängerung
der Überlebenszeit.
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Durch
die vorliegende Erfindung kann jeder bösartige Tumor behandelt werden,
einschließlich
metastasierender und primärer
Krebserkrankungen und fester und nichtfester Tumore. Feste Tumore
umfassen Karzinome und nichtfeste Tumore umfassen bösartige
Bluterkrankungen. Karzinome umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt, Adenokarzinome
und epitheliale Karzinome. Bösartige
Bluterkrankungen umfassen Leukämie,
Lymphome und multiple Lymphome. Die nachfolgenden, nicht beschränkend aufgeführten Krebsarten,
sind mit den Verfahren der vorliegenden Erfindung durch isolierte,
modifizierte Tumorzellmembranen behandelbar: Eierstockkrebs, einschließlich fortgeschrittenem
Eierstockkrebs, Leukämie,
einschließlich
und nicht darauf beschränkt,
akute myelogene Leukämie,
Darmkrebs, einschließlich
Darmkrebs, der zu Leber-, Rektum-, Kolorektum-, Melanom-, Brust-,
Lungen-, Nieren- und Prostatakrebs metastasiert ist. Der Eierstockkrebs kann
ein Adenokarzinom oder ein epitheliales Karzinom sein. Leukämien können vom
Knochenmark oder Lymphknoten stammen. Die Leukämie kann akut sein, was durch
eine Reifehemmung in einem frühen
Stadium der Entwicklung gekennzeichnet ist, und chronisch, was durch übermäßige Zunahme
von lymphoiden oder myeloiden Zellen gekennzeichnet ist. Krebs der
Stufen I, II, III oder IV können
durch die vorliegende Erfindung behandelt werden, vorzugsweise die
Stufen III und IV, am meisten bevorzugt die Stufe III. Mit der vorliegenden Erfindung
kann jedes Säugetier,
vorzugsweise ein Mensch, behandelt werden.
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Die
Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden aus Tumorzellen
oder einem Tumorzellextrakt hergestellt. Eine Tumorzelle kann eine
bösartige
Zelle oder Vorstufe einer bösartigen
Zelle jeden Krebstyps sein. Im Sinne der vorliegenden Erfindung
ist eine Vorstufe einer bösartigen
Zelle jede entartete Zelle, die sich als Krebszelle entwickeln kann,
aber noch keine Krebszelle ist; so wie zum Beispiel, aber nicht
darauf beschränkt,
dysplastische Veränderungen
in Zervixzellen, die schließlich
zu Zervixkrebs führen
und dysplastische Nävi,
welche entartete Hautzellen sind und zum Melanom führen.
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Die
Tumorzellen und Extrakte stammen vorzugsweise von jenem Krebstyp,
der behandelt werden soll. Zum Beispiel wird eine Melanomzelle oder
Zellextrakt verwendet, um ein Melanom zu behandeln. Die Tumorzellen
und Extrakte können,
aber sind nicht darauf beschränkt,
autologe und allogene Zellen sein, die Biopsieproben oder Zellkulturen
entnommen wurden, genauso wie Stammzellen und Extrakte davon. In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Zellen und Extrakte autolog. Es können jedoch auch alle nicht-allogenen
Zellen, einschließlich
in einer Kultur hergestellter, autologer Tumorzellen, die vom Tumor
des Patienten isoliert wurden, verwendet werden. Tumorzellen müssen nicht
vollständig
(das heißt
zu 100%) genetisch identisch mit der Tumorzelle oder der Nicht-Tumorkörperzelle
des behandelten Patienten sein. Eine genetische Übereinstimmung zwischen den
MHC-Molekülen der
Tumorzelle und des Patienten ist im Allgemeinen ausreichend.
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Zusätzlich kann
es eine genetische Identität
zwischen einem bestimmten Antigen auf der Melanomzelle und einem
Antigen auf der Tumorzelle des Patienten geben. Die genetische Identität kann durch
Verfahren nach dem Stand der Technik bestimmt werden. Für die vorliegende
Erfindung fällt
eine Tumorzelle, die (unter Verwendung von z.B. rekombinanter DNA-Technologie)
genetisch verändert
wurde, damit sie zum Beispiel mit bestimmten MHC-Molekülen des
Patienten und/oder einem bestimmten Antigen auf den Krebszellen
des Patienten genetisch identisch ist, unter den Begriff „nicht
allogen" und unter
die erfindungsgemäße Aufgabenstellung.
Solche Zellen werden auch als „MHC-identisch" oder „MHC-kompatibel" bezeichnet.
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T-Zellen
sind Lymphozyten, die zwei Arten von immunologischen Funktionen
vermitteln, effektorische und regulatorische, Proteine absondern
(Lymphokine) und die andere Zellen abtöten (Zytotoxizität). Die
Effektorfunktionen umfassen Reaktionen wie die verzögerte Hypersensitivität, die Abstoßung von
Allotransplantaten, Tumorimmunität
und die Graft-versus-Host-Reaktion. Die Lymphokin-Produktion und
Zytotoxizität
zeigen sich durch T-Zell-Effektorfunktionen. Die regulatorischen
Funktionen von T-Zellen zeigen sich durch ihre Fähigkeit, die zellvermittelte
Zytotoxizität
durch andere T-Zellen und die Produktion von Immunglobulinen durch B-Zellen
zu verstärken.
Die regulatorischen Funktionen erfordern außerdem die Produktion von Lymphokinen. T-Zellen
produzieren Gamma-Interferon
als Antwort auf einen anregenden Reiz, der ein Mitogen, Antigen
oder Lektin ist, aber nicht darauf beschränkt ist.
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Die
Proliferation von T-Zellen kann durch die Aufnahme von modifizierten
Nukleinsäuren
durch T-Zellen beobachtet werden, welche 3H-Thymidin, 125IUDR (Iododesoxyuridin) und Zellen anfärbende Farbstoffe
wie 3-(4,5-Dimethylthiazol-2-yl)-2,5-Diphenyltetrazoliumbromid
(MTT) sind. Zusätzlich
durch Produktion von Cytokinen wie IFNγ, Tumornekrose Faktor (TNF)
und IL-2, aber nicht auf diese beschränkt. Die Produktionsmenge von
Cytokinen liegt vorzugsweise in einem Bereich größer als 15 pikogramm/ml, besonders
bevorzugt bei etwa 20 bis etwa 30 pikogramm/ml und ganz besonders
bevorzugt bei etwa 50 pikogramm/ml.
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Die
erfindungsgemäßen Tumorzellen
können
lebende Zellen sein. Gemäß der Erfindung
sind die Tumorzellen als alleinige Folge der Haptenisierung, zum
Beispiel mit DNP, nicht in der Lage, im Körper des Patienten nach der
Injektion zu wachsen. Anders ausgedrückt sind die Zellen „im Wesentlichen
in keiner Wachstumsphase".
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Andere
Verfahren zur Verhinderung des Zellwachstums sind nach dem Stand
der Technik bekannt, zum Beispiel können Tumorzellen vor dem Gebrauch
bestrahlt werden. In einer Ausführungsform
werden die Tumorzellen oder Extrakte bei etwa 2500 cGy bestrahlt,
damit die Zellen nach der Injektion nicht wachsen. Ein überraschender
Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die erfindungsgemäßen Zellen
nicht bestrahlt oder auf andere Weise gesondert behandelt werden,
um ihr Wachstum im menschlichen Körper zu verhindern, weil die Haptenisierung
alleine das Wachstum der Tumorzellen nach der Injektion verhindert,
wie in Beispiel 1 dargestellt ist. Im Sinne der Erfindung bedeutet
der Begriff „gesondert
behandeln, um Tumorzellen (oder Säugetierzellen im Allgemeinen)
am Wachstum im Körper
des Patienten zu hindern",
dass das einzige Mittel, um die Zellen unfähig zu machen, im Körper des
Menschen zu wachsen, die Hapten-Bindung ist, und dass zu diesem Zwecke
keine anderen Verfahren (wie zum Beispiel Bestrahlung) zusätzlich zur
Haptenisierung verwendet werden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird eine Säugetierzelle
an ein Hapten gebunden, um sie in eine im Wesentlichen Nicht-Wachstumsphase
zu versetzen. Vorzugsweise werden diese Zellen nicht gesondert behandelt
(das heißt
zusätzlich
zur Haptenisierung) um sie unfähig
zu machen, zu wachsen. Solche Säugetierzellen
können
zum Beispiel für
alle dem Fachmann bekannten Verfahren, Behandlungen oder Assays verwendet
werden; für
die herkömmlicherweise
bestrahlte Zellen verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
in dem Verfahren der Erfindung einzeln oder in Kombination mit anderen
Verbindungen angewandt werden, einschließlich und nicht darauf beschränkt mit
anderen Zusammensetzungen der Erfindung. Im Sinne der vorliegenden
Erfindung umfasst die gemeinsame Gabe eine gleichzeitige Gabe oder
nacheinander. Die Krebszellen können
zusammen mit anderen Verbindungen gegeben werden, einschließlich und
nicht darauf beschränkt,
Cytokine, wie Interleukin-2, Interleukin-4, Gamma-Interferon, Interleukin-12
und GM-CSF. Die erfindungsgemäßen Tumorzellen
können
außerdem
in Verbindung mit anderen Krebsbehandlungen angewandt werden, einschließlich und
nicht darauf beschränkt, Chemotherapie,
Bestrahlung, Antikörper,
Oligonukleotidsequenzen und Antisense-Oligonukleotidsequenzen.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
können
in Kombination mit einem pharmazeutisch geeigneten Träger verabreicht
werden, der in Abhängigkeit
der gewünschten
Art der Gabe und der pharmazeutischen Übung ausgewählt wird. Die Dosierung kann
in Abhängigkeit
vom Gewicht und der klinischen Verfassung des Patienten festgelegt
werden. Das proportionale Verhältnis
von wirksamer Substanz und Träger
hängt auf
natürliche
Weise von der chemischen Natur, Löslichkeit und Stabilität der Zusammensetzungen
ab, genauso wie die Dosierung berücksichtigt werden muss. Die
Mengen der verwendeten erfindungsgemäßen Tumorzellen und Extrakte
hängen
von Faktoren wie der Affinität
der Verbindungen für
Krebszellen, der Menge der vorhandenen Krebszellen und der Löslichkeit
der Zusammensetzung ab. Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann mit
einem immunologischen Hilfsstoff und/oder einem pharmazeutisch geeigneten
Träger
kombiniert werden. Jeder bekannte wasserhaltige Träger für die Abgabe
von Arzneimittelstoffen, wie etwa Salzlösung, kann, ohne darauf beschränkt zu sein,
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung als Träger verwendet werden. Zusätzlich kann
jeder dem Fachmann für
die Abgabe bekannte Hilfsstoff für
die Erfindung verwendet werden. Der Hilfsstoff hat die Eigenschaft,
die Immunantwort auf die erfindungsgemäßen Tumorzell-Zubereitungen
zu verstärken.
Typische Beispiele für
Hilfsstoffe sind BCG oder der synthetische Hilfsstoff QS-21, der
ein homogenes Saponin aufweist, das aus der Rinde von Quillaja saponaria
aufgereinigt wurde, Corynebacterium pamum (McCune et al., Cancer,
1979; 43:1619), Saponine im Allgemeinen, entgiftetes Endotoxin und
Cytokine wie Interleukin-2, Interleukin-4, Gamma-Interferon (IFN-γ), Interleukin-12,
Interleukin-15, GM-CSF und alle Kombinationen davon.
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Die
Tumorzellen können
alternativ zu Antigen-präsentierenden
Zellen gegeben werden. Die Tumorzelle kann zusammen mit einer anderen
Zellart zur Behandlung von Krebs verwendet werden, einer Antigen-präsentierenden
Zelle, die aus der Gruppe autologer, kultivierter Makrophagen und
autologer, kultivierter dendritischen Zellen ausgewählt ist.
Makrophagen sind alle großen,
mononuklearen, amöbenartigen
Zellen, unabhängig
von ihrer Herkunft, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Histiozyten
und Monozyten, die phagozytieren, das heißt andere Zellen, totes Gewebe
und degenerierte Zellen fressen und töten. Makrophagen sind Antigen-präsentierende
Zellen, die Zellen, einschließlich
T-Zellen, Antigene präsentieren,
einschließlich Tumorantigene.
Dendritische Zellen sind ebenso Antigen-präsentierende Zellen und sind
mit den Makrophagen scheinbar eng verwandt, allerdings präsentieren
dendritische Zellen Antigene weitaus effizienter als Makrophagen.
Sie sind potente Stimulatoren der T-Zellen und können aus vielen Körperorganen
und Geweben isoliert werden, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, aus
Blut, Haut (wo dendritische Zellen als Langerhanssche Zellen bezeichnet
werden) und Lymphgewebe.
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Die
an Peptid oder Membran gebundenen Antigen-präsentierenden Zellen können zum
Beispiel verwendet werden, um Patienten zu immunisieren. Aus dem
Blut von Patienten werden die Makrophagen oder dendritischen Zellen
extrahiert. Hohe Konzentrationen des Peptids (etwa 1 ng/ml bis etwa
1 μg/ml,
vorzugsweise etwa 10 ng/ml bis etwa 100 ng/ml) oder der Membran
(etwa 105 bis etwa 107 Zelläquivalente
(c.e.), Zelläquivalente
beziehen sich auf die Anzahl der Startzellen, das heißt die Menge
des erhaltenen Zellextrakts aus der angegebenen Anzahl der Zellen)
werden über
Nacht für
etwa 8 Stunden mit den Zellen inkubiert. Bei der Inkubation mit
Membranen werden die Membranen von Makrophagen oder dendritischen
Zellen phagozytiert. Die Makrophagen oder dendritischen Zellen,
die die Membranen phagozytiert haben, werden dann verwendet, um
die Patienten zu immunisieren (Grabbe, S., et al., Immunology Today
1995; 16:117-121).
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
des Impfstoffes kann zum Beispiel mindestens 104 Tumorzellen
pro Dosis enthalten, vorzugsweise mindestens 105 Zellen
und besonders vorzugsweise 106 Zellen. Eine Dosis
ist die Impfstoffmenge, die bei einer Einzelgabe verabreicht wird.
In einer Ausführungsform
enthält
die Impfstoffzusammensetzung etwa 105 bis
etwa 2,5 × 107 extrahierte Zellen pro Dosis, besonders
vorzugsweise etwa 5 × 106 Zellen. In einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
die Impfstoffzusammensetzung höchstens 7,5 × 106 extrahierte Zellen. Die Menge der verwendeten
erfindungsgemäßen Tumorzellen
hängt von
Faktoren wie der Affinität
der Verbindung für
Tumorzellen, der Menge der Tumorzellen und der Löslichkeit der Zusammensetzung
ab. Die Dosierungen können
in Abhängigkeit
vom Gewicht und der klinischen Verfassung des Patienten festgelegt
werden.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
des Impfstoffes kann in einer Dosierform abgepackt werden, die für intradermale,
intravenöse,
intraperitoneale, intramuskuläre
und subkutane Gabe geeignet ist. Alternativ kann die Dosierform
die erfindungsgemäßen Zubereitungen
(zum Beispiel Tumorzellen) so enthalten, dass sie zum Zeitpunkt
der Verabreichung, z.B. mit einem geeigneten Verdünnungsmittel,
hergestellt werden.
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Die
Tumorzellen und die daraus bestehenden Zusammensetzungen können auf
jede geeignete Weise verabreicht werden, einschließlich Impfung
und Injektion, zum Beispiel intradermal, intravenös, intraperitoneal, intramuskulär und subkutan.
Es gibt verschiedene Orte für
die Verabreichung jeder einzelnen Impfbehandlung. Zum Beispiel kann
die Impfzusammensetzung mittels intradermaler Injektion mindestens
an zwei und vorzugsweise drei Stellen pro Gabe verabreicht werden.
In einer Ausführungsform
der Erfindung wird die Impfzusammensetzung in die Oberarme oder
Beine gegeben.
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Vor
der Verabreichung der erfindungsgemäßen Impfzusammensetzung kann
der Patient für
das Hapten, das für
die Modifizierung der Tumorzellen und Membranen verwendet wird,
immunisiert werden, indem es auf die Haut aufgetragen wird. Beispielsweise
kann Dinitrofluorobenzen (DNFB) verwendet werden. In einer Ausführungsform
der Erfindung wird der Patient vor der Verabreichung des Impfstoffes
nicht für
das Hapten immunisiert. Danach (zum Beispiel etwa zwei Wochen später) wird
dem Patienten eine Tumorzell- oder Extraktzusammensetzung injiziert.
Die Zusammensetzung kann für
insgesamt drei und vorzugsweise mindestens sechs Behandlungen verabreicht
werden (zum Beispiel durch Reinjektion). In einer Ausführungsform
beträgt die
Gesamtzahl der Gaben (einschließlich
der Anfangsgabe) acht und in einer anderen Ausführungsform zehn. Der Impfplan
kann durch den behandelnden Arzt aufgestellt werden, um die individuelle
Verfassung des Patienten zu berücksichtigen.
Die Injektionen des Impfstoffes können zum Beispiel alle 4 Wochen,
vorzugsweise alle 2 Wochen und am meisten bevorzugt jede Woche gegeben
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Impfstoff
jede Woche bei einer Gesamtzahl von sechs Behandlungen injiziert.
Haptenisierter und nicht haptenisierter Impfstoff können sich
abwechseln. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält der gesamte
Impfstoff mit Hapten modifizierte Tumorzellen. Es kann ein Booster-Impfstoff
gegeben werden. Vorzugsweise werden ein oder zwei Booster-Impfstoffe
verabreicht. Der Booster-Impfstoff
kann zum Beispiel nach etwa sechs Monaten oder etwa einem Jahr nach
der Anfangsgabe verabreicht werden.
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Zur
Verstärkung
der Immunantwort auf die Tumorzellen kann mehrere Tagen (zum Beispiel
drei Tage) vor jeder Gabe des Impfstoffes der Wirkstoff Cyclophosphamid
(CY) verabreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
wird CY nur einmal vor der ersten Injektion des Impfstoffes gegeben.
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Die
haptenisierte oder chemisch gebundene Form des Impfstoffes kann
zum Beispiel eine mit Dinitrophenol (DNP) haptenisierte Tumorzelle
aufweisen. Andere Haptene umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt, Trinitrophenol,
Iodoacetyl-N'-(5-Sulfon-1-Naphthyl)-Ethylen-Diamin,
Trinitrobenzensulfonsäure,
Fluorescein-Isothiocyanat, Arsensäure-Benzen-Isothiocyanat, Trinitrobenzensulfonsäure, Sulfanilsäure, Arsanilsäure, Dinitrobenzen-S-Senföl. Kombinationen
der Haptene können
ebenso verwendet werden.
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Haptene
umfassen im Allgemeinen eine reaktive Gruppe für die Bindung an einen Substituenten
an einer Aminosäurenseitenkette
eines Proteins oder Polypeptids (zum Beispiel eine freie Carboxylsäuregruppe wie
bei der Asparaginsäure
oder Glutaminsäure;
die γ-Aminogruppe
des Lysins; der Schwefelrest von Cystein; die Hydroxylgruppe von
Serin oder Tyrosin; der Imidazolrest von Histidin; oder die Arylgruppe
von Tryptophan, Tyrosin oder Phenylalanin). Die Bezeichnung „reaktive
Gruppe" bedeutet
hierbei eine funktionelle Gruppe des Haptens, die mit einer funktionellen
Gruppe eines Peptids oder Proteins reagiert. Die Bezeichnung „funktionelle
Gruppe" entspricht
der üblichen
Bedeutung in der organischen Chemie. Die reaktiven Gruppen des Haptens werden
hier die „reaktive
Hapten-Gruppe" genannt.
Für Haptene
sind verschiedene reaktive Gruppen bekannt, die mit den Substituenten
an den Seitenketten der Peptid- und Protein-Aminosäuren reagieren.
Bevorzugte Beispiele solcher reaktiver Gruppen zur Bindung an spezifische
Polypeptid-Substituenten sind Carboxylsäure- und Sulfonsäure-Derivate
(einschließlich
Säurechloride,
Anhydride und reaktive Carboxylester wie N-Hydroxysuccinimidester), Imidoester,
Diazonium-Salze, Isocyanate, Isothiocyanate, Halonitrobenzol, α-Halocarbonylverbindungen,
Maleimide, Schwefel-Senföle,
Stickstoff-Senföle
und Aziridine.
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Reaktive
Hapten-Gruppen, die eine kovalente Bindung mit primären Aminen
an Aminosäureseitenketten
eingehen, umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt, Säurechloride,
Anhydride, reaktive Ester, α,β-ungesättigte Ketone,
Imidoester und Halonitrobenzole. Verschiedene reaktive Ester, die
mit nukleophilen Gruppen, wie beispielsweise primären Aminen,
reagieren können,
sind kommerziell erhältlich,
zum Beispiel von Pierce (Rockford, Illinois).
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Carboxylsäuren können durch
Carbodiimide, wie zum Beispiel EDC, aktiviert werden, was die Wechselwirkung
mit verschiedenen Nukleophilen, einschließlich primären und sekundären Aminen,
erlaubt. Die Alkylierung von Carboxylsäuren zur Bildung stabiler Ester
erreicht man durch Wechselwirkung mit Schwefel- oder Stickstoff-Senfölen oder
Haptenen, die entweder einen Alkyl- oder Arylaziridinrest enthalten.
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Die
Wechselwirkung von aromatischen Resten an verschiedenen Aminosäuren kann
durch Photoaktivierung einer Aryl-Diazonium-Verbindung in Anwesenheit
des Proteins oder Peptids erfolgen. Auf diese Weise kann die Modifizierung
der Arylseitenketten von Histidin, Tryptophan, Tyrosin und Phenylalanin,
insbesondere Histidin und Tryptophan, durch Verwendung einer derartigen
reaktiven Eigenschaft erreicht werden.
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Funktionelle
Gruppen, die mit Sulfhydrylgruppen reagieren. Es gibt mehrere reaktive
Gruppen, die zum Modifizieren von Sulfhydrylgruppen, die sich an
den Seitenketten von Aminosäuren
befinden, verwendet werden können.
Haptene mit einem α,β-ungesättigten
Keton oder einem Esterrest, wie Maleimid, haben eine reaktive Eigenschaft,
die sowohl mit Sulfhydryl als auch mit Aminogruppen wechselwirken
kann. Zusätzlich kann
eine reaktive Disulfidgruppe, wie eine 2-Ppyridyldithiogruppe oder
eine 5,5'-Dithio-bis-(2-Nitrobenzolsäure)-Gruppe
genauso gut reagieren. Einige Beispiele für Reagenzien mit reaktiven
Disulfidbindungen umfassen N-Succinimidyl-3-(2-Pyridyl-Dithio)-Propionat (Carlsson,
et al., Biochem J., 173:723-737, 1978), Natrium-S-4-Succinimidyloxycarbonyl-alpha-Methylbenzylthiosulfat
und 4-Succinimidyloxycarbonyl-alpha-Methyl-(2-Pyridyldithio)-Toluen.
Einige Beispiele für
Reagenzien mit reaktiven Gruppen mit einer Doppelbindung, die mit
einer Thiolgruppe reagieren, umfassen Succinimidyl-4-(N-Maleimidomethyl)-Cyclohexahe-1-Carboxylat und
Succinimidyl-m-Maleimidobenzoat.
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Andere
funktionelle Moleküle
umfassen Succinimidyl-3-(Maleimid)-Propionat, Sulfosuccinimidyl-4-(p-Maleimid-Phenol)-Butyrat,
Sulfosuccinimidyl-4-(N-Maleimidmethyl-Cyclohexane)-1-Carboxylat,
Maleimidbenzoyl-N-Hydroxy-Succinimidester.
Viele der oben genannten Reagenzien und ihre Sulfonate können von
Pierce bezogen werden.
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Die
Haptene umfassen ebenso eine Erkennungsgruppe, die mit einem Antikörper wechselwirkt.
Die Erkennungsgruppe ist irreversibel mit der reaktiven Gruppe des
Haptens verbunden. Deshalb kann die Erkennungsgruppe des Haptens
an den Antikörper
binden, wenn die reaktive Gruppe des Haptens mit der funktionellen
Gruppe des Zielmoleküls
verbunden ist. Durch Auswahl einer geeigneten reaktiven Gruppe des
Haptens wird die Erkennung der Hapten-Erkennungsgruppe durch den
Antikörper
und seine Bindung daran unabhängig
von der funktionellen Gruppe, durch die das Hapten gebunden ist.
Wenn dies der Fall ist, dann sind die Haptene funktionell gleichwertig
und man kann sagen, dass sie die Bindungsmerkmale des Antikörpers teilen. Dies
trifft sogar zu, obwohl die Haptene sich chemisch unterscheiden,
um die Bindung an verschiedene funktionelle Gruppen zu ermöglichen.
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Beispiele
für verschiedene
Hapten-Erkennungsgruppen umfassen, ohne dadurch beschränkt zu sein, Dinitiophenol,
Trinitrophenol, Fluorescein, andere Aromaten, Phosphoylcholin, Peptide,
Endprodukte einer fortgeschrittenen Glykolisierung (AGE), Kohlenhydrate
usw.
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In
einer besonderen Ausführungsform
kann die gleiche Hapten-Erkennungsgruppe an verschiedene Aminosäuren durch
verschiedene reaktive Gruppen des Haptens gekoppelt sein. Zum Beispiel
bilden die Reagenzien Dinitrobenzensulfonsäure, Dinitrophenoldiazonium
und Dinitrobenzen-S-Senföl
alle das Dinitrophenol-Hapten, das jeweils an Aminogruppen, aromatische
Gruppen und Carboxylsäure-Gruppen
gebunden ist. Ebenso kann ein Arsensäure-Hapten durch reaktives
Arsensäure-Benzen-Isothiocyanat
an Aminogruppen oder durch Azobenzenarsenat an aromatische Gruppen
gekoppelt sein.
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Ein
Verfahren zur Behandlung eines Patienten mit Verdacht auf Krebs
kann die Gabe einer pharmazeutisch geeigneten Dosis an Cyclophosphamid
umfassen, sowie eine pharmazeutisch geeignete Dosis einer Zusammensetzung,
die vitale Tumorzellen aufweist, oder Tumorzellen, die im Wesentlichen
in einem nicht metabolischen Zustand sind oder eine Mischung davon.
Die Zusammensetzung kann mit einem immunologischen Hilfsstoff und/oder
einem pharmazeutisch geeigneten Träger gemischt werden. Nach dem
haptenisierten Impfstoff kann wahlweise eine pharmazeutisch geeignete
Dosis eines nicht haptenisierten Impfstoffes verabreicht werden.
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung
wird jede Woche in einem Zeitraum von mindestens drei Wochen gegeben,
vorzugsweise mindestens sechs Wochen, und der ersten Gabe geht eine
pharmazeutisch geeignete Dosis Cyclophosphamid voraus. Vorzugsweise
kann die Zusammensetzung eine Höchstmenge
von etwa 7,5 × 106 Zellen enthalten. Der Patient muss vor
der Verabreichung des Impfstoffes nicht mit einem Hapten immunisiert
werden.
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Die
Tumorzellen, die für
die vorliegende Erfindung verwendet werden, können wie folgt hergestellt werden.
Die Tumormasse wird nach Berd et al. (1986), siehe oben, verarbeitet.
Die Zellen werden durch enzymatische Auflösung mit Kollagenase und mit
DNAse durch mechanische Auflösung
extrahiert, in einem Gefrierschrank mit einstellbarer Geschwindigkeit
gefroren, und bis zum Gebrauch in flüssigem Stickstoff aufbewahrt.
An dem Tag, wo die Haut eines Patienten getestet oder behandelt
wird, werden die Zellen aufgetaut und gewaschen. Sie werden noch
einmal gewaschen und dann in Hanks-Salzlösung ohne Phenolrot resuspendiert.
Die Bindung der präparierten
Zellen mit DNP wird vorzugsweise nach dem Verfahren von Miller und
Claman (J. Immunol., 1976; 117, 1519) durchgeführt.
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Das
folgende Verfahren kann für
die Haptenisierung der Tumorzellen durchgeführt werden. Etwa 100 mg DNFB
(Sigma Chemical Co., St. Louis, MO) wird in etwa 0,5 ml 70% Ethanol
gelöst.
Etwa 99,5 ml PBS wird hinzugegeben. Die DNFB Konzentration sollte
bei etwa 152 mg/0,1 ml liegen. Die Lösung wird über Nacht in einem 37°C warmen
Wasserbad gerührt.
Die Haltbarkeit der Lösung
beträgt
etwa vier Wochen. Die Zellen werden aufgetaut und das Pellet in
5 × 106 Zellen/ml Hanks-Salzlösung resuspendiert. Etwa 0,1
ml DNFB-Lösung wird
zu jedem ml Zellen hinzugegeben und für etwa 30 Minuten bei Raumtemperatur
inkubiert. In gleicher Weise werden andere Haptene, wie zum Beispiel,
aber nicht darauf beschränkt,
Trinitrophenol, N-Iodoacetyl-N'-(5-Sulfon-1-Naphthyl)-Ethylen-Diamin,
Trinitrobenzensulfonsäure,
Fluorescein-Isothiocyanat, Arsensäure-Benzen-Isothiocyanat, Trinitrobenzensulfonsäure, Sulfanilsäure, Arsanilsäure, Dinitrobenzen-S-Senföl und Kombinationen
davon verwendet. Die Zellen werden dann zweimal in Hanks-Lösung gewaschen.
Die Zellen werden dann in etwa fünf
Volumeneinheiten eines etwa 30 mM Natriumbicarbonatpuffers mit etwa
1 mM Phenolmethylsulfonylfluorid resuspendiert und mit einem Glass-Homogenisator
aufgebrochen. Die restlichen intakten Zellen und Zellkerne werden
durch Zentrifugation bei etwa 1000 g entfernt. Die Membranen werden
durch Zentrifugation bei 100.000 g bei 90 Minuten pelletiert. Die
Membranen werden in etwa 8% Sucrose resuspendiert und bei etwa –80°C eingefroren,
bis sie gebraucht werden.
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Zahlreiche
menschliche Krebsimpfstoffe sind entwickelt und untersucht worden.
Obwohl diese herkömmlichen
Impfstoffe manchmal eine schwache Immunität für den Krebs eines Patienten
hervorrufen, wird selten eine Rückbildung
des Tumors beobachtet. Die Entwicklung von entzündlichen Antworten bei metastasierenden
Tumoren wurde überraschenderweise
mit dem erfindungsgemäßen DNP-Impfstoff
gefunden. Die Tumore wurden gerötet,
warm und weich. In einigen Fällen
bildete sich der Tumor bis auf eine Größe zurück, dass er für das bloße Auge
und mikroskopisch verschwand. Mikroskopisch wurde eine Infiltration
von T-Lymphozyten in die Tumormasse beobachtet. Deshalb ist diese
Vorgehensweise, bei der die entzündliche
Antwort und die Anzahl und Wirksamkeit der Lymphozyten, die in den
Tumor eindringen, erhöht
wird, ein signifikanter Vorteil im Stand der Technik.
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Die
Wirksamkeit des Impfstoffes kann durch Zugabe verschiedener biologischer
Stoffe, die die Antwort beeinflussen, verbessert werden. Die Wirkstoffe
stimulieren direkt oder indirekt die Immunantwort. Erfindungsgemäße biologische
Modifikatoren der Immunantwort umfassen, aber sind nicht darauf
beschränkt,
Interleukin-12 und Gamma-Interferon. Die in dieser Ausführungsform
wird IL12 nach jeder Impfstoffinjektion gegeben. Es wird angenommen,
dass bei Verabreichung von IL12 an Patienten die entzündlichen
Antworten die T-Lymphozyten veranlassen, innerhalb der Tumormasse
zu proliferieren und aktiver zu werden. Die erhöhte Anzahl an T-Lymphozyten und ihre
höhere
Aktivität
führen
zur immunologischen Zerstörung
des Tumors. Die Dosierungen für
IL 12 stimmen mit den Dosierschemata überein, die oben beschrieben
wurden.
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Patienten
mit metastasierenden Melanomen können
mit einer Immuntherapie mit folgenden Komponenten behandelt werden:
1) ein Impfstoff, der aus autologen Tumorzellen besteht, die an
DNP gebunden sind; und 2) eine Vorbehandlung mit niedrig dosiertem
Cyclophosphamid. Die Patienten werden untersucht, um festzustellen,
ob eine Tumorrückbildung
auftritt, um die entzündliche
Antwort des Tumors zu überwachen
und um die DTH-Antwort auf die autologen Melanomzellen, DNFB (die
Form von DNP, die für
Hautsensibilisierung verwendet wird), die DNP-konjugierten autologen Lymphozyten,
Verdünnungsmittel
(Hanks-Lösung),
gereinigtes Proteinderivat (PPD) und Erinnerungsantigene (Kandida,
Trichophyton und Mumps) zu messen. Bei Patienten, die (klinisch
oder immunologisch) von der Therapie profitieren, wird die Immuntherapie
fortgesetzt. Die folgenden Impfungen können ohne Cyclophosphamid durchgeführt werden.
In einem ähnlichen
Experiment ergab sich, dass an Polyäthylenglykol gebundenes Interleukin
2 nicht wirksam ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
wird ein Impfstoff verwendet, der an ein Hapten gebundene Krebszellen
enthält,
die mit einem immunologischen Hilfsmittel gemischt sind, zum Beispiel
mit Bacillus Calmette-Guerin, BCG.
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Von
menschlichen Melanom-Metastasen werden Biopsien mit RT-PCR auf die
Expression von Zytokin-mRNA untersucht. mRNA für IFNγ wird in durch DNP-Impfstoff entzündeten Metastasen
gefunden, aber nur selten in unbehandelten Metastasen, sogar bei
jenen nicht, die viele restliche Lymphknotenlymphozyten enthalten.
Darüber
hinaus werden Typ II Zytokine, IL10, in fast allen Melanom-Metastasen gefunden
und scheinen durch die Melanomzellen selbst produziert zu werden.
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Patienten
mit metastasierenden Melanomen, die mit einem autologen, DNP-modifizierten Impfstoff
behandelt wurden, entwickeln entzündliche Antworten an den Tumorstellen.
Histologisch sind diese entzündlichen
Läsionen
durch T-Zellen-Infiltration
gekennzeichnet, die manchmal mit der Zerstörung der Tumorzellen einhergeht.
Bei der vorliegenden Erfindung wurden 8 Biopsieproben von subkutanen
Metastasen, die nach einer Impfbehandlung eine Entzündung entwickelt
hatten, auf eine Expression von mRNA für IFNγ, IL4, TNF und IL10 getestet.
Nach einer Impfung entzündete
Biopsien enthielten mRNA für
IFNγ (5/8),
IL4 (4/8) oder beide (3/8) und für
TNF (4/7). Demgegenüber
wurde IFNγ mRNA
nur in 1/17 und TNF mRNA nur in 2/16 Kontrollproben ermittelt (Lymphknotenmetastasen
oder nicht entzündete
subkutane Metastasen). mRNA für
IL10, einem Zytokin mit anti-entzündlichen Eigenschaften, wurde
in den 24/25 Melanom-Metastasen nachgewiesen und war unabhängig vom
lymphoiden Inhalt; durch in-situ PCR wurde bestätigt, dass Melanomzellen die
Hauptquelle waren. Diese Ergebnisse zeigen einen neuen Parameter,
mit dem die Wirkungen einer Krebs-Immuntherapie gemessen werden
können.
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Die
vorliegende Anmeldung bezieht sich auf frische Biopsien metastasierter
Melanome, die hinsichtlich der Anwesenheit von Zytokin-RNA analysiert
werden, welche bei einer erwünschten
Immunantwort am Tumorort auftritt. Die Expression von IFNγ oder IL4-RNA
wird durch Melanom-Metastasen charakterisiert, die nach der Gabe
von DNP-modifiziertem autologem Impfstoff eine entzündliche
Antwort zeigen. Auf der anderen Seite ist die Expression von IL10-RNA
unabhängig
von einer entzündlichen
Antwort und wird in nahezu allen Biopsieproben von Melanomen gefunden.
Die Untersuchung von Zelllinien, die von Melanombiopsien stammen,
sowie die in-situ PCR-Analyse zeigte, dass die Melanomzellen selbst
die Quelle von IL10 sind, und nicht die zugehörigen Lymphozyten.
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Die
vorliegende Anmeldung umfasst ein Verfahren zur Untersuchung der
Zytokin-Produktion
durch einen Tumor, um die Wirksamkeit einer Zusammensetzung aus
autologen, bestrahlten, mit Hapten-gebundenen Zellen bei einem Patienten
mit Verdacht auf Krebs zu bestimmen, wobei genanntes Verfahren die
Verabreichung der genannten Zusammensetzung aus autologen, bestrahlten,
mit Hapten-gebundenen
Zellen umfasst; die Entnahme einer Probe, die Nukleinsäuren von
einer Gewebeprobe des Patienten enthält; die Amplifizierung derjenigen
Nukleinsäuren,
die spezifisch für
ein Cytokin sind, oder die Amplifizierung eines Signalstoffes, der
durch Hybridisierung einer Sonde erzeugt wird, die für eine cytokinspezifische
Nukleinsäure
in besagter Gewebeprobe spezifisch ist; und der Nachweis der amplifizierten
Nukleinsäuren
oder des amplifizierten Signalstoffes, wobei das Vorhandensein der
amplifizierten Nukleinsäuren
oder des amplifizierten Signalstoffes Krebs anzeigt, und wobei das
Vorhandensein der amplifizierten Nukleinsäuren oder des amplifizierten
Signalstoffes von besagter Gewebeprobe des Patienten die Wirksamkeit
von genannter Hapten-gebundener Zusammensetzung anzeigt.
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Die
Gewebeprobe kann von einem bösartigen
oder einer Vorstufe eines bösartigen
Tumors stammen, zum Beispiel ein Melanomtumor, oder zum Beispiel
ein subkutanes, entzündetes,
metastasierendes Melanom. Weiterhin kann eine Gewebeprobe fest oder
flüssig
sein und zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, ein gesamter Tumor oder
ein Teil eines Tumors, Speichel, Sputum, Schleim, Knochenmark, Serum,
Blut, Urin, Lymph- oder Tränenflüssigkeit
von einem Patienten mit Verdacht auf Krebs sein.
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Nukleinsäuren wie
DNA (einschließlich
cDNA) und RNA (einschließlich
mRNA) werden der Gewebeprobe des Patienten entnommen. Vorzugsweise
wird RNA von einer Gewebeprobe verwendet. Die gesamte RNA wird nach
einem im Stand der Technik bekannten Verfahren extrahiert, wie es
bei Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Cold
Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1989), beschrieben
ist.
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Nach
der Extraktion der Nukleinsäure
erfolgt eine Amplifikation nach dem Stand der Technik. Der Amplifikationsschritt
umfasst die Verwendung mindestens einer Primersequenz, die mit einem
Teil der zytokinspezifischen Sequenz komplementär ist. Zytokinspezifische Sequenzen
für die
vorliegende Erfindung umfassen (und sind nicht darauf beschränkt) gesamte
Sequenzen oder Teile davon, die IFNγ, TNF, IL-2, IL-12 und IL-13 kodieren.
Im Allgemeinen ist die Sequenz des Primers etwa 21 Nukleotiden bis
etwa 33 Nukleotide lang, vorzugsweise etwa 21 Nukleotide, etwa 31
Nukleotide, 32 Nukleotide und etwa 33 Nukleotide lang.
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Primersequenzen
für die
Amplifikationsverfahren umfassen, aber sind nicht darauf beschränkt, Sequenzen
mit den Sequenzkennzahlen SEQ ID Nr. 1 und 2; IFNγ, SEQ ID
Nr. 3 und 4; IL4, SEQ ID Nr. 5 und 6; IL10, SEQ ID Nr. 7 und 8;
und TNF, SEQ ID Nr. 9 und 10.
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Wo
in einem vom Ausgangsmaterial abhängigen Amplifikationsprozess
ein Primerpaar benötigt
wird, umfasst ein Primer des Paares Oligonukleotide, die mit Nukleinsäuresequenzen
komplementär
sind, die zytokinspezifische Proteine kodieren. Dieser eine Primer
des Paares kann aus der Gruppe, die aus den Sequenzkennzahlen SEQ
ID Nr. 1 bis 10 besteht, ausgewählt
werden.
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Alternativ
kann jedes der beiden Oligonukleotide in dem Primerpaar spezifisch
für eine
Nukleinsäuresequenz
sein, die ein Zytokin kodiert. Die Primer können so hergestellt werden,
dass sie zum Beispiel für
unterschiedliche Regionen einer Zytokinsequenz komplementär sind.
Mit unterschiedlichen Regionen ist gemeint, dass ein erster Primer
mit einer 3'-Region
einer Zytokinsequenz komplementär
ist und ein zweiter Primer mit einer 5'-Region einer Zytokinsequenz komplementär ist. Vorzugsweise
sind die Primer mit unterschiedlichen, getrennten Regionen komplementär, und sind
nicht miteinander komplementär.
Die Primer mit den Sequenzkennzahlen SEQ ID Nr. 1 bis 10 sind lediglich
Beispiele für
Primer, die für
die vorliegende Erfindung verwendet werden können.
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Wenn
bei einem Amplifikationsverfahren zwei Primer verwendet werden,
so wie bei der Polymerase-Kettenreaktion, dann kann der erste Primer
aus der Gruppe ausgewählt
werden, die aus den Sequenzen mit den Sequenzkennzahlen SEQ ID Nr.
1, 3, 5, 7, und 9 besteht und der zweite Primer kann aus der Gruppe ausgewählt werden,
die aus den Sequenzkennzahlen SEQ ID Nr. 2, 4, 6, 8 und 10 besteht.
Alle Primerpaare, die Nukleinsäuren
zueinander transkribieren und die für Zytokine spezifisch sind,
können
in Übereinstimmung mit
den erfindungsgemäßen Verfahren
verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird eine gesamte Extraktion der RNA durchgeführt. Der hier benutzte Begriff „Amplifikation" bezieht sich auf
vorlagenabhängige
Prozesse und vektorvermittelte Vermehrung, die zu einer Erhöhung der
Konzentration eines spezifischen Nukleinsäuremoleküls im Verhältnis zu seiner Anfangskonzentration
oder zur Konzentrationserhöhung
eines nachweisbaren Signalstoffes führen. Der hier benutzte Begriff „vorlagenabhängiger Prozess" bezieht sich auf
einen Prozess, der sich auf eine vorlagenabhängige Erweiterung eines Primermoleküls bezieht.
Der Begriff „vorlagenabhängiger Prozess" bezieht sich auf
die Nukleinsäuresynthese
eines RNA- oder DNA-Moleküls,
bei der die Sequenz eines neu synthetisierten Stranges der Nukleinsäure durch
die bekannten Regeln der komplementären Basenpaarung bestimmt werden
(siehe hierzu zum Beispiel Watson, J. D. et al., in: Molecular Biology
of the Gene, 4th Ed., W.A. Benjamin, Inc., Menlo Park, Calif. (1987)).
Typischerweise verwenden vektorvermittelte Verfahren die Einführung eines Nukleinsäurefragments in
einen DNA- oder RNA-Vektor, die Amplifikation des Vektors und die
Rückgewinnung
des amplifizierten Nukleinsäurefragments.
Beispiele für
solche Methoden finden sich bei Cohen et al. (US Patent Nr. 4,237,224), Maniatis,
T. et al., Molecular Cloning (A Laboratory Manual), Cold Spring
Harbor Laboratory, 1982.
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Die
gewünschten
Zielsequenzen in einer Probe können
mit einer Vielzahl von vorlagenabhängigen Prozessen amplifiziert
werden. Eines der bekanntesten Verfahren zur Amplifikation ist die
Polymerraserkettenreaktion (PCR), die im Detail in den US-Patenten
4,683,195, 4,683,202 und 4,800,159 sowie bei Innis et al., PCR Protocols,
Academic Press, Inc., San Diego CA, 1990, beschrieben ist. Kurz
gesagt werden bei der PCR zwei Primersequenzen hergestellt, die
mit Regionen der gegenüberliegenden,
komplementären
Stränge
der Zielsequenz komplementär
sind. Zusammen mit einer DNA-Polymerase (zum Beispiel Taq-Polymerase)
wird ein Überschuss
an Desoxynukleosidtriphosphaten zu einem Reaktionsmedium hinzugegeben.
Wenn die Zielsequenz in der Probe vorhanden ist, binden die Primer
an das Ziel und die Polymerase bewirkt, dass die Primer durch das
Anfügen
von Nukleotiden entlang der Zielsequenz verlängert werden. Durch Erhöhen oder
Erniedrigen der Temperatur des Reaktionsmediums dissoziieren die
verlängerten
Primer von der Zielsequenz und bilden Reaktionsprodukte, die überschüssigen Primer
binden an das Zielmolekül
und an die Reaktionsprodukte und der Vorgang wiederholt sich. Vorzugsweise
wird eine reverse Transkriptase PCR durchgeführt, um die Menge an amplifizierter
mRNA zu bestimmen. Polymerase-Kettenreaktionsverfahren
sind im Stand der Technik gut bekannt.
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Ein
anderes Verfahren zur Amplifikation ist die Ligase-Kettenreaktion
(als LCR bezeichnet), die im Europäischen Patent Nr. 320,308 offenbart
ist. Bei der LCR werden zwei komplementäre Sondenpaare hergestellt,
und wenn eine Zielsequenz vorhanden ist, bindet jedes Paar an den
gegenüberliegenden
komplementären
Strang des Zielmoleküls,
so dass sie anliegen. Ist eine Ligase vorhanden, dann verbinden
sich die beiden Sondenpaare und bilden eine Einheit. Durch zyklische
Temperaturveränderungen,
wie bei der PCR, dissoziieren die gebundenen Einheiten vom Zielmolekül und dienen
dann als „Zielsequenzen" für die Bindung
der überschüssigen Sondenpaare.
Das US Patent 4,883,750 beschreibt eine alternative Amplifikationsmethode,
bei der, ähnlich
wie bei der LCR, Sondenpaare an eine Zielsequenz gebunden werden.
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Ebenso
kann die in der PCT-Anmeldung PCT/US87/00880 beschriebene Qbeta
Replikase als weiteres Amplifikationsverfahren für die vorliegende Erfindung
verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird eine replikative RNA-Sequenz,
die eine Region aufweist, welche mit derjenigen einer Zielsequenz
komplementär ist,
zu einer Probe in Anwesenheit einer RNA-Polymerase gegeben. Die
Polymerase kopiert dann die replikative Sequenz, die anschließend nachgewiesen
werden kann.
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Ein
Amplifikationsverfahren bei gleich bleibender Temperatur, bei dem
Restriktionsendonukleasen und Ligasen benutzt werden, um die Amplifikation
von Zielmolekülen
zu erzielen, die Nukleotid-5'-[alpha-Thio]-Triphosphate
in einem Strang der Restriktionsstelle enthalten (Wanderer, G.T.,
et al., Proc. National. Acad, Sci. USA 1992, 89:392-396), kann ebenso
bei der Amplifikation von Nukleinsäuren für die vorliegende Erfindung verwendet
werden.
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Die
Strangverdrängungsamplifikation
(SDA) ist ein weiteres Verfahren, um eine Amplifikation von Nukleinsäuren bei
gleich bleibender Temperatur durchzuführen, wobei mehrfache Zyklen
einer Strangverdrängung
und Synthese erfolgen, d.h. eine „Nick"-Translation. Ein ähnliches Verfahren wird Kettenreparaturreaktion
(RCR) genannt und ist ein anderes Verfahren zur Amplifikation, das
für die
vorliegende Erfindung verwendet werden kann und die Anlagerung von
mehreren Sonden an eine zu amplifizierende Region betrifft, gefolgt
von einer Reparaturreaktion, bei der nur zwei der vier Basen vorhanden
sind. Die anderen zwei Basen können
als Biotinderivate zum einfachen Nachweis hinzugegeben werden. Ein ähnlicher
Ansatz wird bei der SDA verfolgt.
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Mit
dem CPR-Verfahren (Cyclic Probe Reaction) können ebenfalls zytokinspezifische
Sequenzen nachgewiesen werden. Bei der CPR wird eine Sonde, die
31 und 51 Sequenzen einer nicht-zytokinspezifischen DNA und eine
mittlere zytokinspezifische RNA-Sequenz aufweist, mit DNA in der
Probe hybridisiert. Nach der Hybridisierung wird die Reaktion mit
RNase H behandelt, und die Produkte der Sonde, die unterschiedliche
Produkte sind, erzeugen ein Signalmolekül, das nach dem Abbau freigesetzt
wird. Die ursprüngliche
Vorlage wird an eine andere Zyklussonde gebunden und die Reaktion
wiederholt sich. Das heißt,
dass bei der CPR ein Signalmolekül
amplifiziert wird, das durch Hybridisierung einer Sonde mit einer
zytokinspezifischen Nukleinsäure
erzeugt wird.
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Es
können
außerdem
noch weitere Amplifikationsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, die in der GB Anmeldung Nr. 2 202 328 und in der
PCT Anmeldung PCT/US89/01025 beschrieben sind. In der erstgenannten
Anmeldung werden „modifizierte" Primer für eine PCR-ähnliche
vorlagen- und enzymabhängige
Synthese verwendet. Die Primer können
durch Markierung mit einem Einfangrest (z.B. Biotin) und/oder einem
Detektorrest (z.B. ein Enzym) modifiziert werden. Im letzteren Fall
werden markierte Sonden im Überschuss
zu der Probe gegeben. In Anwesenheit der Zielsequenz bindet die
Sonde und wird katalytisch abgespalten. Nach der Spaltung wird die
Zielsequenz unversehrt freigesetzt und durch die überschüssige Sonde
gebunden. Die Abspaltung der markierten Sonde zeigt die Anwesenheit
der Zielsequenz an.
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Andere
Verfahren zur Amplifikation von Nukleinsäuren umfassen transkriptionsbasierte
Systeme (TAS) (Kwoh D., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989,
86:1173, Gingeras T.R., et al., PCT Veröffentlichung WO 88/10315) einschließlich der
nukleinsäurebasierten
Amplifikation (NASBA) und 3SR. Bei der NASBA können die Nukleinsäuren für die Amplifikation
durch eine Standard-Phenol/Chloroformextraktion
präpariert
werden, durch Hitzedenaturierung einer klinischen Probe, Behandlung
mit Lyse-Puffer und Minispin-Säulen
zur Isolierung der DNA oder RNA oder durch Guanidiniumchloridextraktion
der RNA. Bei diesen Amplifikationstechniken wird ein Primer angelagert,
der prostataspezifische Sequenzen hat. Nach der Polymerisierung werden
die DNA/RNA-Hybride mit RNase H verdaut, während doppelsträngige DNA-Moleküle wiederum
hitzedenaturiert werden. In jedem Fall wird die Einzelstrang-DNA
durch Zugabe eines zweiten prostataspezifischen Primers in eine
vollständig
doppelsträngige
DNA überführt, gefolgt
von einer Polymerisierung. Die doppelsträngigen DNA-Moleküle werden
dann mehrfach durch eine Polymerase, wie etwa T7 oder SP6, transkribiert.
In einer zyklischen Reaktion wird die RNA bei gleich bleibender
Temperatur in eine doppelsträngige
DNA revers transkribiert und noch einmal mit einer Polymerase, wie
T7 oder SP6, transkribiert. Die so erhaltenen vollständigen oder
trunkierten Produkte sind spezifische Sequenzen für Prostatakrebs.
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Die
Europäische
Patentveröffentlichung
Nr. 329822 offenbart ein Verfahren zur Nukleinsäureamplifikation, bei dem Einzelstrang-RNA
(„ssRNA"), ssDNA und doppelsträngige DNA
(dsDNA) zyklisch synthetisiert wird, was im Zusammenhang mit der
vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Die ssRNA bildet die Vorlage
für ein
erstes Primer-Oligonukleotid, das durch Reverse Transkriptase (RNA-abhängige DNA-Polymerase)
verlängert
wird. Die RNA wird dann von dem gebildeten RNA:DNA-Doppelstrang
durch Ribonuklease H (RNase H, eine RNase, die für RNA in einem Doppelstrang
mit entweder DNA oder RNA spezifisch ist) entfernt. Die erhaltene
ssDNA ist eine zweite Vorlage für
einen zweiten Primer, der ebenso die Sequenzen eines RNA-Polymerase-Promotors
(beispielsweise T7 RNA-Polymerase)
zu seiner Homologie zu seiner Vorlage umfasst. Dieser Primer wird
dann durch DNA-Polymerase (beispielsweise das große „Klenow"-Fragment von E. Coli
DNA Polymerase) verlängert
und ergibt ein doppelsträngiges
DNA („dsDNA") Molekül mit einer
Sequenz, die mit der ursprünglichen
RNA zwischen den Primern identisch ist und an einem Ende zusätzlich eine
Promotorsequenz hat. Diese Promotorsequenz kann von der geeigneten
RNA-Polymerase verwendet werden, um zahlreiche RNA-Kopien der DNA
herzustellen. Diese Kopien können
dann wieder in den Zyklus eintreten und führen zu einer sehr schnellen
Amplifikation. Durch geschickte Wahl der Enzyme kann die Amplifikation
bei gleich bleibender Temperatur ohne Zugabe von Enzymen für jeden
Zyklus durchgeführt
werden. Wegen der zyklischen Natur des Verfahrens kann als Startsequenz
sowohl DNA als auch RNA gewählt
werden.
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Miller,
H.I. et al., PCT Anmeldung WO 89/06700, offenbart ein Verfahren
zur Amplifikation von Nukleinsäuresequenzen,
das auf der Hybridisierung einer Promotor/Primersequenz mit einer
einzelsträngigen Ziel-DNA
(„ssRNA") beruht, gefolgt
von einer Transkription vieler RNA-Kopien der Sequenz. Dieses Verfahren ist
nicht zyklisch, das heißt
neue Vorlagen werden nicht durch die erhaltenen RNA-Transkripte produziert.
Andere Amplifikationsverfahren sind „Race", offenbart von Frohman, M.A. in: PCR
Protocols: A Guide to Methods and Applications 7990, Academic Press,
N.Y.) und "one-sided
PCR11 (Ohara, O., etal., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1989; 8656733677).
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Ebenso
können
für den
Amplifikationsschritt der vorliegenden Erfindung Verfahren verwendet
werden, die auf der Bindung von zwei (oder mehr) Oligonukleotiden
in Gegenwart von Nukleinsäuren
beruhen, die die Sequenz der entstandenen „Di-Oligonukleotide" (Wu, D.Y. et al., Genomics 1989; 4560)
haben, wodurch die Di-Oligonukleotide
amplifiziert werden.
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Nach
der Amplifikation kann die Anwesenheit oder Abwesenheit des amplifizierten
Produkts nachgewiesen werden. Das amplifizierte Produkt kann durch
jedes Verfahren nach dem Stand der Technik sequenziert werden, einschließlich, und
nicht darauf beschränkt,
entsprechend der Methode von Maxam und Gilbert, siehe Sambrook,
wie oben beschrieben. Das sequenzierte, amplifizierte Produkt kann
dann mit Ergebnissen verglichen werden, die mit Gewebe vor der Impfbehandlung
erhalten wurden. Gewebeproben, die vor der Impfbehandlung entnommen
wurden, sollten keine Zytokinsequenzen enthalten, insbesondere IFNγ, TNF, IL2, IL12
und IL13. Die Nukleinsäuren
können
in einzelne Fragmente mit unterschiedlichen Größen fragmentiert werden. Zum
Beispiel können
DNA-Fragmente entsprechend ihrem Molekulargewicht durch Verfahren
wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Elektrophorese durch eine
Agarose-Gelmatrix getrennt werden. Die Gele werden dann mittels
Southern-Hybridisierung analysiert. Kurz gesagt, wird die DNA im
Gel in ein Hybridisierungssubstrat oder eine Matrix eingebracht,
wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, ein Nitrozelluloseblatt
und eine Nylonmembran. Eine markierte Sonde wird dann unter ausgewählten Hybridisierungsbedingungen
auf die Matrix gegeben, so dass sie mit komplementärer DNA
hybridisiert, die sich auf der Matrix befindet. Die Sonde kann eine
Länge haben,
dass sie in der Lage ist, einen stabilen Doppelstrang zu bilden. Die
Sonde kann eine Länge
in einem Größenbereich
von etwa 200 bis etwa 10.000 Nukleotide haben. Fehlstellen, wie
zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Sequenzen mit ähnlicher
Hydrophobizität
und Hydrophilität
sind dem Fachmann durch die vorliegende Offenbarung bekannt. Dem
Fachmann sind zahlreiche Markierstoffe zum Sichtbarmachen oder zum
Nachweis bekannt, wie zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, Fluoreszenzfärbung, Ethidiumbromidfärbung, Avidin/Biotin,
radioaktive Markierung, wie 32P-Markierung.
Vorzugsweise kann das Produkt, wie zum Beispiel das PCR-Produkt, über ein
Agarose-Gel laufen und mit einer Anfärbung wie Ethidiumbromid sichtbar
gemacht werden. Siehe hierzu Sambrook et al. wie oben beschrieben. Die
Matrix kann dann durch Autoradiographie analysiert werden, um bestimmte
Fragmente zu finden, die mit der Sonde hybridisieren.
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Ein
diagnostisches Kit zum Testen der Wirksamkeit einer autologen, bestrahlten,
Hapten-gebundenen Zellzusammensetzung, umfassend einen oder mehrere
Behälter,
ein Primerpaar, wobei einer der Primer des genannten Paares zu einer
zytokinspezifischen Sequenz komplementär ist, wobei genannter Primer
aus der Gruppe ausgewählt
wird, die aus den Sequenzkennzahlen mit den Nummern SEQ ID Nr. 1,
SEQ ID Nr. 2, SEQ ID Nr. 3, SEQ ID Nr. 4, SEQ ID Nr. 5, SEQ ID Nr.
6, SEQ ID Nr. 7, SEQ ID Nr. 8, SEQ ID Nr. 9 besteht, und ein Mittel
zum Sichtbarmachen amplifizierter DNA; wobei besagtes Kit für die Bestimmung
der Wirksamkeit der genannten Zusammensetzung geeignet ist.
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Die
Erfindung wird weiterhin anhand des folgenden, tatsächlichen
Beispiels dargestellt, das nur zur Veranschaulichung, aber nicht
zur Beschränkung
der vorliegenden Erfindung auf die besondere Ausführungsform
dient.
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BEISPIEL 1-Hemmung der
Impfstoff-Tumorzellproliferation durch Hapten-Bindung
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Tumorzellen
wurden aus Biopsieproben von dreizehn Melanom- und neun Eierstockkrebspatienten entnommen.
Die Zellen wurden aus der Tumormasse wie in der vorliegenden Beschreibung
beschrieben, isoliert und bis zur weiteren Verwendung eingefroren.
Die Tumorzellen wurden enzymatisch dissoziiert. Eine Zelllinie,
die aus Melanomzellen von einem Patienten hergestellt wurde, wurde
in dieser Studie auch verwendet. Tumorzellen von jedem Patienten
wurden in vier Gruppen eingeteilt: (i) Kontrolltumorzellen; (ii)
bestrahlte Tumorzellen; (iii) Haptengebundene Tumorzellen und (iv)
bestrahlte, Hapten-gebundene Tumorzellen. Die Zellen der Gruppen
(ii) und (iv) wurden bei 2500 cGy bestrahlt. Die Zellen wurden an
ein Hapten gebunden, wie in der vorliegenden Beschreibung beschrieben.
Die Zellen wurden bei 37°C
in Gewebekulturmedium (RPMI-1640 mit entweder fetalem Kälberserum
oder gesammeltem menschlichen Serum) in Mikrotiter-Wells für 2-14 Tage
wachsen gelassen. Die Wells wurden dann mit 125IUDR
für vier
Stunden gepulst, die Pellets wurden mit einem automatischen Zellharvester
gesammelt und die 125I-Aufnahme wurde mit
einem Gammazähler
gemessen. Die Zählimpulse
pro Minute für
jeden Well entsprechen dem Proliferationsvermögen der Zellen. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 1 dargestellt.
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Wie
in Tabelle 1 gezeigt, wurde das Zellwachstum an unterschiedlichen
Tagen gemessen, um sicherzustellen, dass sich die Zellen nicht von
den antiproliferativen Wirkungen der Bestrahlung oder des DNP oder von
beidem erholten.
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TABELLE
1 – HEMMUNG
DER IMPFSTOFFZELLPROLIFERATION DURCH BESTRAHLUNG (RT) UND/ODER HAPTENISIERUNG
(DNP)
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- 1Kein Rx – keine Bestrahlung
- 2RT – Bestrahlung (2500 cGy)
- 3DNP – Haptenisierung
- 4RT+DNP – Haptenisierung und Bestrahlung
(2500 cGy)
- 5Zählimpulse
pro Minute (CPM)
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Die
oben dargestellten Ergebnisse zeigen, dass die Haptenisierung alleine
die Proliferation von Tumorzellen hemmt. Legt man den 125IUDR-Assay
zu Grunde, dann ist zur Verhinderung der Proliferation tatsächlich eine
alleinige Haptenisierung wirksamer als eine Bestrahlung. Dementsprechend
kann der erfindungsgemäße Tumorzellimpfstoff
hergestellt werden, indem der Bestrahlungsschritt oder irgend ein
anderer Schritt zur Verhinderung des Wachstums im Körper des
Patienten nach der Injektion weggelassen wird, da die Haptenisierung
für das
Ergebnis alleine ausreichend ist.