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Blutgerinnsel
(Thromben) werden durch eine Reihe von Zymogenaktivierungen gebildet,
welche als Koagulationskaskade bezeichnet werden. Im Verlauf dieser
enzymatischen Kaskade katalysiert die aktivierte Form von jedem
solcher Zymogene (als Faktoren bezeichnet) die Aktivierung des nächsten.
Thromben stellen Ablagerungen von Blutbestandteilen auf der Oberfläche einer
Blutgefäßwand dar
und bestehen hauptsächlich aus
aggregierten Blutplättchen
und unlöslichem
vernetzten Fibrin. Eine Fibrinbildung wird mit Hilfe von Thrombin
durch eine begrenzte Proteolyse von Fibrinogen bewirkt. Thrombin
stellt das Endprodukt der Koagulationskaskade dar, (K.G. Mann, Blond,
1990, Band 76, S. 1-16).
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Eine
Aktivierung von Faktor X durch den Komplex aus aktiviertem Faktor
IX (FIXa) und aktiviertem Faktor VIII (FVIIIa) stellt einen Schlüsselschritt
in der Koagulation dar. Die Abwesenheit der Bestandteile dieses
Komplexes oder eine Störung
ihrer Funktion ist mit der Hämophilie
genannten Blutgerinnungsstörung
verbunden (J.E. Sadler & E.W.
Davie: Hemophilia A, Hemophilia B and von Willebrand's disease, in G.
Stamatoyannopoulos et al. (Hrsg.): The molecular basis of blond
diseases. W.B. Saunders Co., Philadelphia 1987, S. 576-602). Hämophilie
A bezeichnet eine (funktionelle) Abwesenheit der Faktor VIII-Aktivität, während Hämophilie
B durch die Abwesenheit der Faktor IX-Aktivität charakterisiert wird. Zur
Zeit wird eine Behandlung von Hämophilie
A über
eine Substitutionstherapie durch Verabreichen von Faktor VIII-Konzentraten
bewirkt. Ungefähr
20-30% der Hämophilie
A Patienten entwickeln jedoch Faktor VIII-Inhibitoren (d.h. Antikörper gegen
Faktor VIII), wodurch die Wirkung von verabreichten Faktor VIII-Präparationen
bzw. Zusammensetzungen inhibiert wird. Eine Behandlung von Faktor
VIII-Inhibitor-Patienten
erweist sich als sehr schwierig und beinhaltet Risiken, und es gibt
bisher nur eine begrenzte Anzahl von Behandlungen für diese
Patienten.
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Im
Fall von Patienten, welche einen niedrigen FVIII-Inhibitorspiegel
aufweisen, ist es möglich,
aber teuer, hohe Dosen von Faktor VIII an solche Patienten zu verabreichen
und so die Antikörper
gegen Faktor VIII zu neutralisieren. Die Menge an Faktor VIII über jener,
welche zum Neutralisieren der Inhibitorantikörper benötigt wird, weist dann eine
hämostatische
Wirkung auf. In vielen Fällen
kann eine Desensibilisierung bewirkt werden, wonach es anschließend wieder
möglich
ist, Standard Faktor VIII-Behandlungen anzuwenden. Solche Hochdosis
Faktor VIII-Behandlungen
benötigen
jedoch große
Mengen an Faktor VIII, sind zeitaufwändig und können schwere anaphylaktische
Nebenreaktionen beinhalten. Alternativ kann die Behandlung mit Faktor
VIII-Molekülen
vom Schwein durchgeführt
werden.
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Ein
weiteres kostenintensives Verfahren beinhaltet ein Entfernen der
Faktor VIII-Inhibitoren
durch eine extrakorporale Immunadsorption an Lectine, welche an
Immunglobuline (Protein A, Protein G) binden oder an immobilisierten
Faktor VIII. Da der Patient während
dieser Behandlung mit einem Apherese-Apparat verbunden sein muss,
stellt die Behandlung auch eine große Belastung für den Patienten
dar. Es ist auch nicht möglich,
eine akute Blutung auf diese Weise zu behandeln.
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Zur
Zeit ist die Therapie der Wahl, aktivierte Prothrombinkomplex Konzentrate
(APCC für
engl.: activated prothrombin complex concentrates), wie FEIBA
® und
AUTOPLEX
®,
zu verabreichen, welche für
die Behandlung von akuten Blutungen sogar für Patienten, welche einen hohen
Inhibitortiter aufweisen, geeignet sind (
DE 31 27 318 ).
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Im
intravaskulären
System der Blutgerinnung stellt die Aktivierung von Faktor X den
letzten Schritt dar. Diese Reaktion wird durch das Binden von Faktor
Villa an Faktor IXa und das Bilden eines "Tenase"-Komplexes, bestehend aus den Faktoren
IXa, Villa, X und Phospholipid, stimuliert. Ohne das Binden von
FVIIIa, weist FIXa keine oder nur eine sehr geringe enzymatische
Aktivität
in Bezug auf FX auf.
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In
den vergangenen Jahren wurde eine Anzahl von möglichen Bindungsstellen für Faktor
Villa an Faktor IXa charakterisiert, und es wurde gezeigt, dass
Antikörper
oder Peptide, welche an diese Regionen binden, die Aktivität von FIXa
inhibieren (Fay et al., J. Biol. Chem., 1994, Band 269, S. 20522-20527,
Lenting et al., J. Biol. Chem., 1996, Band 271, S. 1935-1940, Jorquera
et al., Circulation, 1992, Band 86, Abstract 2725). Die Inhibition
von Gerinnungsfaktoren, wie Faktor IX, wurde auch durch die Verwendung
von monoklonalen Antikörpern
erreicht, mit dem Zweck, eine Thrombosebildung zu verhindern (
WO 97/26010 ).
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Die
gegenteilige Wirkung, d.h. ein Anstieg in der Faktor IXa vermittelten
Aktivierung von Faktor X durch das Binden eines Faktor VIII-Peptids
(Aminosäuren
698-712) an Faktor
IX, wurde von Liles D.K. et al., (Blond, 1997, Band 90, Suppl. 1,
2054) beschrieben. Diese Wirkung tritt jedoch nur in der Abwesenheit
von Faktor Villa auf, während
in der Anwesenheit von Faktor Villa die Faktor IXa/Faktor Villa
vermittelte Spaltung von Faktor X durch dieses Peptid inhibiert
wird.
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Weiterhin
beschreibt die
WO 86/06101 eine
Reihe von Proteinen, welche prokoagulierende Eigenschaften aufweisen.
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Mit
einem Blick auf die möglichen
Risiken und Nebenwirkungen, welche bei der Behandlung von Hämophilie-Patienten
auftreten können,
gibt es einen Bedarf für
eine Therapie, welche die wirksame Behandlung von FVIII-Inhibitor-Patienten
erlaubt. Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Präparation
für die Behandlung
von Blutgerinnungsstörungen
bereitzustellen, welche besondere Vorteile für Faktor VIII-Inhibitor-Patienten
aufweist. Erfindungsgemäß wird dieses
Ziel durch die Verwendung von Antikörpern gegen Faktor IX/Faktor
IXa erreicht, welche eine Faktor VIIIa-Kofaktor-Aktivität aufweisen
und zu einem Anstieg der prokoagulierenden Aktivität von FIXa
führen. Überraschenderweise
wird die Wirkung dieser erfindungsgemäßen Faktor IX/Faktor IXa aktivierenden
Antikörper
nicht negativ durch die Anwesenheit von Inhibitoren, wie Inhibitoren
gegen Faktor VIII/Faktor Villa, beeinflusst, sondern die prokoagulierende
Aktivität
von Faktor IXa steigt stattdessen in diesem Fall auch an.
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Ein
weiterer Vorteil dieser Erfindung liegt darin, dass die Verabreichung
der erfindungsgemäßen Präparation
eine schnelle Blutgerinnung erlaubt, selbst in der Abwesenheit von
Faktor VIII oder Faktor Villa, selbst im Fall von FVIII-Inhibitor-Patienten. Überraschenderweise
sind diese Mittel auch in der Anwesenheit von Faktor Villa wirksam.
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Die
erfindungsgemäßen Antikörper weisen
daher eine FVIII-Kofaktor ähnliche
Aktivität
auf, welche in einem FVIII-Assay (z.B. ein COATEST
® Assay
oder ein Immunochrom Test) nach 2 Stunden Inkubation ein Verhältnis von
Hintergrund (Basisrauschen) zum gemessenen Wert von mindestens 3
aufweist. Eine Berechnung dieses Verhältnisses kann z.B. gemäß dem folgenden
Schema erreicht werden:
nach zwei
Stunden Inkubation.
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Die
erfindungsgemäßen Antikörper weisen
eine in vivo Halbwertszeit von mindestens 5 Tagen, weiter bevorzugt
mindestens 10 Tagen auf, obwohl es weiter bevorzugt ist, dass sie
eine Halbwertszeit von mindestens 20 Tagen aufweisen.
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Einen
weiteren Aspekt dieser Erfindung stellt eine Präparation dar, welche Antikörper gegen
Faktor IX/Faktor IXa und eine pharmazeutisch verträgliche Trägersubstanz
umfasst. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Präparation zusätzlich Faktor
IX und/oder Faktor IXa umfassen.
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Einen
weiteren Aspekt der Erfindung stellt die Verwendung der Antikörper dar,
um die amidolytische Aktivität
von Faktor IXa zu steigern.
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1 zeigt
die Ergebnisse eines Screenings von Überständen von Hybridomazellkulturen
auf FVIII ähnliche
Aktivität.
Präselektierte
Klone aus Fusionsexperimenten, #193, #195 und #196, wurden in einem chromogenen
Assay getestet.
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2 zeigt
die Ergebnisse eines Screenings auf IgG vermittelte Faktor VIII ähnliche
Aktivität
in Überständen einer
Hybridomazellkultur einer Masterplatte.
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3 zeigt
die Subklonierung von Klon 194/C0, nämlich die Ergebnisse der ersten
Klonierungsrunde.
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4 zeigt
einen Vergleich der chromogenen FVIII ähnlichen Aktivität und der
Faktor IX ELISA-Reaktivität
von Hybridomakulturen, welche vom Ausgangsklon 193/C0 abgeleitet
wurden.
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5 zeigt
die Ergebnisse der Messung der chromogenen Aktivität einiger
Masterklone und Subklone.
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6A zeigt die FVIII ähnliche Aktivität der Anti-FIX/FIXa-Antikörper 193/AD3
und 196/AF2, verglichen mit menschlichem FVIII, TBS-Puffer und Zellkulturmedium.
Nach einer Latenzphase bzw. lag-Phase führten beide Antikörper zu
einer chromogenen Substratspaltung, wie durch die ansteigende optische
Dichte belegt ist.
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6B zeigt einen Vergleich der chromogenen Aktivität von Faktor
VIII, 196/AF1, 198/AC1/1 und Maus-IgG.
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7A zeigt einen Vergleich der Kinetik der Faktor
Xa-Erzeugung durch Faktor VIII und 196/AF2 mit und ohne Hinzufügen eines
Faktor Xa spezifischen Inhibitors.
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7B zeigt einen Vergleich der Kinetik der Faktor
Xa-Erzeugung durch Faktor VIII, Maus-IgG und Anti-Faktor IX/IXa-Antikörper 198/AM1
mit und ohne Hinzufügen
eines Faktor Xa spezifischen Inhibitors, Pefabloc Xa®.
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8A zeigt eine Messung der Abhängigkeit der Faktor VIII ähnlichen
Aktivität
von gereinigtem Anti-Faktor IX/IXa-Antikörper 198/AC1/1 in der Anwesenheit
und Abwesenheit von Phosphoplipiden, FIXa/FX und Calciumionen.
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8B zeigt eine Messung der Abhängigkeit der FXa-Erzeugung
durch Anti-FIXa-Antikörper 196/AF1 in
der Anwesenheit von Phospholipiden, Ca2+ und
FIXa/FX.
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8c zeigt die Erzeugung von FXa durch unspezifischen
Maus-IgG-Antikörper.
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9 zeigt
eine graphische Darstellung der Gerinnungszeiten von Faktor VIII-Mangelplasma in einem APTT-Asssay
unter Verwendung verschiedener Konzentrationen des Anti-Faktor IX/IXa-Antikörpers 193/AD3.
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10A zeigt, dass Antikörper 193/AD3 in der Anwesenheit
von Faktor IXa zu einer Reduktion der Gerinnungszeit von Faktor
VIII-Mangelplasma führt.
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10B zeigt eine dosisabhängige Reduktion der Gerinnungszeit
durch Antikörper
193/AD3 in der Anwesenheit von Faktor IXa- und Faktor VIII-Inhibitoren.
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11 zeigt die chromogene Aktivität der Antikörper 198/A1,
198/B1 und 198/AP1 in der Anwesenheit und Abwesenheit von menschlichem
FIXaβ.
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12 zeigt die Primersequenzen für die Amplifikation
der Gene der variablen schweren Kette des Maus-Antikörpers.
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13 zeigt die Primersequenzen für die Amplifikation
der Gene der variablen leichten (kappa) Kette des Maus-Antikörpers.
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14 zeigt die DNA- und davon abgeleitete
Proteinsequenz des scFv von der Hybridomazelllinie 193/AD3 (SEQ.
ID. NR. 81 und 82).
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15 zeigt die DNA- und davon abgeleitete
Proteinsequenz des scFv von der Hybridomazelllinie 193/K2 (SEQ.
ID. NR. 83 und 84).
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16 zeigt die DNA- und davon abgeleitete
Proteinsequenz des scFv von der Hybridomazelllinie 198/AB2 (Subklon
von 198/B1) (SEQ. ID. NR. 85 und 86).
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17 zeigt die DNA- und davon abgeleitete
Proteinsequenz des scFv, welcher von der Zelllinie 198/A1 abgeleitet
wurde (SEQ. ID. NR. 87 und 88).
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18 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität von Peptid
A1/3 in der Anwesenheit von 2,9 nM menschlichem FIXa. Die vermischte
Version von Peptid A1/3, Peptid A1/5 führte zu keiner FXa-Erzeugung.
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19 zeigt die Abhängigkeit der chromogenen FVIII ähnlichen
Aktivität
von Peptid A1/3 von der Anwesenheit von menschlichem FIXa. In der
Abwesenheit von menschlichem FIXa führt Peptid A1/3 zu keiner FXa-Erzeugung.
Die Pufferkontrolle, reiner Imidazol-Puffer wird als IZ bezeichnet.
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20 zeigt, dass die Chiralität der Arg-Reste keine wesentliche
Rolle für
die chromogene Aktivität der
Peptide A1/3-rd und A1/3-Rd-srmb spielt.
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21 zeigt, dass das Hinzufügen von 2,4 μM Peptid
B1/7 zu dem Reaktionsgemisch zu einer messbaren Erzeugung von FXa
führte.
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22 zeigt, dass das Hinzufügen eines FX spezifischen Inhibitors
zu einer wesentlichen Reduktion der Reaktion führt. Wenn kein FIXa vorlag
und FX zum Reaktionsgemisch hinzugefügt wurde, wurde kein FXa synthetisiert.
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23 zeigt den Vektor pBax-IgG1.
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24 zeigt den Anstieg der amidolytischen
Aktivität
von FIXa in der Anwesenheit von Antikörper 198/B1 (24A) und IgM-Antikörper 198/AF1 (24B).
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25 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des Antikörper 198/A1
Fab-Fragments in
der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle
wurden der intakte Antikörper
198/A1, sowie 7,5 pM FVIII verwendet. Die Pufferkontrolle (IZ) wurde
als eine Negativkontrolle verwendet.
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26 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
des 198/AB2 scFv-alkalische Phosphatase Fusionsproteins (OLR des
Expressionsvektors pDAP2-198AB2#100, SEQ. ID. NR. 89 und 90).
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Die
Gene für
die VL- und die VH-Domänen
von Antikörper
198/AB2 (198/AB2 ist ein identischer Subklon von 198/B1) wurden
wie in Beispiel 10 beschrieben von den entsprechenden Hybridomazellen
abgeleitet. Das PCR-Produkt des VH-Gens wurde mit SfiI-AscI gespalten,
und das PCR-Produkt des VL-Gens wurde mit AscI und NotI gespalten.
Die VH- und VL-Gene wurden über
die AscI-Stelle verbunden und in den mit SfiI-NotI gespaltenen Vektor
pDAP2 eingefügt
(Kerschbaumer R.J. et al., Immunotechnology 2, 145-150, 1996; GenBank
Zugangsnr.: U35316). PelB Leader: Leader-Sequenz von Erwinia carotovora
Pectat-Lyase B, His-tag: Histidin-Tag für eine Metallionenchromatographie.
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27 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität von zwei
Antikörper
198/B1 (Subklon AB2) scFv Fragment-alkalische Phosphtase Fusionsproteinen
(198AB2#1 und 198AB2#100) in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem
FIXa. Als eine Positivkontrolle wurde 7,5 pM FVIII verwendet.
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28 zeigt die Aminosäure- und Nukleotidsequenz von
pZip198AB2#102 (SEQ. ID. Nr. 91 und 92).
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29 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
des mAB#8860 scFv-alkalische
Phosphtase Fusionsproteins (Vektor pDAP2-8860scFv#11, SEQ. ID. NR.
93 und 94). Die Gene für
die VL- und die VH-Domänen
des Antikörpers
#8860 wurden wie in Beispiel 10 beschrieben von den entsprechenden
Hybrid omazellen abgeleitet. Das PCR-Produkt des VH-Gens wurde mit
SfiI-AscI gespalten, und das PCR-Produkt des VL-Gens wurde mit AscI
und NotI gespalten. Die VH- und VL-Gene wurden über die AscI-Stellen verbunden
und in den mit SfiI-NotI
gespaltenen Vektor pDAP2 eingefügt
(Kerschbaumer R.J. et al., Immunotechnology 2, 145-150, 1996; GenBank
Zugangsnr.: U35316).
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30 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
des mAB #8860 scFv-Leucin Zipper Fusionsproteins (Miniantikörper, Vektor
p8860-Zip#1.2), (SEQ. ID. Nr. 95 und 96). Das Gen des scFv-Fragments
wurde von mAB #8860 abgeleitet und wurde aus dem Vektor pDAP2-8860scFv#11
in ein mit SfiI-NotI gespaltenes Plasmid pZip1 umgelagert (Kerschbaumer
R.J. et al., Analytical Biochemistry 249, 219-227, 1997; GenBank, Zugangsnr.:
U94951).
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31 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des 198/B1
(Subklon AB2) Miniantikörpers 198AB-Zip#102
in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle
wurden 4,8 pM FVIII verwendet, während
ein nicht verwandter Miniantikörper
(8860-Zip#1.2) und reiner Reaktionspuffer (IZ) als Negativkontrollen
dienten.
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32 zeigt eine schematische Darstellung des Plasmids
pMycHis6.
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33 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
des Teils des Plasmids pMycHis6, welches sich von Vektor pCOCK unterscheidet
(SEQ. ID. NR. 97 und 98). Der Vektor pMycHis6 wurde durch Spalten
von Vektor pCOCK (Engelhardt et al., 1994, Biotechniques, 17: 44-46)
mit NotI und EcoRI und durch Einfügen der Oligonukleotide: mychis6-co:
5' ggccgcagaacaaaaactcatctcagaagaggatctgaatggggcggcacatcaccatcaccatcactaataag
3' (SEQ. ID. NR.
79) und mycchis-ic: 5' aattcttattagtgatggtgatggtgatgtgccgccccattcagatcctcttctgagatgagtttttgttctgc
(SEQ. ID. NR. 80) konstruiert.
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34 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
von 198AB2 scFv (verbunden mit dem c-myc-Tag und dem His6-Tag):
OLR des Expressionsvektors pMy cHis6-198AB2#102. Der Vektor pMycHis6 wurde
durch Spalten des Vektors pCOCK (Engelhardt O. et al., BioTechniques
17, 44-46, 1994) mit NotI-EcoRI und durch Einfügen der folgenden angelagerten
Oligonukleotide: (5'-GGCCGCAGAACAAAAACTCATCTCAGAAGAGGATCTGAATGGGGCGGCACATCACCATCACCATCACTAATAAG-3' (SEQ. ID. NR. 103)
und 5'-TTATTAGTGATGGTGATGGTGATGTGCCGCCCCATTCAGATCCTCTTCTGAGATGAGTTTTTGTTCTGC-3' (SEQ. ID. Nr. 104))
konstruiert. Der sich ergebende Vektor, pMycHis6 genannt, wurde
mit SfiI-NotI gespalten, und das Gen von scFv 198AB2 wurde aus dem
Vektor pDAP2-198AB2#100 in diesen Vektor umgelagert.
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35 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
des mAB #8860 scFv, welcher mit dem c-myc-Tag und dem His6-Tag verbunden
ist (Vektor p8860-M/H#4c, SEQ. ID. NR. 101 und 102). Das Plasmid pMycHis6
wurde mit SfiI und NotI gespalten, und die für das scFv 8860#11 Protein
kodierende DNA-Sequenz wurde aus pDAP2-8860scFv#11 (siehe 29) eingefügt, was das Plasmid p8860-M/H#4c ergab.
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36 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des 198/B1
(Subklon AB2) scFv-Fragments (MycHis-198AB2#102) in der Anwesenheit
von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle wurden 4,8 pM
FVIII verwendet, während
ein nicht verwandter scFv (8860-M/H#4c) und reiner Reaktionspuffer
(IZ) als Negativkontrollen dienten.
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Antikörper
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Die
vorliegende Erfindung umfasst auch die Nukleinsäuren, welche die erfindungsgemäßen Antikörper kodieren,
Expressionsvektoren, Hybridomazelllinien und Verfahren zum Herstellen
derselben.
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Antikörper sind
Immunglobulinmoleküle,
welche eine spezifische Aminosäuresequenz
aufweisen, die nur an Antigene bindet, welche ihre Synthese induzieren
(oder entsprechend ihr Immunogen), oder an Antigene (oder Immunogene),
wel che den ersteren sehr ähnlich
sind. Jedes Immunglobulinmolekül
besteht aus zwei Typen von Polypeptidketten. Jedes Molekül besteht
aus großen,
identischen schweren Ketten (H-Ketten, für engl.: heavy chains) und
aus zwei leichten, auch identischen Ketten (L-Ketten, für engl.:
light chains). Die Polypeptide sind durch Disulfidbrücken und
nicht kovalente Bindungen verbunden. In vivo werden die schweren und
leichten Ketten an verschiedenen Ribosomen gebildet, in der Zelle
zusammengesetzt und als intakte Immunglobuline sezerniert (Roitt
I. et al., in: Immunology, zweite Aufl., 1989).
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Die
erfindungsgemäßen Antikörper und
organischen Verbindungen, welche von diesen abgeleitet werden, umfassen
menschliche und tierische monoklonale Antikörper oder Fragmente davon,
Einzelkettenantikörper
und Fragmente davon und Miniantikörper, bispezifische Antikörper, Diabodies,
Triabodies oder Di-, Oligo- oder
Multimere davon. Peptidmimetika oder Peptide, welche von den erfindungsgemäßen Antikörpern abgeleitet
werden, sind auch eingeschlossen, z.B. umfassen sie eine oder mehrere
CDR-Regionen, vorzugsweise die CDR3-Region.
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Weiterhin
sind menschliche monoklonale Antikörper und Peptidsequenzen eingeschlossen,
welche, basierend auf einer Struktur-Aktivitäts-Beziehung, durch ein künstliches
Modellierungsverfahren hergestellt werden (Greer J. et al., J. Med.
Chem., 1994, Band 37, S. 1035-1054).
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Der
Begriff "Faktor
IX/IXa aktivierende Antikörper" kann auch Proteine
einschließen,
welche durch Expression einer veränderten Immunglobulin kodierenden
Region in einer Wirtszelle hergestellt werden, z.B. "technisch veränderte Antikörper", wie synthetische
Antikörper,
chimäre
oder humanisierte Antikörper
oder Gemische davon oder Antikörperfragmente,
welchen teilweise oder vollständig
die konstante Region fehlt, z.B. Fv, Fab, Fab' oder F(ab)'2 usw. In diesen
technisch modifizierten Antikörpern
kann z.B. ein Teil oder können Teile
der leichten und/oder schweren Kette substituiert sein. Solche Moleküle können z.B.
Antikörper
umfassen, welche aus einer humanisierten schweren Kette und einer
unmodifizierten leichten Kette (oder chimären leichten Kette) oder umgekehrt,
bestehen. Die Begriffe "Fv,
Fc, Fd, Fab, Fab oder F(ab)2" werden wie im Stand der
Technik beschrieben, verwendet (Harlow E. und Lane D., in "Antibodies, A Laborstory
Manual", Cold Spring Harbor
Laborstory, 1988).
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Die
vorliegende Erfindung umfasst auch die Verwendung von Fab-Fragmenten
oder F(ab)2-Fragmenten, welche von monoklonalen
Antikörpern
(mAb, für
engl.: monoclonal antibody) abgeleitet wurden, welche gegen Faktor
IX/Faktor IXa gerichtet sind und einen Anstieg der prokoagulierenden
Aktivität
von Faktor IXa verursachen.
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Vorzugsweise
werden die heterologen Gerüstregionen
und die konstanten Regionen aus den menschlichen Immunglobulinklassen
und Isotypen, wie IgG (Subtypen 1 bis 4), IgM, IgA und IgE ausgewählt. Im
Verlauf der Immunantwort kann ein Klassenwechsel bzw. -switch der
Immunglobuline auftreten, z.B. ein Wechel von IgM zu IgG; dabei
werden die konstanten Regionen ausgetauscht, z.B. von μ zu γ. Ein Klassenwechsel kann
auch in gerichteter Weise mit Hilfe von gentechnischen Verfahren
verursacht werden ("gerichtete
Klassen-Switch-Rekombination"),
wie sie im Stand der Technik bekannt sind (Esser C. und Radbruch
A., Annu. Rev. Immunol., 1990, Band 8, S. 717-735). Die erfindungsgemäßen Antikörper brauchen
jedoch nicht ausschließlich
menschliche Sequenzen der Immunglobulinproteine zu umfassen.
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In
einer besonderen Ausführungsform
umfasst ein humanisierter Antikörper
komplementaritätsbestimmende
Regionen (CDRs, für
engl.: complement determining region) aus monoklonalen Maus-Antikörpern, welche
in die Gerüstregionen
von ausgewählten
menschlichen Antikörpersequenzen
eingefügt
werden. Es können
jedoch auch menschliche CDR-Regionen verwendet werden. Vorzugsweise
sind die variablen Regionen in den menschlichen leichten und schweren
Ketten durch einen oder mehrere CDR-Austausche technisch verändert. Es
ist auch möglich,
alle sechs CDRs oder verschiedene Kombinationen von weniger als
sechs CDRs zu verwenden.
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Der
erfindungsgemäße humanisierte
Antikörper
weist vorzugsweise die Struktur eines menschlichen Antikörpers oder
eines Fragments davon auf und umfasst die Kombination der Eigenschaften,
welche für
eine therapeutische Anwendung, z.B. die Behandlung von Blutgerinnungsstörungen bei
Patienten, vorzugsweise Faktor VIII-Inibitor-Patienten, nötig sind.
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Ein
chimärer
Antikörper
unterscheidet sich von einem humanisierten Antikörper darin, dass er die gesamten
variablen Regionen, einschließlich
der Gerüstregionen
der schweren und leichten Ketten des nicht menschlichen Ursprungs
in Kombination mit den konstanten Regionen von beiden Ketten des
menschlichen Immunglobulins umfasst. Es kann zum Beispiel ein chimärer Antikörper, bestehend
aus Maus- und menschlichen Sequenzen hergestellt werden.
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Erfindungsgemäß können die
Antikörper
auch als Einzelkettenantikörper
oder Miniantikörper (scFv-Fragmente,
welche z.B. mit Prolin reichen Sequenzen und Oligomerisationsdomänen verbunden
sind, z.B. Plunckthun A. und Pack P., Immunotechnology, 1997, Band
3, S. 83-105) oder Einzelketten-Fv (sFv), welche die gesamte Antikörperbindungsregion
in einer einzelnen Polypeptidkette beinhalten, vorliegen. Zum Beispiel
können
Einzelkettenantikörper
durch Verbinden der V-Gene
mit einem Oligonukleotid gebildet werden, welches als eine Linker-Sequenz
konstruiert wurde und den C-Terminus der ersten V-Region mit dem
N-Terminus der zweiten V-Region verbindet, z.B. in der Anordnung
VH-Linker-VL oder VL-Linker-VH;
beide, VH und VL können
daher die N-terminale Domäne
darstellen (Huston JS et al., Int. Rev. Immunol., 1993, Band 10,
S. 195-217; Raag, R. und Whitlow M., FASER J., 1995, Band 9, S.
73-80). Das Protein, welches als Linker-Sequenz verwendet werden kann, kann
z.B. eine Länge
von bis zu 150 Å,
vorzugsweise bis zu 80 Å und
weiter bevorzugt bis zu 40 Å aufweisen.
Linker-Sequenzen,
welche Glycin und Serin enthalten, sind insbesondere für ihre Flexibilität bevorzugt,
oder welche Glutamin und Lysin enthalten entsprechend für ihre Löslichkeit.
Die Wahl der Aminosäure
wird gemäß den Kriterien
der Immunogenität
und Stabilität
beeinflusst, und auch davon abhängen,
ob oder ob nicht diese Einzelkettenantikörper für physiologische oder industrielle
Anwendungen (z.B. Immunaffinitätschromatographie)
geeignet sein sollen. Die Einzelkettenantikörper können auch als Aggregate, z.B.
als Trimere, Oligomere oder Multimere anwesend sein. Die Linker-Sequenz
kann jedoch auch fehlen, und die Verbindung der VH- und VL-Ketten
kann direkt stattfinden.
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Bispezifische
Antikörper
sind makromolekulare, heterobifunktionale Vernetzer, welche zwei
verschiedene Bindungsspezifitäten
innerhalb eines einzelnen Moleküls
aufweisen. Zu dieser Gruppe gehören
z.B. bispezifische (bs), IgGs, bs IgM-IgAs, bs IgA-Dimere, bs (Fab')2,
bs(scFv)2, Diabodies und bs bis Fab Fc (Cao
Y. und Suresh M.R., Bionconjugate Chem., 1998, Band 9, S. 635-644).
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Unter
Peptidmimetika werden Proteinbestandteile mit niedrigem Molekulargewicht
verstanden, welche die Struktur eines natürlichen Peptidbestandteils
oder von Matrizen imitieren, welche eine spezifische Strukturbildung
in einer benachbarten Peptidsequenz induzieren (Kemp DS, Trends
Biotechnol., 1990, S. 249-255). Die Peptidmimetika können z.B.
von den CDR3-Domänen
abgeleitet werden. Eine systematische Mutationsanalyse einer bestimmten
Peptidsequenz, d.h. durch eine Alanin oder Glutaminsäure Scanning-Mutationsanalyse,
erlaubt das Identifizieren von Peptidresten, welche für eine prokoagulierende
Aktivität
entscheidend sind. Eine andere Möglichkeit,
um die Aktivität
einer bestimmten Peptidsequenz zu verbessern, stellt die Verwendung
von Peptidbibliotheken, kombiniert mit einem High-Throughput-Screening
dar.
-
Der
Begriff "Antikörper" kann auch Mittel
umfassen, welche durch eine Analyse von Daten erhalten wurden, welche
sich auf Struktur-Aktivitäts-Beziehungen
beziehen. Diese Verbindungen können
auch als Peptidmimetika verwendet werden (Grassy G. et al., Nature
Biotechnol., 1998, Band 16, S. 748-752; Greer J. et al., J. Med.
Chem., 1994, Band 37, S. 1035-1054).
-
Beispiele
für Hybridomazellen,
welche die erfindungsgemäßen Antikörper exprimieren,
wurden am 09. September 1999 unter den Nummern 99090924 (#198/A1),
99090925 (#198/B1) und 99090926 (#198/BB1) und am 16. Dezember 1999
unter den Nummern 99121614 (#193/A0), 99121615 (#196/C4), 99121616 (#198/D1),
99121617 (#198/T2), 99121618 (#198/G2), 99121619 (#198/AC1) und
99121620 (#198/U2) gemäß dem Budapester
Vertrag hinterlegt.
-
Verfahren der Herstellung:
-
Die
erfindungsgemäßen Antikörper können durch
im Stand der Technik bekannte Verfahren hergestellt werden, z.B.
durch gängige
Hybridomatechniken oder mit Hilfe von Phagen-Display Genbibliotheken,
Immunglobulinketten-Shuffling oder humanisierenden Techniken (Harlow
E. und Lane D., in: Antibodies, A Laborstory Manual, Cold Spring
Harbor Laborstory, 1988). Die Herstellung der erfindungsgemäßen Antikörper und
Antikörperderivate
kann zum Beispiel durch gängige
Hybridomatechniken vorgenommen werden (Antibodies, A Laborstory
Manual, Cold Spring Harbor Laborstory, 1988, Hrsg. Harlow und Lane,
S. 148-242). Erfindungsgemäß können nicht
menschliche Arten dafür
verwendet werden, wie Rinder, Schweine, Affen, Hühner und Nagetiere (Mäuse, Ratten).
Z.B können
normale immunkompetente Balb/c-Mäuse
oder FIX defiziente Mäuse. verwendet
werden (Faktor IX defiziente Mäuse
können
von Dr. Darrel Stafford von der University of North Carolina, Chapel
Hill, erhalten werden). Eine Immunisierung kann z.B. mit Faktor
IX, Faktor IXaα oder
vollständig aktiviertem
Faktor IXaβ oder
mit Fragmenten davon erreicht werden.
-
Die
Hybridome werden mit Blick auf die Tatsache ausgewählt, dass
die Antikörper
in den Überständen der
Hybridomazellen an Faktor IX/Faktor IXa binden und einen Anstieg
der prokoagulierenden Aktivität
von Faktor IXa verursachen. Der Anstieg in der prokoagulierenden
Aktivität
kann z.B. durch Assay-Verfahren, wie sie im Stand der Technik für die Messung
von Faktor VIII ähnlicher
Aktivität
bekannt sind, z.B. chromogene Assays, nachgewiesen werden.
-
Alternativ
können
die erfindungsgemäßen Antikörper auch
durch rekombinante Herstellungsverfahren hergestellt werden. Auf
diese Weise kann die DNA-Sequenz
der erfindungsgemäßen Antikörper mit
bekannten Techniken bestimmt werden, und die gesamte Antikörper-DNA
oder Teile davon können
in geeigneten Systemen exprimiert werden. Rekombinante Herstellungsverfahren
wie jene, welche Phagendisplay, synthetische und natürliche Bibliotheken,
Expression der Antikörper-Proteine
in bekannten Expressionssystemen oder Expression in transgenen Tieren
beinhalten, können
verwendet werden (Jones et al., Nature, 1986, Band 321, S. 552-525;
Phage Display of Peptides and Proteins, A Laborstory Manual, 1996,
Hrsg., Kay et al., S. 127-139;
US
4,873,316 ; Vaughan T.J. et al., Nature Biotechnology, 1998,
S. 535-539; Persic L. et al., Gene, 1997, S. 9-18; Ames R.S. et
al., J. Immunol. Methods, 1995, S. 177-186).
-
Die
Expression rekombinant hergestellter Antikörper kann mit Hilfe von gängigen Expressionsvektoren,
wie bakteriellen Vektoren, wie pBr322 und seinen Derivaten, pSKF
oder eukaryotischen Vektoren, wie pMSG und SV40 Vektoren erreicht
werden. Jene Sequenzen, welche den Antikörper kodieren, können mit
regulatorischen Sequenzen bereitgestellt werden, welche die Replikation,
die Expression und die Sekretion aus der Wirtszelle regulieren.
Diese regulatorischen Sequenzen umfassen Promotoren, z.B. CMV oder
SV40 und Signalsequenzen.
-
Die
Expressionsvektoren können
auch Selektions- und Amplifikationsmarker, wie das Dihydrofolat-Reduktase-Gen
(DHFR), Hygromycin-B-Phosphotransferase, Thymidin-Kinase usw., umfassen.
-
Die
Bestandteile der verwendeten Vektoren, wie Selektionsmarker, Replikons,
Enhancer usw., können entweder
kommerziell erhalten werden oder mit Hilfe von gängigen Verfahren hergestellt
werden. Die Vektoren können
für die
Expression in verschiedenen Zellkulturen konstruiert werden, z.B.
für Säugetierzellen,
wie CHO, COS, Fibroblasten, Insektenzellen, Hefe oder Bakterien,
wie E. coli. Vorzugsweise werden jene Zellen verwendet, welche eine
optimale Glykosylierung des exprimierten Proteins erlauben. Insbesondere
bevorzugt ist der Vektor pBax (cf. 17),
welcher in CHO-Zellen oder in SK-Hep exprimiert wird.
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Die
Herstellung von Fab-Fragmenten oder F(ab)2-Fragmenten
kann gemäß im Stand
der Technik bekannten Verfahren, z.B. durch Spalten eines mAb mit
proteolytischen Enzymen, wie Papain und/oder Pepsin, oder durch
rekombinante Verfahren erreicht werden. Diese Fab- und F(ab)2-Fragmente können auch mit Hilfe von einer
Phagen-Display Genbibliothek hergestellt werden (Winter et al.,
1994, Ann. Rev. Immunol., 12: 433-455).
-
Die
Aufreinigung der erfindungsgemäßen Antikörper kann
auch durch Verfahren, welche im Stand der Technik beschrieben sind,
z.B. durch Ammoniumsulfatpräzipitation,
Affinitätsaufreinigung
(Protein G-Sepharose), Ionenaustauschchromatographie oder Gelchromatographie,
durchgeführt
werden. Die folgenden Verfahren können als die Testverfahren
verwendet werden, um zu zeigen, dass die erfindungsgemäßen Antikörper an
Faktor IX/Faktor IXa binden, die prokoagulierende Aktivität von Faktor
IXa verstärken
oder eine Faktor VIII ähnliche
Aktivität
aufweisen: der Einschritt-Koagulationstest (Mikaelsson und Oswaldson,
Scand. J. Haematol., Suppl., 33, S. 79-86, 1984) oder die chromogenen
Tests, wie COATEST VIII:C® (Chromogenix) oder Immunochrom
(IMMUNO). Grundsätzlich
können
alle die Verfahren verwendet werden, welche für die Bestimmung einer Faktor
VIII Aktivität
verwendet werden. Als Kontroll-Blindwert für die Messungen kann z.B. ein
unspezifischer Maus-IgG-Antikörper
verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäßen Antikörper sind
für eine
therapeutische Verwendung bei der Behandlung von Blutgerinnungsstörungen,
z.B. im Fall von Hämophilie
A, für
Faktor VIII-Inhibitor-Patienten usw. geeignet. Eine Verabreichung
kann durch irgendein Verfahren erreicht werden, welches geeignet
ist, um das therapeutische Mittel dem Patienten wirksam zu verabreichen,
z.B. durch orale, subkutane, intramuskuläre, intravenöse oder intranasale
Verabreichung.
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Erfindungsgemäße therapeutische
Mittel können
als Präparationen
hergestellt werden, welche eine ausreichende Menge der Antikörper als
aktives Mittel in einer pharmazeutisch verträglichen Trägersubstanz umfassen. Diese
Mittel können
entweder in flüssiger
oder in pulverisierter Form vorliegen. Außerdem können die erfindungsgemäßen Präparationen
auch Gemische aus verschiedenen Antikörpern, den Derivaten davon und/oder
von diesen abgeleiteten organischen Verbindungen, sowie Gemische,
bestehend aus Antikörpern und
Faktor IX und/oder Faktor IXa, umfassen. Faktor IXa kann als Faktor
IXaα und/oder
Faktor IXaβ vorliegen. Ein
Beispiel für
eine wässrige
Trägersubstanz
stellt z.B. Salzlösung
dar. Die Lösungen
sind steril, wobei die Sterilisation mit gängigen Verfahren erreicht wird.
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Die
erfindungsgemäßen Antikörper können in
lyophilisierter Form für
eine Lagerung vorliegen und vor einer Verabreichung in einem geeigneten
Lösungsmittel
suspendiert werden. Dieses Verfahren hat sich als allgemein vorteilhaft
für gängige Immunglobuline
erwiesen, und bekannte Lyophilisations- und Rekonstitutionsverfahren
können
in diesem Fall angewendet werden.
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Außerdem können die
erfindungsgemäßen Antikörper auch
für industrielle
Anwendungen, z.B. für
die Aufreinigung von Faktor IX/Faktor IXa mit Hilfe einer Affinitätschromatographie
oder als Bestandteil von Nachweisverfahren (z.B. ELISA-Assays) oder als
ein Mittel für
die Identifikation einer Interaktion mit funktionellen Domänen eines
Zielproteins verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird detaillierter durch die folgenden Beispiele
und gezeichneten Figuren beschrieben werden.
-
Beispiele
-
Beispiel 1: Immunisierung von immunkompetenten
Mäusen
und Erzeugung von Anti-FIX/IXa-Antikörper sezernierenden Hybridomazellen
-
Gruppen
von 1-3 normalen immunkompetenten 5-8 Wochen alten Balb/c-Mäusen wurden mit 100 μg Antigen
(100 μl
Dosen) über
den intraperitonealen (i.p.) Weg immunisiert. In einem typischen
Experiment wurden Mäuse
entweder mit rekombinantem menschlichen Koagulationsfaktor (F) IX
(BenefixTM), menschlichem aktivierten FIXaα (Enzyme
Research Laborstories, Charge: FIXaα 1190L) oder mit menschlichem
FIXaβ (Enzyme
Research Laborstories, Charge: HFIXAaβ 1332 AL), adjuviert mit Al(OH)3 oder KFA inokuliert.
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Einzelne
Mäuse wurden
zu verschiedenen Zeiten mit 100 μg
Antigen (100 μl
Dosen, i.p.) aufgefrischt und zwei Tage später getötet. Die Milzzellen wurden
entfernt und mit P3 X63-Ag8 6.5.3 Myelomazellen fusioniert, im Wesentlichen
wie von Lane et al., 1985 (J. Immunol. Methods, Band 81, S. 223-228)
beschrieben. Jedes Fusionsexperiment wurde einzeln nummeriert, d.h.
#193, 195, 196 oder 198.
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Hybridomazellen
wurden in 96-Vertiefungsplatten auf einem Makrophagen-Feeder-Lager (ungefähr 105 Zellen/ml) gezogen und in HAT-Medium selektiert
(RPMI-1640 Medium, ergänzt
mit Antibiotika, 10% FCS, Na-Pyruvat, L-Glutamin, 2-Mercaptoethanol
und HAT (HAT 100×:
1,0 × 10–2 M
Hypoxanthin in H2O (136,1 mg/100 ml H2O), 4,0 × 10–5 M
Aminopterin in H2O (1,76 mg/100 ml H2O) und 1,6 × 10–3 M
Thymidin in H2O (38,7 mg/100 ml H2O))). Das Medium wurde zuerst nach 6 Tagen
gewechselt und danach zweimal die Woche. Nach 2-3 Wochen wurde das
HAT-Medium durch HT-Medium (RPMI-1640, ergänzt mit Antibiotika, 10% FCS,
Na-Pyruvat, L-Glutamin, 2-Mercaptoethanol und HT) ersetzt und später (nach
zusätzlichen
1-2 Wochen) durch normales Wachstumsmedium (RPMI-1640 Medium, ergänzt mit
10% FCS, Na-Pyruvat, L-Glutamin und 2-Mercaptoethanol) (siehe: HYBRIDOMA
TECHNIQUES, EMBO, SKMB Course 1980, Basel).
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In
einem anderen Satz von Experimenten wurden FIX defiziente C57B16
Mäuse (Lin
et al., 1997, Blood, 90: 3962) für
eine Immunisierung und nachfolgende Hybridomaherstellung verwendet.
Da FIX Knockout (k.o.)-Mäuse
keinen endogenen FIX exprimieren, wird angenommen, dass das Anti-(a)-FIX-Antikörperspektrum,
welches erreichbar ist, verglichen zu normalen Balb/c-Mäusen (aufgrund
des Fehlens der Toleranz) unterschiedlich ist.
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Beispiel 2: Untersuchen auf FVIII ähnliche
Aktivität
in Überständen von
Anti-FIX/FIXa-Antikörper sezernierenden
Hybridomazellen
-
Um
die FVIII ähnliche
Aktivität
von Anti-FIXa-Antikörpern,
welche von Hybridomazellen sezerniert werden, zu untersuchen, wurde
das kommerziell verfügbare
Test-Kit COATEST VIII: C/4® (Chromogenix) verwendet.
Der Assay wurde im Wesentlichen wie durch den Hersteller beschrieben
durchgeführt,
mit den folgenden Modifikationen:
Um ein High-Throughput-Screening
zu erlauben, wurde der Assay auf Mikrotiterplatten-Format heruntergerechnet.
In Kürze,
25 μl Aliquots
von Hybridomaüberständen wurden
in Vertiefungen von Mikrotiterplatten (Costar, #3598) transferiert
und auf 37°C
erwärmt.
Chromogenes Substrat (S-2222), synthetischer Thrombin Inhibitor
(I-2581), Faktor (F) IXa und FX wurden in sterilem Wasser rekonstituiert,
und FIXa/FX wurde gemäß dem Anbieterprotokoll
mit Phospholipiden gemischt. Pro Reaktion wurden 50 μl der Phospholipid/FIXa/FX-Lösung mit
25 μl CaCl2 (25 mM) und 50 μl des Substrat/Inhibitor-Cocktails
vereinigt. Um die Reaktion zu starten, wurden 125 μl der Vormischung
zu dem Hybridomaüberstand
in den Mikrotiterplatten hinzugefügt und bei 37°C inkubiert.
Die Absorption der Proben wurde bei 405 nm und 490 nm zu verschiedenen
Zeiten (30 min bis 12 h) gegen ein Blindreagens (MLW, Zellkulturmedium
anstelle von Hybridomaüberstand)
in einem Labsystems iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten
Lesegerät
abgelesen. Die FVIII ähnliche
Aktivität
der Proben wurde durch Vergleichen der Absorption der Proben mit
der Absorption eines verdünnten
FVIII-Referenzstandards (IMMUNO AG # 5T4AR00) unter Verwendung der
GENESISTM-Software berechnet.
-
Die
Ergebnisse eines Screenings auf FVIII ähnliche Aktivität in Hybridomazellkultur-Überständen sind in 1 gezeigt.
Präselektierte
Klone, welche von den Fusionsexperimenten #193, #195 und #196 (siehe oben)
abgeleitet wurden, wurden wie beschrieben in einem chromogenen FVIII-Assay
untersucht. Die Klone 193/M1, 193/N1 und 193/P1 stellen Subklone
dar, welche vom Masterklon 193/C0 (siehe unten) abgeleitet wurden.
Der Masterklon 195/10 wurde vom Fusionsexperiment #195 abgeleitet,
und die Klone 196/A0, 196/B0 und 196/C0 wurden vom Fusionsexperiment
#196 abgeleitet. In einem typischen Screening-Experiment wurden
ungefähr
1000 Klone (in 96 Vertiefungen) aus einem einzigen Fusionsex periment
auf FVIII ähnliche
Aktivität
vorgescreent. Nachfolgend wurden die selektierten Klone in einem
größeren Maßstab (3-5
ml Überstand) gezogen
und in einem chromogenen Assay nochmals analysiert. Als Negativkontrolle
wurde auf jeder Platte Zellkulturmedium untersucht (MLW).
-
Vertiefungen,
welche entweder eine hohe FVIII ähnliche
Aktivität
oder eine wesentliche FVIII ähnliche Aktivität aufwiesen,
wurden Subklonierungsverfahren unterzogen. Das Selektions- und Subklonierungsverfahren
wird beispielhaft für
das Screenen und Subklonieren einer IgG herstellenden Zelllinie
(d.h. 193/C0) erläutert,
aber wurde in exakt derselben Weise für einen IgM (d.h. 196/C0, siehe
unten, 5) herstellenden Klon durchgeführt.
-
Das
Selektionsverfahren wurde durch anfängliches Ausplattieren aller
Hybridomazellklone, welche von einem einzelnen Fusionsexperiment
abgeleitet wurden, auf zehn 96-Vertiefungsplatten durchgeführt, wobei
die sogenannten "Masterplatten" erzeugt wurden.
Einzelne Positionen (Vertiefungen) auf einer Masterplatte enthielten üblicherweise
mehr als einen Hybridomazellklon (üblicherweise 3 bis 15 verschiedene
Klone). Nachfolgend wurde der Antikörper, welcher nur von mehreren
tausend Zellen sezerniert wurde, getestet. Diese Zellen wuchsen
unter Bedingungen, welche für
eine Antikörperherstellung
suboptimal sind, was in sterbenden Zellen am besten funktioniert.
So kann die erwartete spezifische Anti-FIX-Antikörperkonzentration im Überstand
im Bereich von 10–12 bis 10–14 M
liegen. Dies erklärt,
warum die Inkubationszeiträume
verglichen mit Standard FVIII-Assays verlängert werden mussten.
-
Die
Ergebnisse eines Screenings auf eine IgG vermittelte FVIII ähnliche
Aktivität
in Hybridomazellkultur-Überständen einer
Masterplatte sind in 2 gezeigt. Die Überstände wurden
in einem chromogenen FVIII-Assay untersucht. Gezeigt sind die Ergebnisse,
welche von der fünften
Masterplatte des Fusionsexperiments Nummer #193 (Balb/c-Mäuse, immunisiert
mit FIXaα)
abgeleitet wurden. Die Absorption wurde nach 4 Stunden Inkubation
bei 37°C
abgelesen. Die Position ES wurde identifiziert, eine FVIII ähnliche
Aktivität
aufzuweisen, welche erheblich hö her
als die Blindprobe (MLW) war. Dieser Zellpool wurde als 193/C0 bezeichnet und
wurde weiter subkloniert (3). Da
jede Vertiefung der Masterplatte mehr als einen Hybridomazellklon enthält, wurden
die Zellen einer einzelnen positiven Vertiefung expandiert und mit
einer berechneten Zelldichte von 2-0,2 Zellen/Vertiefung auf einer
96-Vertiefungsplatte ausplattiert. Die Überstände wurden wiederum auf eine
FVIII ähnliche
Aktivität
getestet, und positive Positionen wurden einem anderen Durchgang
des Subklonierens unterzogen. Typischerweise wurden drei bis vier
Durchgänge
des Subklonierens mit jedem Klon, der eine FVIII ähnliche
Aktivität
aufwies, durchgeführt,
um homogene Zellpopulationen zu erhalten. Hier sind die Ergebnisse
des chromogenen Assays der 193/C0 Subklone gezeigt. Die Absorption
wurde nach einem 4-stündigen
Inkubationszeitraum bei 37°C
abgelesen. Die Positionen A6 und D5 wiesen eine wesentliche FVIII ähnliche
Aktivität
auf und wurden jeweils 193/M1 und 193/P1 genannt. Diese zwei Klone
wurden einem anderen Durchgang des Subklonierens unterzogen. Als
eine Negativkontrolle wurde auf jeder Platte reines Zellkulturmedium
untersucht (MLW(H1)).
-
Ein
Vergleich der chromogenen FVIII ähnlichen
Aktivität
und der FIX-ELISA Reaktivität
von Hybridomakulturen in kleinem Maßstab (3 ml) ist in 4 gezeigt.
Bevor eine Entscheidung getroffen wurde, ob ein Masterklon (oder
Subklon) weiter subkloniert werden sollte, wurden die Klone in einem
3-5 ml Maßstab
gezogen, und die Überstände wurden
wiederum überprüft. Diese
Graphik zeigt die FIX spezifischen ELISA-Ergebnisse und die FVIII ähnliche
chromogene Aktivität
des Masterklons 193/C0 und aller seiner Subklone, welche als Positive
identifiziert und wiederum überprüft wurden.
Blindwerte (Absorption des chromogenen Reagens selbst) wurden im
Fall der ELISA-, sowie der chromogenen Assay-Messwerte, welche hier
dargestellt sind, subtrahiert. Klon 193/M1 wurde subkloniert und
ergab die Klone 193/V2, 193/M2 und 193/U2. Die anderen Klone des
2. Durchgangs kamen von 193/P1, 193/AB2 und 193/P2 wurden subkloniert.
193/AF3, 193/AB3 und 193/AE3 stellen Subklone von 193/AB2 dar. Die
anderen Klone des 3. Durchgangs kamen von 193/P2. Abschließend wurden
193/AF3 (→ 193/AF4),
AE3 (→ 193/AE4,
193/AL4, 193/AN4 und 193/AO4) und 193/AD3 (→ 193/AG4, 193/AH4, 193/AD4,
193/AI4, 193/AK4) subkloniert.
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Von
jedem Fusionsexperiment wurden mehrere (5-15) Masterklone (ausgewählt aus
der Masterplatte) identifiziert und einer Subklonierung unterzogen.
Nach 3 Durchgängen
des Subklonierens erwiesen sich die meisten der Zelllinien als homogen,
wie durch einen ELISA und eine chromogene Aktivitätsanalyse
(siehe 4), sowie durch eine cDNA-Sequenzanalyse
gezeigt wurde. Ein spezifischer Masterklon und alle seine Subklone
stellen denselben FIX/FIXa bindenden Antikörper her. Es liegen jedoch
große
Unterschiede in den Antikörper-Proteinsequenzen
der Klone vor, welche von verschiedenen Masterklonen abgeleitet
wurden (siehe Beispiel 11). Die meisten Hybridomazelllinien exprimieren
Antikörper
der IgG-Subklasse
(d.h. die Klone #193, #198, wie 198/A1, 198/B1, 198/BB1). Wir waren
jedoch auch in der Lage, einige Klone, welche IgM-Antikörper exprimieren,
zu selektieren.
-
Die
chromogene Aktivität
des Hybridomaüberstands
einiger wichtiger Masterklone und Subklone wurde bestimmt. Die Absorption
wurde nach einem 1 h 30 min und 3 h 30 min Inkubationszeitraum bei
37°C gemessen
(5). Im Gegensatz zu allen Klonen der 193. Fusion,
stellten Klon 196/C0 und sein Subklon 196/AP2 einen FIX/FIXa spezifischen
IgM-Antikörper
her, welcher selbst nach einem kurzen Inkubationszeitraum eine starke
chromogene Aktivität
ergab.
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Die
folgenden Zelllinien wurden in der europäischen Sammlung für Zellkulturen
(ECACC für
engl.: European Collection of Cell Cultures) in Übereinstimmung mit dem Budapester
Vertrag hinterlegt: 98/B1 (ECACC Nr. 99090925); 198/A1 (ECACC Nr.
99090924), 198/BB1 (ECACC Nr. 99090926); 193/A0 (ECACC Nr. 99121614);
196/C4 (ECACC Nr. 99121615); 198/D1 (ECACC Nr. 99121616); 198/T2
(ECACC Nr. 99121617); 198/G2 (ECACC Nr. 99121618); 198/AC1 (ECACC
Nr. 99121619) und 198/U2 (ECACC Nr. 99121620).
-
Um
eine tiefergehende Analyse der biochemischen Eigenschaften bestimmter
Antikörper
durchzuführen,
wurden homogene Hybridomazelllinien, welche verschiedene Antikörper mit
FVIII ähnlicher
Aktivität
exprimierten, expandiert und verwen det, um den fraglichen Antikörper in
einem größeren Maßstab (100-1000
ml) zu exprimieren. Diese Antikörper
wurden vor ihrer Verwendung in weiteren Experimenten affinitätsaufgereinigt (siehe
Beispiel 3).
-
Beispiel 3: Faktor IX/FIXa(α,β|-Bindungseigenschaften
der Antikörper,
welche eine FIX/FIXa aktivierende Aktivität aufweisen
-
Faktor
IX und die zwei aktivierten Formen von FIX, FIXaα und FIXaβ (FIX/FIXa(α,β)) wurden in TBS (25 mM Tris
HCl, 150 mM NaCl, pH-Wert 7,5) auf eine Endkonzentration von 2 μg/ml verdünnt. Nunc
Maxisorb ELISA-Platten wurden mit 100 μl FIX/FIXa(α,β)-Lösung gemäß Standardverfahren (4°C, über Nacht)
beschichtet und mehrere Male mit TEST (TBS, 0,1 Vol.-% Tween 20)
gewaschen. 50 μl
Hybridomaüberstand
wurde 1:1 mit 50 μl
TBST/2% BSA verdünnt
und zu der beschichteten ELISA-Platte hinzugefügt. Nach einem Inkubationszeitraum
von 2 h bei Raumtemperatur (RT) wurden die Platten 4-mal mit TBST
gewaschen und mit 100 μl/Vertiefung
einer 1:25000 Verdünnung
(in TBST/1% BSA) eines Anti-Maus-IgG
(Fc-spezifisch) Peroxidase konjugierten Antikörpers (Sigma, #A-0168) inkubiert
(2 h, RT). Die Vertiefungen wurden 5-mal mit TBST gewaschen und
abschließend
mit 100 μl
frisch hergestellter Färbelösung (10
ml 50 mM Natriumcitrat, pH-Wert 5, ergänzt mit 100 μl OPD (60
mg OPD/ml) und 10 μl
30% H2O2) gefärbt. Die
Reaktion wurde durch das Hinzufügen
von 50 ml H2SO4 abgestoppt,
und die optische Dichte wurde bei 492 nm und 620 nm in einem Labsystems
iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten Lesegerät unter
Verwendung der GENESISTM-Software aufgenommen.
-
In
bestimmten Fällen
wurde anstelle eines Anit-Maus-IgG ELISA ein Anti-Maus-IgM ELISA durchgeführt.
-
Aufreinigung von Maus-IgG
aus Hybridomazellkultur-Überständen
-
Der
Hybridomaüberstand
(100-500 ml) wurde mit 200 mM Tris/HCl Puffer (pH-Wert 7,0) und festem NaCl
ergänzt,
um jeweils Endkonzentrationen von 20 mM Tris und 3 M NaCl zu ergeben.
Der Überstand
wurde anschließend
durch Zentrifugieren bei 5500 × g
für 10
Minuten geklärt.
Eine 1 ml Protein G-Affinitätschromatographiesäule (Protein
G-Sepharose Fast Flow, Amersham-Pharmacia)
wurde mit 15 ml 20 mM Tris/Cl, pH-Wert 7,0, gewaschen und danach
mit 10 ml 20 mM Tris/Cl-Puffer, pH-Wert 7,0, welcher 3 M NaCl enthielt, äquilibriert.
Der Hybridomaüberstand,
welcher 3 M NaCl enthielt, wurde anschließend durch die Schwerkraft auf
die Säule
geladen. Die Säule
wurde mit 15 ml 20 mM Tris/Cl-Puffer, pH-Wert 7,0, welcher 3 M NaCl
enthielt, gewaschen. Gebundenes IgG wurde weiterhin mit 12 ml Glycin/HCl-Puffer,
pH-Wert 2,8, eluiert, und es wurden 1 ml Fraktionen gesammelt. Zum
Neutralisieren wurden zu jeder Fraktion 100 μl 1 M Tris, pH-Wert 9,0, hinzugefügt. Fraktionen,
welche das IgG enthielten, wurden durch Mischen von 50 μl mit 150 μl einer Färbelösung (BioRad
Konzentrat, 1:5 verdünnt
mit Wasser) in Vertiefungen einer Mikroplatte identifiziert. Positive
Fraktionen wurden vereinigt und in einem Ultrafiltrationskonzentratorgerät (Centricon
Plus 20, Amicon) gemäß den Herstellerangaben
auf 1 ml konzentriert. Das Konzentrat wurde mit 19 ml TBS (20 mM
Tris/Cl-Puffer, pH-Wert 7,0, welcher 150 mM NaCl enthielt) verdünnt und
wiederum auf 1 ml konzentriert. Der Verdünnungs-Konzentrierungsschritt
wurde noch zweimal wiederholt, um das IgG in TBS zu bringen.
-
Aufreinigung von Maus-IgM
aus Hybridomazellüberständen
-
100-500
ml Hybridomazellkultur-Überstand
wurden entweder mit einem Ultafiltrationskonzentratorgerät (Centricon
Plus 20, Amicon) gemäß den Herstellerangaben
oder durch Ammoniumsulfatpräzipitation
(40% Sättigung,
0°C) und
erneut Lösen
des Präzipitats
mit 5-10 ml TBS auf 5-10 ml konzentriert. In beiden Fällen wurde
das Konzentrat gegen 20 mM Tris/Cl-Puffer, pH-Wert 7,4, welcher
1,25 M NaCl enthielt, dialysiert und weiterhin auf 1 ml in einem
Centricon Plus 20 (Amicon) Ultrafiltrationsgerät konzentriert. Das IgM wurde
aus diesem Konzentrat mit dem ImmunoPure IgM Aufreinigungskit (Pierce)
gemäß den Herstellerangaben
aufgereinigt. Fraktionen, welche während der Elution von der Maltose
bindenden Protein säule
gesammelt wurden, wurden auf IgM getestet, vereinigt, konzentriert
und wie für
IgG beschrieben, in TBS gebracht.
-
Bestimmung der IgG-Konzentrationen
in aufgereinigten Präparationen
-
Die
280 nm Extinktion des Gesamt-IgG-Gehalts geeigneter Verdünnungen
wurde gemessen. E280 = 1,4 entspricht 1 mg/ml Protein.
-
Faktor IXa spezifisches IgG (quantitativer
ELISA)
-
Die
Vertiefungen einer Mikroplatte (Nunc Maxisorp) wurden mit 2 μg/ml Faktor
IXa, verdünnt
in TBS (25 mM Tris/HCl, pH-Wert 7,5, welcher 150 mM NaCl enthielt) über Nach
bei 4°C
inkubiert. Die Vertiefungen wurden viermal mit TEST (25 mM Tris/HCl,
pH-Wert 7,5, welcher 150 mM NaCl und 0,1 Vol.-% Tween 20 enthielt)
gewaschen. Als ein Standard monoklonaler AB wurde der HIX1 Anti-FIX
(akkurat) verwendet. Standard und Proben wurden in TEST, welches
2% (Gew./Vol.) BSA enthielt, verdünnt. Die Standardverdünnungsreihe und
geeignete Verdünnungen
der Proben wurden auf der ELISA-Platte für 2 Stunden bei Raumtemperatur
inkubiert. Die Platten wurden 4-mal mit TEST gewaschen und mit 100 μl/Vertiefung
einer 1:25000 Verdünnung (in
TEST/1% BSA) eines Anti-Maus-IgG (Fc-spezifisch) Peroxidase konjugierten
Antikörpers
(Sigma, A#-0168) FIXa inkubiert (2 h, RT). Die Vertiefungen wurden
5-mal mit TEST gewaschen und abschließend mit 100 μl frisch
hergestellter Färbelösung (10
ml 50 mM Natriumcitrat, pH-Wert 5, ergänzt mit 100 μl OPD (60
mg OPD/ml) und 10 μl
30% H2O2) gefärbt. Die
Reaktion wurde durch das Hinzufügen
von 50 ml H2SO4 abgestoppt, und
nach 30 Minuten wurde die optische Dichte bei 492 nm und 620 nm
in einem Labsystems iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten
Lesegerät
unter Verwendung der GENESISTM-Software
aufgenommen.
-
Beispiel 4: Anti-FIX/FIXa-Antikörper, welche
eine FVIII ähnliche
Aktivität
in einem chromogenen FVIII-Assay aufweisen
-
Mehrere
Anti-FIX/FIXa-Antikörper
herstellende Hybridomaklone wurden bis zu viermal subkloniert, und
die sich ergebende monoklonale Hybridomazelllinie wurde verwendet,
um monoklonalen Antikörper
enthaltenden Überstand
herzustellen. IgG-Isotyp Antikörper,
welche von diesen Überständen abgeleitet
wurden, wurden über
Affinitätssäulen aufgereinigt
und gegen TBS (siehe oben) dialysiert. IgM-Antikörper wurden als nicht aufgereinigte Überstandsfraktionen
verwendet. Die folgenden Experimente wurden mit zwei Sätzen repräsentativer
Antikörper
durchgeführt:
193/AD3 und 198/AC1/1 (IgG-Isotyp, der Antikörper 198/AC1/1 stellt eine
Präparation
des 198/AC1 Ausgangs-Hybridomaklons dar, d.h., dass ein (gefrorenes)
Gefäß, welches 198/AC1
Zellen enthält,
kultiviert wird und Antikörper
hergestellt werden. Der Überstand
wird anschließend
für diese
Experimente verwendet) und 196/AF2 und 196/AF1 (IgM-Isotyp) (6A und 6B).
In Kürze,
25 μl Aliquots
der monoklonalen Antikörper
enthaltenden Probe (nicht aufgereinigter Hybridomaüberstand
oder, wenn angegeben, eine bestimmte Menge des FIX spezifischen
Antikörpers)
wurden in Mikrotiterplattenvertiefungen transferiert und auf 37°C erwärmt. Chromogenes
Substrat (S-2222), synthetischer Thrombin Inhibitor (I-2581), Faktor
(F) IXa und FX wurden in sterilem Wasser rekonstituiert, und FIXa/FX
wurde gemäß dem Protokoll
des Anbieters mit Phospholipiden gemischt. Pro Reaktion wurden 50 μl der Phospholipid/FIXa/FX-Lösung mit
25 μl CaCl2 (25 mM) und 50 μl des Substrat/Inhibitor-Cocktails
vereinigt. Um die Reaktion zu starten, wurden 125 μl der Vormischung
zu der monoklonalen Antikörperlösung in
die Mikrotiterplatten hinzugefügt
und bei 37°C
inkubiert. Die Absorption der Proben bei 405 nm und 490 nm wurde
zu verschiedenen Zeiten (5 min bis 6 h) gegen einen Reagens Blindwert
(Zellkulturmedium anstelle von Hybridomaüberstand) in einem Labsystems
iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten Lesegerät unter
Verwendung der GENESISTM-Software abgelesen.
-
Der
Zeitverlauf der FVIII ähnlichen
Aktivität,
welche die monoklonalen Antikörper
193/AD3 (IgG-Isotyp) und 196/AF2 (IgM-Isotyp) aufwiesen, verglichen
mit menschlichem FVIII (12 und 16 mU/ml), TBS und mit Zellkulturmedium
ist in 6A gezeigt. Nach einer lag-Phase
führten
beide Antikörper
zu einer Spaltung des chromogenen Substrats, wie durch die ansteigende
optische Dichte belegt ist, welche bei einer Wellenlänge von 405
nm messbar ist.
-
Der
Zeitverlauf der FVIII ähnlichen
Aktivität,
welche die monoklonalen Antikörper
198/AC1/1 (IgG-Isotyp, 10 μg/ml)
und 196/AF1 (IgM-Isotyp, nicht aufgereinigter Überstand) aufwiesen, verglichen
mit menschlichem FVIII (16 mU/ml) und 10 μg/ml Maus-IgG ist in 6B gezeigt. Nach einer lag-Phase führten beide
Antikörper
zu einer Spaltung des chromogenen Substrats, wie durch den Anstieg
der optischen Dichte belegt ist, welche bei einer Wellenlänge von
405 nm messbar ist.
-
Beispiel 5: FVIII ähnliche Aktivität, welche
Anti-FIX/FIXa-Antikörper
aufweisen, erzeugt Faktor Xa und ist Phospholipid, FIXa/FX und Ca2+ abhängig.
-
Eine
Faktor VIII-Aktivität
wird üblicherweise
mit einem chromogenen Assay und/oder einem APTT basierten Gerinnungsassay
bestimmt. Beide Assay-Typen beruhen auf einer FVIIIa/FIXa vermittelten
Faktor Xa Erzeugung. Im Fall eines chromogenen FVIII-Assays wird
der hergestellte Faktor Xa nachfolgend mit einem chromogenen Substrat
reagieren, welches spektroskopisch überwacht werden kann, z.B.
in einem ELISA-Lesegerät.
In einem APTT basierten Gerinnungsassay wird sich freier Faktor
Xe mit FVa auf einer Phospholipidoberfläche in dem sogenannten Prothrombinase-Komplex
zusammenlagern und Prothrombin zu Thrombin aktivieren. Thrombin
wiederum führt
zu einer Fibrin Erzeugung und abschließend zu einer Gerinnselbildung. Im
Mittelpunkt der zwei Assay-Systeme steht die Erzeugung von Faktor
Xa durch den FVIIIa/FIXa-Komplex.
-
Um
zu zeigen, dass die FVIII ähnliche
Aktivität,
welche die Anti-FIX/FIXa-Antikörper aufweisen
in der Tat Faktor Xa erzeugt, wurde das folgende Experiment durchgeführt. Mehrere
25 μl Aliquots
von nicht aufgereinigtem Hybridomaüberstand 196/AF2 (IgM-Isotyp)
wurden in Vertiefungen von Mikrotiterplatten transferiert und auf
37°C erwärmt. Als
eine Positivkontrolle wurden 16 mU RecombinateTM in
Hybridomamedium (196 HM 007/99) verdünnt und genauso wie der Hybridomaüberstand
behandelt. Als eine Negativkontrolle wurde reines Hyb ridomamedium
verwendet. Chromogenes Substrat (S-2222), synthetischer Thrombin
Inhibitor (I-2581), Faktor IXa und FX wurden in sterilem Wasser
rekonstituiert, und FIXa/FX wurde gemäß dem Protokoll des Anbieters
mit Phospholipiden gemischt. Pefabloc Xa®, ein
Faktor Xa spezifischer Proteinase Inhibitor (Pentapharm, LTD) wurde
mit Wasser auf eine Endkonzentration von 1 mM/l rekonstituiert.
Pro Reaktion wurden 50 μl
der Phospholipid/FIXa/FX-Lösung
mit 25 μl
CaCl2 (25 mM) und 50 μl des Substrat/Thrombin-Inhibitor-Cocktails
vereinigt. Um die Reaktion zu starten, wurden 125 μl der Vormischung
zu den Proben in den Mikrotiterplatten hinzugefügt und bei 37°C inkubiert.
Wo es angegeben wird, wurden 35 μM
Pefabloc Xa® hinzugefügt. Die
Absorption bei 405 nm und 490 nm wurde zu verschiedenen Zeiten (alle
5 Minuten bis 6 h) gegen einen Reagens Blindwert (Zellkulturmedium)
in einem Labsystems iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten
Lesegerät unter
Verwendung der GENESISTM-Software abgelesen.
-
Die
Ergebnisse der Faktor IXa-Stimulation durch die FVIII ähnliche
Aktivität,
welche der IgM-Anti-FIX/FIXa-Antikörper 196/AF2 beim Erzeugen
von Faktor Xa aufweist, wie durch die leicht messbare Spaltung des
chromogenen Substrats S-2222 belegt ist (vergleiche "16 mU FVIII" und "196/AF2"), ist in 7A gezeigt. Die Faktor Xa-Aktivität wird wirksam
durch den FXa spezifischen Inhibitor "Pefabloc Xa®" blockiert (vergleiche "196/AF2" gegenüber "196/AF2 35 μM Pefabloc
Xa®"), was darauf hinweist,
dass in der Tat FXa erzeugt wurde.
-
Dasselbe
Experiment wurde unter Verwendung von aufgereinigten IgG-Präparationen
von Klon 198/AM1 durchgeführt
(7B). Aufgereinigtes IgG wurde in TBS auf eine
Endkonzentration von 0,4 mg/ml verdünnt, und 25 μl (d.h. insgesamt
10 μg) wurden
in Vertiefungen von Mikrotiterplatten transferiert und auf 37°C erwärmt. Als
eine Positivkontrolle wurden 6 mU aus Plasma abgeleiteter FVIII
verwendet. 10 μg
unspezifischer Maus-IgG (Sigma, I-5381) dienten als eine Negativkontrolle.
Der Assay wurde wie oben beschrieben durchgeführt.
-
Weitere
Experimente zeigen, dass die Faktor IXa-Stimulation durch die FVIII ähnliche
Aktivität,
welche der IgG-Anti-FIX/FIXa-Antikörper 198/AM1 aufweist, Faktor Xa
erzeugt, wie durch die leicht messbare Spaltung des chromogenen
Substrats S-2222 belegt ist (7B).
Wiederum erzeugen Faktor VIII und Antikörper 198/AM1 FXa, welcher wirksam
durch den FXa spezifischen Inhibitor "Pefabloc Xa®" blockiert wird.
Als eine Negativkontrolle wurde unspezifischer Maus-IgG (Sigma,
I-5381) untersucht.
-
In
einem anderen Satz von Experimenten wurde die Abhängigkeit
der FVIII ähnlichen
Aktivität
der entweder aufgereinigten Anti-FIX/FIXa-Antikörper (IgM, 8A) oder der nicht aufgereinigten Antikörper, welche aus
Zellkulturüberständen abgeleitet
wurden (IgG, 8B), von der Anwesenheit von
Phospholipiden (PL), FIXa/FX und Ca2+ gezeigt.
Maus-IgG wurde als eine Kontrolle verwendet (8C).
Die Faktor VIII ähnliche Aktivität wurde
im Wesentlichen wie oben beschrieben untersucht. Wenn es angegeben
wird, wurde entweder das FIXa/FX-Gemisch, die PL oder Ca2+ in der Reaktion weggelassen. Die Absorption
der Proben bei 405 nm und 490 nm wurde zu verschiedenen Zeiten gegen
einen Reagens Blindwert (Puffer anstelle von aufgereinigtem Antikörper) in
einem Labsystems iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten
Lesegerät
abgelesen. Die Ergebnisse sind in 8A, 8B und 8C gezeigt.
-
Die
Abhängigkeit
der FVIII ähnlichen
Aktivität
des aufgereinigten Anti-FIXa-Antikörpers 198/AC1/1 (IgG-Isotyp,
die während
des gesamten Assays verwendete Konzentration betrug 10 μg/ml) von
der Anwesenheit von Phospholipiden (PL), FIXa/FX und Ca2+ ist
weiterhin in 8A gezeigt. Wie einfach erkennbar
ist, führt nur
der vollständige
Assay, welcher Antikörper,
PL, Ca2+ und FIXa/FX einschließt, zu einer
angemessenen FXa-Erzeugung. Die Abhängigkeit der FVIII ähnlichen
Aktivität
des Zellkulturüberstands,
welcher den nicht aufgereinigten IgM-Isotyp Anti-FIX/FIXa-Antikörper (196/AF1)
enthielt, von der Anwesenheit von Phosphoplipiden, FIXa/FX und Ca2+ ist in 8B gezeigt.
-
Wie
bereits für
die aufgereinigte IgG-Präparation
(8A), Antikörper
198/AC1/1 gezeigt wurde, wird wiederum nur der vollständige Assay,
welcher PL, Ca2+, FIXa/FX einschließt, eine
angemessene Menge FXa-Erzeugung ergeben. Um die Spezifität der Reaktion
zu zeigen, wurde Gesamt-IgG, welches aus normalem Mausplasma hergestellt
wurde, unter denselben Bedingungen wie oben untersucht. Die Ergebnisse
sind in 8C gezeigt. Es konnte keine
FVIII ähnliche
Aktivität
nachgewiesen werden. Wie erwartet liegt keine nachweisbare Aktivität in der
Abwesenheit von Phospholipiden, FIXa/FX und Ca2+ vor.
Alle Experimente wurden in einer Mikrotiterplatte durchgeführt, und
die OD405 wurde für
6 h alle 5 Minuten gescannt.
-
Beispiel 6: Bestimmte Anti-FIX/FIXa-Antikörper wirken
in der Anwesenheit von FIXa prokoagulierend
-
Während einer
normalen Hämostase
wird FIX anfänglich
entweder durch den Gewebefaktor (TF für engl.: tissue factor)/Faktor
VIIa-Weg oder später
durch den aktivierten Faktor XI (FXIa) aktiviert. Seiner Aktivierung
folgend, verbindet sich FIXa auf der Blutplättchenoberfläche in einem
Membran gebundenen Komplex mit aktiviertem FVIII. Faktor IXa selber
weist wenig oder keine enzymatische Aktivität in Richtung auf FX auf, aber
wird in der Anwesenheit von FVIIIa hochaktiv. Um zu zeigen, dass
bestimmte Anti-FIX/FIXa-Antikörper eine
FVIII ähnliche
Aktivität
aufweisen und daher in einem menschlichen FVIII-Mangelplasma prokoagulierend wirken,
wurde das folgende Experiment durchgeführt. Verschiedene Mengen des
Antikörpers
193/AD3 oder Maus-IgG (als eine Kontrolle) wurden in einem Standard
aPTT basierten Einstufen-Gerinnungsassay verwendet. In Kürze, 100 μl der Antikörper enthaltenden
Proben wurden mit 100 μl
FVIII-Mangelplasma (DP für
engl.: deficient plasma) und mit 100 μl DAPTTIN-Reagens (PTT-Reagans
zur Bestimmung der aktivierten Thromboplastinzeit; IMMUNO AG) in
einem KC10A Gerinnungsanalysegerät
inkubiert. Wo es angegeben wird, wurde eine Gesamtmenge von 50 ng
aktiviertem FIX in das Reaktionsgemisch eingeschlossen. Nach einer
4-minütigen
Inkubation wurde die Reaktion durch das Hinzufügen von 100 μl CaCl
2 (25 mM) gestartet. Die Ergebnisse sind
in Tabelle 1 und
9 gezeigt.
| Gerinnungszeit
(sek) | |
μg AB | 193/AD3 | Maus-IgG |
| 50
ng FIXa | 50
ng FIXa |
9 | 101,6 | 102,5 |
4,5 | 95,6 | 103,2 |
2,25 | 93,1 | 103,2 |
1,8 | 93,7 | 101,9 |
1,35 | 91,4 | 103,4 |
0,9 | 94,4 | 102,2 |
0,45 | 98,1 | 101,9 |
0,34 | 97,1 | 103,9 |
0,23 | 99,3 | 103,7 |
Tabelle
1: Gerinnungszeiten von FVIII-Mangelplasma in einem APTT basierten
Gerinnungsassay unter Verwendung verschiedener Mengen von prokoagulierendem
(193/AD3) und Kontroll-Antikörper
(Maus-IgG) in der Anwesenheit von 50 ng aktiviertem FIX (0,01 U
FIX).
-
Das
molare Verhältnis
von Antikörper
in der Reaktion und aktiviertem FIX beträgt 10:1. Das molare Verhältnis zwischen
Antikörper
und Gesamt-FIX (FIX und FIXa, unter der Annahme, dass menschliches
FVIII-Mangelplasma
1 U (5 μg)
FIX enthält)
variiert zwischen 6:1 (9 μg
Antikörper
in der Reaktion) und 1:6 (0,23 μg
Antikörper
in der Reaktion). Bei der optimalen Verkürzung der Gerinnungszeit beträgt das molare
Verhältnis zwischen
Antikörper
und Gesamt-FIX 1:1. Die Gerinnungszeit ohne das Hinzufügen von
FIXa liegt im Bereich von 120 Sekunden.
-
9 stellt
eine graphische Darstellung der Gerinnungszeiten von FVIII-Mangelplasma in einem
aPTT basierten Gerinnungsassay unter Verwendung verschiedener Mengen
von prokoagulierendem (193/AD3) und Kontroll- (Maus-IgG) Antikörper in
der Anwesenheit von 50 ng aktiviertem FIX dar. Es liegt eine deutliche
dosisabhängige
Reduktion der Gerinnungszeit in den mit Antikörper 193/AD3 ergänzten Proben
vor. Diese Ergebnisse implizieren, dass der Antikörper 193/AD3
in der Anwesenheit von FIXa prokoagulierend wirkt.
-
Beispiel 7: Anti-FIX/FIXa-Antikörper wirken
in der Anwesenheit von FVIII-Inhibitoren
und FIXa prokoagulierend
-
Eine
schwere Komplikation der Standard FVIII-Substitutionstherapie stellt
die Entwicklung von gegen FVIII gerichteten Alloantikörpern dar,
welche zu einer FVIII-Neutralisation
führt und
zu einem Zustand, in dem das Blut des Patienten nicht gerinnen wird.
-
Um
zu zeigen, dass bestimmte Anti-FIXa-Antikörper selbst in der Anwesenheit
von FVIII-Inhibitoren eine FVIII ähnliche Aktivität aufweisen,
wurde das folgende Experiment durchgeführt. Verschiedene Mengen des
Antikörpers
193/AD3 oder, als eine Kontrolle, Maus-IgG, wurden in einem Standard
APTT basierten Einstufen-Gerinnungsassay
verwendet. In Kürze,
100 μl Antikörperproben
wurden entweder mit 100 μl
FVIII-Mangelplasma (10A) oder FVIII-Inhibitorplasma
(Inhibitorwirkung 400 BU/ml) (10B),
sowie mit 100 μl DAPTTIN-Reagens
in einem KC10A Gerinnungsanalysegerät inkubiert. Zusätzlich wurde
eine Gesamtmenge von 50 ng aktiviertem FIXa in das Reaktionsgemisch
eingeschlossen. Nach einer 4-minütigen Inkubation
wurde die Reaktion durch das Hinzufügen von 100 μl CaCl2 (25 mM) gestartet. Um gleiche Bedingungen
sicherzustellen, wurden die Experimente, welche FVIII-Mangelplasma
und FVIII-Inhibitorplasma verwendeten, Seite an Seite durchgeführt. Die
Ergebnisse sind in 10A und 10B gezeigt.
Wie bereits in Beispiel 6 gezeigt, liegt eine deutliche dosisabhängige Reduktion
der Gerinnungszeit in mit Antikörper
193/AD3 ergänzten
Proben in der Anwesenheit von FVIII-Inhibitoren vor.
-
Beispiel 8. Anti-FIX/FIXa-Antikörper wirken
in der Anwesenheit von defekten FVIII und FIXa prokoagulierend
-
Um
zu zeigen, dass bestimmte Anti-FIXa-Antikörper in der Anwesenheit von
defektem FVIII eine FVIII ähnliche
Aktivität
aufweisen, kann das folgende Experiment durchgeführt werden. Ansteigende Mengen
des Antikörpers
193/AD3 oder, als eine Kontrolle, Maus-IgG werden in einem Standard
aPTT basierten Einstufen-Gerinnungsassay
verwendet. In diesem Gerinnungsassay wird ein Plasma eines Hämophilie
A Patienten verwendet, welches aufgrund der Anwesenheit von defektem
FVIII (DF8) eine sehr geringe Gerinnungsaktivität aufweist. In Kürze, 100 μl Antikörperproben
werden entweder mit 100 μl
DF8-Plasma oder FVIII-Mangelplasma,
sowie mit 100 μl
DAPTTIN-Reagens in einem KC10A Gerinnungsanalysegerät inkubiert.
Zusätzlich wird
eine Gesamtmenge von 50 ng aktiviertem FIXa in das Reaktionsgemisch
eingeschlossen. Nach einer kurzen Inkubation wird die Reaktion durch
das Hinzufügen
von 100 μl
CaCl2 (25 mM) gestartet werden. Um gleiche
Bedingungen sicherzustellen, werden die Experimente, welche FVIII-Mangelplasma
und DF8-Plasma verwenden, Seite an Seite durchgeführt.
-
Beispiel 9: Anti-FIX/FIXa-Antikörper mit
prokoagulierender Aktivität
unterscheiden in der Anwesenheit von FIXa zwischen menschlichem
und Rinder-FIXa
-
FIX/FIXa
spezifische monoklonale Antikörper,
welche aus dem 198. Fusionsexperiment ausgewählt wurden, wurden aus dem
entsprechenden Hybridomaüberstand
aufgereinigt und wie in Beispiel 3 beschrieben, quantifiziert. Diese
Antikörper
wurden in einem modifizierten Einstufen-Gerinnungsassay analysiert
(wie in Beispiel 6 beschrieben), und einige zeigten eine prokoagulierende
Aktivität.
-
Die
chromogene Aktivität
dieser Antikörperpräparationen
wurde in dem folgenden Kinetikassay der FXa-Erzeugung gemessen:
10 μg des
monoklonalen Antikörpers
(in 25 μl)
wurden in Vertiefungen von Mikrotiterplatten transferiert und auf
37°C erwärmt. Chromogenes
Substrat (S-2222), synthetischer Thrombin Inhibitor (I-2581), Faktor IXa
und FX wurden in sterilem Wasser rekonstitutiert, und FIXa/FX (beide
vom Rind) wurden gemäß dem Protokoll
des Anbieters mit Phospholipiden gemischt. Pro Reaktion wurden 50 μl der Phospholipid/FIXa/FX-Lösung mit
25 μl CaCl2 (25 mM) und 50 μl des Substrat-Inhibitor-Cocktails
vereinigt. Um die Reaktion zu starten, wurden 125 μl der Vormischung
zu der monoklonalen Antikörper lösung in
den Mikrotiterplatten hinzugefügt
und bei 37°C
inkubiert. Die Absorption der Proben bei 405 nm und 490 nm wurde
zu verschiedenen Zeiten (5 min bis 2 h) gegen eine Reagens Blindprobe
(25 ml TBS anstelle von monoklonalem Antikörper) in einem Labsystems iEMS
Reader MFTM Mikrotiterplatten Lesegerät unter
Verwendung der GENESISTM-Software abgelesen.
Parallel wurden dieselben Reaktionen durchgeführt, außer dass 50 ng menschlicher
FIXa pro Reaktion hinzugefügt
wurden. Jene Antikörper,
welche eine prokoagulierende Aktivität zeigten, wiesen im Fall des
Rinder-FIX keine chromogene Aktivität auf, aber zeigten eine hohe
Aktivität,
wenn menschlicher FIXa anwesend war.
-
11 zeigt den Zeitverlauf der FVIII ähnlichen
Aktivität,
welche die monoklonalen Antikörper
198/A1, 198/B1 und 198/AP1 mit (+) und ohne (–) Hinzufügen von 50 ng menschlichem
FIXaβ aufwiesen.
Unspezifisches polyklonales Maus-IgG wurde als eine Kontrolle verwendet.
198/A1 und 198/B1 zeigen eine prokoagulierende Aktivität (ähnlich wie
193/AD3 in Beispiel 6), während
198/AP1 dies nicht tut. Antikörper
198/BB1 wies dasselbe Aktivitätsmuster
auf (Daten nicht gezeigt).
-
Weitere
monoklonale Antikörper,
welche aus dem 198. Fusionsexperiment ausgewählt wurden, schließen 198/D1
(ECACC Nr. 99121616), 198/T2 (ECACC Nr. 9912617), 198/G2 (ECACC
Nr. 9912118), 198/U2 (ECACC Nr. 99121620) ein.
-
Beispiel 10: Struktur und prokoagulierende
Aktivität
der Antikörperderivate,
welche von Anti-FIX/FIXa-Antikörpern
abgeleitet wurden; Subklonieren der variablen Antikörperdomänen aus
den Hybridomazelllinien 193/AD3, 193/K2, 198/A1 und 198/B1 (Klon
AB2)
-
Klonierungsverfahren:
Boten- bzw. Messenger-RNA wurde aus 1 × 106 Hybridomazellen
der jeweiligen Zelllinie (entweder 193/AD3, 193/K2, 198/A1 der 198/B1
(Klon AB2)) unter Verwendung des "QickPrep® Micro
mRNA Purification Kit" (Pharmacia)
gemäß den Anweisungen
des Herstellers hergestellt. Die entsprechende cDNA wurde durch
Retrotranskription der mRNA unter Verwendung des "Ready-To-Go-You-Prime-First-Strand
Beads Kit" (Pharmacia)
gemäß den Anwei sungen
des Herstellers hergestellt. Schwere und leichte Kette kodierende
Sequenzen wurden unter Verwendung eines Satzes von Primern in die
entsprechende cDNA umgewandelt. Um schwere Ketten spezifische mRNA
(VH) revers zu transkribieren, wurde ein äquimolares Gemisch der Oligonukleotide
MOCG1-2FOR (5' CTC AAT TTT CTT
GTC CAC CTT GGT GC 3'), (SEQ.
ID. NR. 1), MOCG3FOR (5' CTC
GAT TCT CTT GAT CAA CTC AGT CT 3')
(SEQ. ID. NR. 2) und MOCMFOR (5' TGG
AAT GGG CAC ATG CAG ATC TCT 3')
(SEQ. ID. NR. 3) verwendet (RTmix1). Im selben Reaktionsröhrchen wurde
leichte Ketten spezifische cDNA (VL) unter Verwendung des Primers
MOCKFOR -(5' CTC
ATT CCT GTT GAA GCT CTT GAC 3')
(SEQ. ID. NR. 4) synthetisiert.
-
Die
kodierenden Sequenzen für
VH wurden durch eine PCR unter Verwendung des Primersatzes, welcher
in 12 dargestellt ist, und der spezifischen
cDNA, welche aus dem oben beschriebenen Gemisch für die reverse
Transkription (RTmix1) abgeleitet wurde, als Matrize, amplifiziert.
VK-Kettengene wurden unter Verwendung des in 13 dargestellten
Primersatzes amplifiziert und verwendeten auch RTmix1 als eine Matrize.
Das VH-PCR-Produkt wurde mit SfiI-AscI gespalten und in mit SfiI-AscI
gespaltenen Vektor pDAP2 (GenBank Zugangsnr.: U35316) eingefügt. Die
dadurch erhaltenen pDAP2-VH-Konstrukte wurden jeweils pDAP2-193AD3/VH,
pDAP2-198A1/VH, pDAP2-198AB2/VH (abgeleitet von Antikörper 198/B1)
und pDAP2-193/K2/VH genannt. Die Plasmide wurden nachfolgend mit
AscI-NotI gespalten, und das entsprechende mit AscI-NotI gespaltene
VK-Gen-PCR-Produkt wurde eingefügt.
Die sich ergebenden Vektoren wurden als pDAP2-193/AD3scFV, pDAP2-198/A1scFv,
pDAP2-198/AB2scFv (abgeleitet von Antikörper 198/B1) und pDAP2-193/K2scFV
bezeichnet und kodieren für
das VH-Gen und das
VL-Gen der monoklonalen Antikörper 193/AD3,
198/A1, 198/AB2 (abgeleitet von Antikörper 198/B1) und 193/K2. Schwere
und leichte Ketten werden durch die kodierende Sequenz für einen
künstlichen
flexiblen Linker (G4SGGRASG4S;
Engelhardt et al., 1994) verbunden und ermöglichen eine Expression der
scFv-Variante des jeweiligen Antikörpers.
-
In 14 werden die DNA- und die abgeleitete
Proteinsequenz des scFv, welches von der Hybridomazelllinie 193/AD3
abgeleitet wurde, dargestellt. Die Nukleotide 1 bis 357 kodieren
für die
variable Domäne der
schweren Kette, die Nukleotide 358 bis 402 kodieren für den künstlichen
flexiblen Linker, und die Nukleotide 403 bis 726 kodieren für die variable
Region der leichten Kette. Die Proteinsequenz der CDR3-Region der schweren
Kette weist die Sequenz YGNSPKGFAY (SEQ. ID. NR. 5) auf und wird
in fettgedruckten Buchstaben angegeben. Die künstliche Linkersequenz (G4SGGRASG4S) ist gezeigt.
-
In 15 sind die DNA- und die abgeleitete Proteinsequenz
des scFv, welches von der Hybridomazelllinie 193/K2 abgeleitet wurde,
gezeigt. Die Nukleotide 1 bis 363 kodieren für die variable Domäne der schweren
Kette, die Nukleotide 364 bis 408 kodieren für den künstlichen flexiblen Linker,
und die Nukleotide 409 bis 747 kodieren für die variable Region der leichten
Kette. Die Proteinsequenz der CDR3 der schweren Kette weist die
Sequenz DGGHGYGSSFDY (SEQ. ID. NR. 6) auf und wird in fettgedruckten
Buchstaben angegeben. Die künstliche
Linkersequenz (G4SGGRASG4S)
ist gezeigt.
-
In 16 werden die DNA- und die abgeleitete
Proteinsequenz des scFv, welches von der Hybridomazelllinie 198/AB2
(abgeleitet vom Antikörper
198/B1) abgeleitet wurde, dargestellt. Die Nukleotide 1 bis 366 kodieren
für die
variable Domäne
der schweren Kette, die Nukleotide 367 bis 411 kodieren für den künstlichen flexiblen
Linker, und die Nukleotide 412-747 kodieren für die variable Region der leichten
Kette. Die Proteinsequenz der CDR3-Region der schweren Kette weist
die Sequenz EGGGFTVNWYFDV (SEQ. ID. Nr. 7) auf und wird in fettgedruckten
Buchstaben angegeben. Die künstliche
Linkersequenz (G4SGGRASG4S)
ist auch gezeigt.
-
In 17 werden die DNA- und die abgeleitete
Proteinsequenz des scFv, welches von der Hybridomazelllinie 198/A1
abgeleitet wurde, dargestellt. Die Nukleotide 1 bis 366 kodieren
für die
variable Domäne
der schweren Kette, die Nukleotide 367 bis 411 kodieren für einen
künstlichen
flexiblen Linker, und die Nukleotide 412- 747 kodieren für die variable Region der leichten
Kette. Die Proteinsequenz der CDR3-Region der schweren Kette weist
die Sequenz EGGGYYVNWYFDV (SEQ. ID. NR. 8) auf und ist in fettgedruckten
Buchstaben angegeben. Die künstliche
Linkersequenz (G4SGGRASG4S)
ist auch gezeigt.
-
Beispiel 11: Prokoagulierende Aktivität der Peptide,
welche von den CD3-Regionen
der Anti-FIX/FIXa-Antikörper
abgeleitet wurden
-
Grundsätzlich kann
das Antikörpermolekül als ein
biologisches Hilfsmittel für
die Präsentation
eines kombinatorischen Arrays von Peptidelementen im dreidimensionalen
Raum angesehen werden (siehe Gao et al., 1999, PNAS, 96: 6025).
Daher kann ein Antikörper
(oder ein Antikörperderivat,
z.B. scFv, Fab, usw.) entweder als ein Werkzeug für den Nachweis
von funktionell wichtigen Domänen
eines bestimmten Zielproteins verwendet werden oder auf der anderen
Seite für
die Beschreibung von Aminosäuresequenzen,
welche spezifisch bestimmte Interaktionen vermitteln, d.h. die Aktivität von FIXa
in Richtung auf das physiologische Substrat FX aktivieren oder verstärken. Das
letztere Verfahren hat zur Ermittlung einer Anzahl von Peptidsequenzen,
welche von der CD3-Region der schweren Kette (CDR3H)
abgeleitet waren, als FIXa verstärkende
Mittel geführt.
-
Ein
Verstärken
der prokoagulierenden Aktivität
von Peptiden, welche eine solche Aktivität aufweisen, kann durch eine
Sequenzvariation innerhalb der Peptidregionen erreicht werden, welche
für eine
Vermittlung der FIXa-Aktivitätsverstärkung entscheidend
sind. Als ein möglicher
Schritt in Richtung auf Peptidsequenzen mit einer verstärkten prokoagulierenden
Aktivität
wird die Bindungsstelle eines Antikörpers, d.h. 198/A1 oder 198/B1,
auf dem FIXa-Molekül
durch Verwenden von Sequenz-Vergleichsanalysen, kompetitiven Bindungsassays,
Western Blot Analysen und kompetitiven ELISA-Analysen kartiert.
Da die Kristallstruktur von FIX bekannt ist, wird nachfolgend eine
molekulare Modellierung verwendet, um die Passung von z.B. von 198/B1
abgeleiteten Peptiden in die 198/B1-Bindungsstelle von menschlichem
FIXa zu verbessern.
-
Auf
der anderen Seite erlaubt eine systematische Mutationsanalyse einer
bestimmten Peptidsequenz, wie von 198/A1 oder 198/B1 CDR3H abgeleitete Peptidsequenzen, durch z.B.
eine "Alanin-Scanning-Mutationsanalyse" die Identifikation
von Peptidresten, welche entscheidend für die prokoagulierende Aktivität sind. Ein
anderer Weg, um die Aktivität
einer bestimmten Peptidsequenz zu verbessern, stellt die Verwendung
von Peptidbibliotheken in Verbindung mit einem High-Throughput-Screening
dar.
-
Die
Antigen Bindungsstelle eines Antikörpers ist von der nebeneinander
liegenden Anordnung der sechs "komplementaritätsbestimmenden
Regionen (CDRs)" am
N-terminalen Ende
des VL-HL-Dimers (oder der Fv-Region) abgeleitet. Der Beitrag einer
einzelnen CDR für
die Antikörperspezifität für ein bestimmtes
Antigen kann beträchtlich
variieren, aber im Allgemeinen wird angenommen, dass die CDR3-Region der schweren
Kette (CDR3H) einen besonderen Einfluss
hat, d.h. die besondere Proteinsequenz der CDR3H-Region
kann sehr wichtig für
eine Antigenerkennung sein. Für
die Länge
der CDR3H-Regionen wurde berichtet, dass
sie beträchtlich
variieren und im Bereich von 4-25 Aminosäuren liegen (Borrebaeck, S.
16).
-
Ein
Beispiel für
eine systematische Mutationsanalyse von Peptidsequenzen wird unten
dargestellt. Um die Löslichkeit/prokoagulierende
Wirksamkeit von Peptiden, welche von der CD3-Region von Anti-FIX/FIXa-Antikörpern abgeleitet
wurden, zu verbessern, wurden die N-terminalen, sowie die C-terminalen
Aminosäuresequenzen
ausgewechselt. Zusätzlich
wurde eine Reihe von mutierten Peptiden konstruiert und analysiert.
-
Das
Prinzip einer solchen Studie wird durch eine Reihe von Peptiden,
welche von der CDR3
H-Region der Antikörper 198/A1
und 198/B1 abgeleitet wurden, beispielhaft gezeigt. Das ursprüngliche
Peptid A1 (siehe Tabelle 2) ist von der CDR3
H-Region des Antikörpers 198/A1
abgeleitet, und das Peptid B1 ist entsprechend von der CDR3
H-Region des Antikörpers 198/B1 abgeleitet (siehe
Beispiel 10,
16 und
17).
Der Begriff "vermischte
Version" bedeutet,
dass ein Peptid dieselben Aminosäuren
aufweist, aber in einer Zufallsanordnung.
Peptid | Sequenz | Aminosäuren | MW
(D) | pl | Bemerkung |
A1 | EGGGYYVNWYFDV
(SEQ. ID. NR. 9) | (13AS) | 1569 | 7,2 | verminderte Löslichkeit |
A1/1 | VYGFGWGYEVNDY
(SEQ. ID. NR. 10) | (13AS) | 1569 | 7,1 | vermischte Version
von A1 |
A1/2 | EEEEGGGYYVNWYFDEEE
(SEQ. ID. NR. 11) | (18AS) | 2244 | 5,8 | saurer
pl, löslich |
A1/3 | RRREGGGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 12) | (18AS) | 2407 | 9,9 | basischer
pl, löslich |
A1/4 | EYGEGYGEVNEYDEFEWE (SEQ.
ID. NR. 13) | (18AS) | 2244 | 5,8 | vermischte Version
von A1/2 |
A1/5 | VRYRNRYRWGYRGRFGDE (SEQ.
ID. NR. 14) | (18AS) | 2407 | 9,9 | vermischte Version
von A1/3 |
A1/3-scr3 | RRRGEYGVYWNGDFYRRR (SEQ.
ID. NR. 15) | (18AS) | 2407 | 9,9 | vermischte Version
von A1/3 |
A1/3-Rd | RdRdRdEGGGYYVNWYFDRdRdRd (SEQ.
ID. NR. 16) | (18AS) | 2407 | 9,9 | Peptid
A1/3, aber L-Arg durch D-Arg substituiert |
A1/3-Rd-srmb | RdRdRdGEYGVYWNGDFYRdRdRd
(SEQ. ID. NR. 17) | (18AS) | 2407 | 9,9 | vermischte Version
von A1/3-Rd |
Tabelle
2
-
Liste
einer Reihe von vom Antikörper
198/A1 abgeleiteten Peptiden. Aufgeführt sind die Länge des Peptids
(AS, Aminosäuren
#), das berechnete Molekularge wicht (MW, in Dalton (D)) und der
statistische isoelektrische Punkt (pl). D-Arg ist als Rd abgekürzt.
-
In
einer ersten Reihe von Experimenten verbesserten wir die Löslichkeit
der ursprünglichen CDR3H-Peptidsequenz (A1; EGGGYYVNWYFDV) durch
Entfernen des C-terminalen Val-Restes und Hinzufügen mehrerer geladener Reste
am N-, sowie am C-terminalen Ende des Peptids. Die sich ergebenden
Peptide, A1/2 (saurer pl), A1/3 (basischer pl) und ihre jeweiligen
vermischten Versionen A1/4, A1/5 und A1/3scr3 waren in einer Vielzahl
von Puffersystemen bei physiologischem pH-Wert leicht löslich.
-
Um
die FVIII ähnliche
(FIXa aktivierende) Aktivität
der Peptide zu analysieren, wurde ein Assaysystem, basierend auf
einem kommerziell verfügbaren
FVIII-Assay entwickelt
(siehe Beispiele 2 und 4). Das zugrunde liegende Prinzip liegt darin,
dass FIXa ohne einen Kofaktor eine sehr begrenzte Aktivität in Richtung auf
sein natürliches
Substrat FX aufweisen wird. Nur in der Anwesenheit einer Substanz,
welche FIXa-Aktivierungseigenschaften aufweist, d.h. FVIII oder
eine Substanz, welche FVIII ähnliche
Aktivität
aufweist, wird eine wesentliche Menge FXa durch Spaltung von FX
durch den FIXa/Aktivierungskomplex hergestellt. Die Menge von erzeugtem
FXa wird durch Spaltung eines chromogenen Substrats überwacht.
Das Prinzip des geänderten
chromogenen Assays wird für
zwei repräsentative
Peptide beschrieben: A1/3 und A1/5 (Tabelle 2). In Kürze, 25 μl Aliquots
der Peptid Stammlösung
(in Imidazol-Puffer (IZ) 50 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,2) wurden
in Vertiefungen von Mikrotiterplatten transferiert und auf 37°C erwärmt. Chromogenes
FXa-Substrat (S-2222), synthetischer Thrombin Inhibitor (I-2581),
Rinder-FIXa und Rinder-FX wurden in sterilem Wasser reskonstituiert,
und FIXa/FX wurde gemäß dem Protokoll
des Anbieters mit Phospholipiden gemischt. Da die Peptide nicht
mit Rinder-FIXa reagieren (welches als ein Gemisch mit Rinder-FX
im Testkit geliefert wird), wurden 2,9 nM (in den meisten Fällen 2,3
nM) menschlicher FIXa (ERL) hinzugefügt (siehe Beispiel 11, 19). Pro Reaktion wurden 50 μl der Phosphoplipid/FIXa/FX-Lösung mit
25 μl CaCl2 (25 mM) und 50 μl des Substrat/Inhibitor-Cocktails
vereinigt. Um die Reaktion zu starten, wur den 125 μl der Vormischung
zu der Peptidlösung
in der Mikrotiterplatte hinzugefügt
und bei 37°C
inkubiert. Die Absorption der Proben bei 405 nm und 490 nm wurde
zu verschiedenen Zeiten (5 min bis 2 h) gegen einen Reagens Blindwert
in einem Labsystems iEMS Reader MFTM Mikrotiterplatten
Lesegerät
unter Verwendung der GENESISTM-Software
abgelesen. Das Ergebnis dieses Experiments ist in Beispiel 11, 18 gezeigt. Peptid A1/3 induzierte eine leicht
messbare FXa-Erzeugung
in der Anwesenheit von 2,9 nM menschlichem FIXa, während die
vermischte Version A1/5 inaktiv war. Zusätzlich ergaben das saure Peptid
A1/2, sowie die vermischten Versionen A1/4 und A1/3-scr3 keine erhebliche
chromogene Aktivität,
wenn sie unter vergleichbaren Bedingungen getestet wurden (Daten
sind nicht gezeigt). Um nachzuweisen, dass das Peptid A1/3, wie
der Ausgangs-Antikörper 198/A1,
nicht mit Rinder-FIXa und FX reagiert, wurde das in 19 gezeigte Experiment durchgeführt. Das
Peptid A1/3 wurde wie oben beschrieben mit (A1/3 (24 μM), +hFIXa)
und ohne (A1/3 (24 μM),
ohne hFIXa) 2,3 nM menschlichem FIXa (hFIXa) inkubiert. In einem
Kontrollexperiment fügten
wir reinen Verdünnungspuffer
(IZ), ergänzt
mit 2,3 nM hFIXa zu dem Reaktionsgemisch hinzu. Wie in 19 gezeigt, findet die Reaktion nur in der Anwesenheit
von menschlichem FIXa statt.
-
18 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität von Peptid
A1/3 in der Anwesenheit von 2,9 nM menschlichem FIXa (hFIXa). Die
vermischte Version von Peptid A1/3, Peptid A1/5 führt zu keiner
FXa-Erzeugung. 19 zeigt die Abhängigkeit
der chromogenen FVIII ähnlichen
Aktivität
des Peptids A1/3 von der Anwesenheit von menschlichem FIXa (hFIXa).
In der Abwesenheit von menschlichem FIXa führt Peptid A1/3 zu keiner FXa-Erzeugung.
Die Pufferkontrolle, reiner Imidazol-Puffer, ist als IZ bezeichnet.
-
Die
Peptide wurden auch auf ihre Fähigkeit
analysiert, die Gerinnungszeit in einem FVIII-Mangelplasma zu reduzieren.
Der aPTT basierte Einstufen-Gerinnungsassay
wurde im Wesentlichen wie beschrieben durchgeführt (siehe Beispiel 6). Die
Gerinnungszeiten (die Zeit vom Starten der Reaktion bis zur "Gerinnsel"-Bildung) wurden
entweder mit FVIII, einer Pufferkontrolle (IZ) oder einem Kontrollpeptid
(vermischte Version) verglichen. Die Ergebnisse von zwei typischen
Gerinnungsexperimenten, welche mit zwei verschiedenen aPTT-Reagenzien
(DAPTTIN und Pathromtin SL) durchgeführt wurden, sind in Tabelle
3A und Tabelle 3B gezeigt.
Exp.
1 | Peptidkonz. | ohne
FIXa sek | ohne
FIXa sek | Mittelwert (sek) | 2,2
nM FIXa sek | 2,2
nM FIXa sek | Mittelwert (sek) |
| | | | | | | |
IZ | 0 | 107,7 | 106,8 | 107 | 93,1 | 94,5 | 94 |
A1/3 | 15 μM | 78,2 | 77,1 | 78 | 59,3 | 59,9 | 60 |
| 12,5 μM | 80,2 | 80,6 | 80 | 60,2 | 58,9 | 60 |
| 7,5 μM | 97,8 | 97,9 | 98 | 73,1 | 72,7 | 73 |
| 2,5 μM | 105,2 | 104,8 | 105 | 91,1 | 91 | 91 |
A1/3-scr3 | 15 μM | 122,5 | 122 | 122 | 106,1 | 105,5 | 106 |
| 12,5 μM | 116 | 117,6 | 117 | 103,1 | 104,5 | 104 |
| 7,5 μM | 114,2 | 113,9 | 114 | 100,8 | 100,6 | 101 |
| 2,5 μM | 107,8 | 107,4 | 108 | 96,3 | 95,2 | 96 |
Exp.
2 | Peptidkonz. | ohne
FIXa sek | ohne
FIXa sek | Mittelwert (sek) | 2,2
nM FIXa sek | 2,2
nM FIXa sek | Mittelwert (sek) |
IZ | 0 | 111 | 109,7 | 110 | 94,7 | 95,5 | 95 |
A1/3 | 12,5 μM | 83,6 | 85,5 | 85 | 56,7 | 56,7 | 57 |
| 10 μM | 79,1 | 78,5 | 79 | 63,1 | 62,5 | 63 |
| 7,5 μM | 100,1 | 100,5 | 100 | 71,6 | 73,9 | 73 |
| 5 μM | 103,4 | 104,8 | 104 | 77 | 76 | 77 |
| 2,5 μM | 110,1 | 108,9 | 110 | 88 | 88,8 | 88 |
| 1,25 μM | 108,7 | 109,3 | 109 | 90,7 | 90,8 | 91 |
Tabelle
3A. Gerinnungsaktivität
der Peptide A1/3 und A1/3-scr (vermischte Version von A1/3) in FVIII-Mangelplasma
in entweder der Anwesenheit oder in der Abwesenheit (ohne) von 2,2
nM menschlichem FIXa.
-
Gezeigt
sind zwei unabhängige
repräsentative
Experimente (Exp. 1 und Exp. 2). Alle Gerinnungsexperimente wurden
in doppelter Ausführung
durchgeführt.
Angegeben sind die Gerinnungszeiten für die einzelnen Experimente
und die mittlere Gerinnungszeit in Sekunden (sek). Die in Tabelle
3A gezeigten Experimente wurden unter Verwendung des aPTT-Reagens DAPTTIN (Baxter
Hyland Immuno) durchgeführt.
Verglichen mit der Pufferkontrolle (IZ, Imidazol-Puffer) führte das
Peptid A1/3 zu einer dosisabhängigen Reduktion
der Gerinnungszeit. Die Reduktion der Gerinnungszeit wurde durch
das Hinzufügen
von 2,2 nM aktiviertem menschlichem FIX zum Reaktionsgemisch sehr
viel deutlicher. Die vermischte Version von Peptid A1/3, A1/3-scr3, zeigte
keine Reduktion der Gerinnungszeit. In der Tat wirkte das vermischte
Peptid bei Konzentrationen über 2,5 μM inhibierend
und verlängerte
daher die Gerinnungszeit. Die Peptide A1/1, A1/2, A1/4 und A1/5
ergaben keine Reduktion der Gerinnungszeit, was darauf hinweist,
dass ihnen eine prokoagulierende Aktivität fehlt (Daten sind nicht gezeigt).
| Endkonz. | ohne
FIXa sek | ohne
FIXa sek | Mittelwert sek | 2,2
nM FIXa sek | 2,2
nM FIXa sek | Mittelwert sek |
| | | | | | | |
IZ | 0 | 131,8 | 132,1 | 132 | 107,9 | 108,7 | 108 |
| | | | | | | |
FVIII | 12,5 mU/ml | 68,9 | 69 | 69 | 52,9 | 53,6 | 53 |
| 6,25 mU/ml | 77,8 | 77,9 | 78 | 58,6 | 58,9 | 59 |
| | | | | | | |
A1/3 | | | | | | | |
| 15 μM | 152,8 | 149,3 | 151 | 75,4 | 75,2 | 75 |
| 10 μM | 135,7 | 134,6 | 135 | 76,2 | 79,8 | 78 |
| 5 μM | 152,6 | 155,6 | 154 | 86,6 | 90,2 | 88 |
| 1 μM | 138,3 | 138,8 | 139 | 103,7 | 105,9 | 105 |
Tabelle
3B. Gerinnungsaktivität
von Peptid A1/3 in FVIII-Mangelplasma, wenn Pathromtin SL (DADE
Behring) als aPTT-Reagens verwendet wird.
-
Die
Experimente wurden in doppelter Ausführung, entweder in der Anwesenheit
oder in der Abwesenheit (ohne) von 2,2 nM menschlichem FIXa durchgeführt. Angegeben
sind die Gerinnungszeiten für
die einzelnen Experimente und die mittlere Gerinnungszeit in Sekunden
(sek). Faktor VIII und Imidazol-Puffer (IZ) wurden jeweils als Positiv-
und Negativkontrolle eingeschlossen.
-
Im
Gegensatz zu den in Tabelle 3A gezeigten Experimenten, wurden die
in Tabelle 3B gezeigten Experimente unter Verwendung des aPTT-Reagens
Pathromtin SL durchgeführt.
In der Anwesenheit von FIXa führte
das Peptid A1/3 zu einer do sisabhängigen Reduktion der Gerinnungszeit,
während
in der Abwesenheit von FIXa keine Reduktion der Gerinnungszeit nachweisbar
war.
-
In
einer anderen Reihe von Experimenten wollten wir die Plasmastabilität (Schutz
vor z.B. proteolytischem Abbau) von Peptid A1/3 verbessern. Ein
Ansatz war, die N- und C-terminalen L-Arg Reste mit D-Arg Resten
zu substituieren (beispielhaft durch die Peptide A1/3-rd und A1/3-Rd-srmb
gezeigt). Die Peptide A1/3-rd und A1/3-Rd-srmb (vermischte Version
des Peptids) wurden anschließend
sowohl in einem chromogenen, als auch in dem aPTT basierten Gerinnungsassay
analysiert. Diese Experimente zeigten, dass ein Austauschen der
terminalen L-Arg-Reste
gegen D-Arg-Reste die FVIII ähnliche
Aktivität,
wie im chromogenen Assay gemessen, nicht änderte, was darauf hinweist,
dass die Chiralität
der Arg-Reste keinen große
Rolle in der chromogenen Aktivität
spielt (
20). Zusätzlich war die aPTT basierte
Einstufen-Gerinnungsaktivität,
obwohl etwas reduziert, noch leicht nachweisbar (Tabelle 4).
| Peptidkonz. | ohne
FIXa sek | ohne
FIXa sek | Mittelwert sek | 2,2
nM FIXa sek | 2,2
nM FIXa sek | Mittelwert sek |
IZ | 0 | 110 | 109,1 | 110 | 96 | 96 | 96 |
A1/3 | 15 μM | 77,8 | 78 | 78 | 56,1 | 55,5 | 56 |
| 12,5 μM | 99,4 | 100,5 | 100 | 65 | 68 | 67 |
| 10 μM | 104,4 | 104,5 | 104 | 72 | 73,2 | 73 |
| 7,5 μM | 105,2 | 105,2 | 105 | 80,7 | 80,5 | 81 |
| 5 μM | 108,4 | 107,7 | 108 | 89,7 | 88,3 | 89 |
| 2,5 μM | 107,9 | 107,6 | 108 | 93,6 | 93,3 | 93 |
| 1,25 μM | 106,7 | 107 | 107 | 94,4 | 95 | 95 |
A1/3-Rd | 15 μM | 96,4 | 95,4 | 96 | 76,1 | 74,4 | 75 |
| 12,5 μM | 98 | 98,6 | 98 | 72,3 | 73,7 | 73 |
| 10 μM | 93,5 | 95,8 | 95 | 74,2 | 77,2 | 76 |
| 7,5 μM | 97,6 | 98,1 | 98 | 80,9 | 82,2 | 82 |
| 5 μM | 99,2 | 99,1 | 99 | 86 | 85,1 | 86 |
| 2,5 μM | 102,7 | 103,4 | 103 | 94,4 | 94,7 | 95 |
| 1,25 μM | 107,5 | 107,7 | 108 | 96,6 | 96 | 96 |
A1/3-Rd-srmb | 15 μM | 121,9 | 121,3 | 122 | 112,7 | 112,4 | 113 |
| 12,5 μM | 117,2 | 118 | 118 | 108,1 | 107,8 | 108 |
| 10 μM | 115,8 | 115,3 | 116 | 107,2 | 107,8 | 108 |
| 7,5 μM | 114,6 | 113,6 | 114 | 107,6 | 106,6 | 107 |
| 5 μM | 113,1 | 112,4 | 113 | 108,5 | 108,2 | 108 |
| 2,5 μM | 111,9 | 111,9 | 112 | 105 | 104,2 | 105 |
| 1,25 μM | 107,2 | 107,1 | 107 | 101,1 | 105,3 | 103 |
Tabelle
4. Einstufen-Gerinnungsaktivität
der Peptide A1/3, A1/3-Rd und A1/3-Rd-srmb (Sequenzen siehe Tabelle 2). IZ,
Pufferkontrolle.
-
20 zeigt die unveränderte chromogene Aktivität von Peptid
A1/3-Rd. Die Peptide bei einer Endkonzentration von 12 μM oder die
Pufferkontrolle (IZ) wurden in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem FIXa
(+) inkubiert. Es wurde gefunden, dass die chromogene Aktivität von Peptid
A1/3 und A1/3-Rd nahezu unverändert
blieb und im chromogenen Assay fast identische Ergebnisse ergab.
Die vermischte Version von Peptid A1/3, A1/5 sowie der Puffer, ergaben
keine erhebliche FXa-Erzeugung.
-
In
der nächsten
Reihe von Experimenten wollten wir die einzelne Rolle von jeder
Aminosäure
der Peptid-Kernsequenz durch Substituieren von jedem Rest mit der
Aminosäure
Alanin (Tabelle 5) bestimmen.
Peptid | Sequenz | Amino-Säure # | MW
(D) | pl | Bemerkung |
A1/3 | RRREGGGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 18) | (18AS) | 2407 | 9,9 | basischer
pl, löslich |
A1/3-13 | RRRAGGGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 19) | (18AS) | 2349 | 10,4 | E1-A1 |
A1/3-1 | RRREAGGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 20) | (18AS) | 2421 | 9,9 | G2-A2 |
A1/3-2 | RRREGAGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 21) | (18AS) | 2421 | 9,9 | G3-A3 |
A1/3-3 | RRREGGAYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 22) | (18AS) | 2421 | 9,9 | G4-A4 |
A1/3-4 | RRREGGGAYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 23) | (18AS) | 2315 | 9,9 | Y5-A5 |
A1/3-5 | RRREGGGYAVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 24) | (18AS) | 2315 | 9,9 | Y6-A6 |
A1/3-6 | RRREGGGYYANWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 25) | (18AS) | 2379 | 9,9 | V7-A7 |
A1/3-7 | RRREGGGYYVAWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 26) | (18AS) | 2364 | 9,9 | N8-A8 |
A1/3-8 | RRREGGGYYVNAYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 27) | (18AS) | 2292 | 9,9 | W9-A9 |
A1/3-9 | RRREGGGYYVNWAFDRRR
(SEQ. ID. NR. 28) | (18AS) | 2315 | 9,9 | Y10-A10 |
A1/3-10 | RRREGGGYYVNWYADRRR
(SEQ. ID. NR. 29) | (18AS) | 2331 | 9,9 | F11-A11 |
A1-311 | RRREGGGYYVNWYFARRR
(SEQ. ID. NR. 30) | (18AS) | 2363 | 10,5 | D12-A12 |
A1/3-12-srmb | RRRYVYNGWGYFEGARRR
(SEQ. ID. NR. 31) | (18AS) | 2363 | 10,4 | vermischte Version |
Tabelle
5.
-
Aufgeführt sind
die Peptide, welche entworfen wurden, um die Rolle von jeder einzelnen
Aminosäure innerhalb
der Peptid-Kernsequenz (E1G2G3G4Y5Y6V7N8W9Y10F11D12) aufzuklären. Die tiefgestellten Ziffern
beschreiben die Position der Aminosäure innerhalb des Peptids.
Jede Aminosäure
wurde mit Alanin, einer ungeladenen kleinen Aminosäure, substituiert
("Alanin-Scan"). Auch aufgelistet
sind die Längen
der Peptide (Aminosäuren
#), die berechneten Molekulargewichte (MW, in Dalton (D)) und die
statistischen isoelektrischen Punkte (pl).
-
Jedes
der Peptide wurde einzeln in Imidazol-Puffer (50 mM Imidazol, 100
mM NaCl, pH-Wert 7,2) gelöst
und nachfolgend in Gerinnungspuffer (50 mM Imidazol, 100 mM NaCl,
1% menschliches Albumin, pH-Wert 7,4) auf die gewünschte Endkonzentration
verdünnt.
Die Peptide wurden auf ihre chromogene Aktivität, sowie auf ihre Fähigkeit,
die Gerinnungszeit in einem FVIII-Mangelplasma zu reduzieren, analysiert.
Der Einstufen-Gerinnungsassay wurde im Wesentlichen wie beschrieben
durchgeführt
(siehe Beispiel 6). Die Gerinnungszeiten (die Zeit vom Starten der
Reaktion bis zur "Gerinnsel"-Bildung) wurden
entweder mit einer Pufferkontrolle oder einem Kontrollpeptid (vermischte
Version) verglichen.
-
Einige
der Ergebnisse des "Alanin-Scans" sind für die Peptide
A1/3-2 und A1/3-3 angegeben. Der Wechsel von G3-A3, wie beispielhaft in dem Peptid A1/3-2
gezeigt, ergibt eine hohe chromogene Aktivität und eine starke Reduktion
der Einstufen-Gerinnungszeit (34 Sekunden bei einer Konzentration
von 12,5 μM)
in der Anwesenheit von 2,2 nM menschlichem FIXa. Peptide A1/3-3
(G4-A4) weist ein
Optimum der chromogenen Aktivität
bei einer Endkonzentration von ungefähr 12 μM mit abnehmender Aktivität bei entweder
höheren
oder niedrigeren Konzentrationen auf. Das Peptid wirkt in einem
Einstufen-Gerinnungsassay bei höheren
Konzentrationen (12,5 μM)
in der Abwesenheit von FIXa etwas inhibierend, aber wird sehr aktiv
in der Anwesenheit von 2,2 nM FIXa (31 Sekunden, 12,5 μM).
-
In
der nächsten
Reihe von Experimenten wollten wir die einzelne Rolle jeder Aminosäure der
Peptid-Kernsequenz durch Substituieren jedes Kernrestes mit der
Aminosäure
Glutaminsäure
(E) bestimmen (siehe Tabelle 6).
Peptid | Sequenz | Aminosäuren | MW
(D) | pl | Bemerkung |
A1/3 | RRREGGGYYVNWYFDRRR | (18AS) | 2407 | 9,9 | basischer
pl, löslich |
A1/3-22 | RRREEGGYYVNWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 32) | (18AS) | 2479 | 9,5 | G2-E2 |
A1/3-23 | RRREGEGYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 33) | (18AS) | 2479 | 9,5 | G3-E3 |
A1/3-24 | RRREGGEYYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 34) | (18AS) | 2479 | 9,5 | G4-E4 |
A1/3-26 | RRREGGGEYVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 35) | (18AS) | 2373 | 9,4 | Y5-E5 |
A1/3-27 | RRREGGGYEVNWYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 36) | (18AS) | 2373 | 9,4 | Y6-E6 |
A1/3-28 | RRREGGGYYENWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 37) | (18AS) | 2437 | 9,5 | V7-E7 |
A1/3-29 | RRREGGGYYVEWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 38) | (18AS) | 2422 | 9,5 | N8-E8 |
A1/3-30 | RRREGGGYYVNEYFDRRR
(SEQ. ID. NR. 39) | (18AS) | 2350 | 9,5 | W9-E9 |
A1/3-31 | RRREGGGYYVNWEFDRRR
(SEQ. ID. NR. 40) | (18AS) | 2373 | 9,4 | Y10-E10 |
A1/3-32 | RRREGGGYYVNWYEDRRR
(SEQ. ID. NR. 41) | (18AS) | 2389 | 9,5 | F11-E11 |
A1/3-33 | RRREGGGYYVNWYFERRR
(SEQ. ID. NR. 42) | (18AS) | 2421 | 9,9 | D12-E12 |
A1/3-34srmb | RRRGEYGEYWNGDFYRRR (SEQ.
ID. NR. 43) | (18AS) | 2437 | 9,5 | vermischte Version |
Tabelle
6.
-
Aufgeführt sind
die Peptide, welche entworfen wurden, um die Rolle jeder einzelnen
Aminosäure
innerhalb der Peptid-Kernsequenz (E1G2G3G4Y5Y6V7N8W9Y10F11D12) aufzuklären. Die
tiefgestellten Ziffern beschreiben die Position der Aminosäure innerhalb
des Peptids. Jede Aminosäure
der Kernsequenz wurde mit Glutaminsäure, eine negativ geladene
große
Aminosäure,
substituiert ("Glutaminsäure-Scan"). Auch aufgeführt sind
die Längen
des Peptids (Aminosäuren
#), die berechneten Molekulargewichte (MW, in Dalton (D)) und die
statistischen isoelektrischen Punkte (pl).
-
Jedes
der Peptide wurde einzeln in Imidazol-Puffer (50 mM Imidazol, 100
mM NaCl, pH-Wert 7,2) gelöst
und nachfolgend in Gerinnungspuffer (50 mM Imidazol, 100 mM NaCl,
1% menschliches Albumin, pH-Wert 7,4) auf die gewünschte End konzentration
verdünnt.
Die aus der "Glutaminsäure-Scan"-Reihe abgeleiteten Peptide
wurden sowohl auf ihre chromogene FVIII ähnliche Aktivität, als auch
auf ihre Fähigkeit,
die Gerinnungszeit in einem FVIII-Mangelplasma zu reduzieren, analysiert.
Der Einstufen-Gerinnungsassay wurde im Wesentlichen wie beschrieben
durchgeführt
(siehe Beispiel 6).
-
Das
Peptid A1/3-24 zeigte einige interessante Eigenschaften. Das Molekül wies eine
hohe chromogene FVIII ähnliche
Aktivität
bei Konzentrationen zwischen 6,5 μM-12 μM auf, aber
verlor an Aktivität
bei höheren Konzentrationen
(bis zu 24 μM).
Das Peptid wies keine prokoagulierende Aktivität in der Abwesenheit von menschlichem
FVIIIa auf, aber war sehr aktiv in der Anwesenheit von 2,2 nM hFIXa.
-
In
einer zweiten Reihe von Experimenten wollten wir die prokoagulierende
Aktivität
von der vom Antikörper
198/B1 CDR3H abgeleiteten Peptidsequenz B1 verbessern. In einem
ersten Schritt verbesserten wir die Löslichkeit der ursprünglichen
Peptidsequenz (B1; EGGGFTVNWYFDV) durch Entfernen des C-terminalen Val-Restes und durch
Hinzufügen
mehrerer geladener Reste sowohl am N- als auch am C-terminalen Ende des
Peptids. Die sich ergebenden Peptide B1/4, B1/6 (saurer pl), B1/7
(basischer pl) und ihre vermischten Versionen B1/5, B1/7scr3 sind
in einer Vielzahl von Puffersystemen bei physiologischem pH-Wert
leicht löslich.
Peptid | Sequenz | Aminosäuren | MW
(D) | pl | Bemerkung |
B1 | EGGGFTVNWYFDV
(SEQ. ID. NR. 44) | (13AS) | 1491 | 6,0 | verminderte Löslichkeit |
B1/4 | REGGGFTVNWYFDR
(SEQ. ID. NR. 45) | (14AS) | 1704 | 7,9 | löslich |
B1/5 | FGVGYRGETRNFDW (SEQ.
ID. NR. 46) | (14AS) | 1704 | 8,0 | vermischte Version,
löslich |
B1/6 | EEEEGGGFTVNWYFDEEE (SEQ.
ID. NR. 47) | (18AS) | 2166 | 5,0 | saurer
pl, löslich |
B1/7 | RRREGGGFTVNWYFDRRR (SEQ.
ID. NR. 48) | (18AS) | 2329 | 9,9 | basischer
pl, löslich |
B1/7scr3 | RRRFGVGYGETNFDWRRR
(SEQ. ID. NR. 49) | (18AS) | 2329 | 9,9 | basischer
pl, löslich,
vermischte Version |
-
Tabelle
7 stellt eine Auflistung einer Reihe von vom Antikörper 198/B1
abgeleiteten Peptiden dar. Aufgeführt sind die Länge des
Peptids (AS, Aminosäuren
#), das berechnete Molekulargewicht (MW, in Dalton (D)) und der
statistische isoelektrische Punkt (pl).
-
Die
Peptide B1/4 und B1/5 waren in 50 mM Tris, 100 mM NaCl, pH-Wert
6,5, löslich.
Beide Peptide wurden in einem chromogenen FVIII-Assay analysiert.
Für Peptid
B1/4, aber nicht für
die vermischte Version B1/5, wurde gefunden, dass es etwas chromogene
Aktivität
aufwies (Daten sind nicht gezeigt).
-
Nachfolgend
wurden die Peptide B1/6, B1/7 und B1/7scr3 analysiert. Jedes der
Peptide wurde einzeln in 50 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,2,
gelöst
und nachfolgend entweder in Gerinnungspuffer (50 mM Imidazol, 100
mM NaCl, 1% menschliches Albumin, pH-Wert 7,4) oder in Imidazol-Puffer
auf die gewünschte Endkonzentration
verdünnt.
Die Peptide wurden sowohl auf ihre chromogene Aktivität, als auch
auf ihre Fähigkeit,
die Gerinnungszeit in einem FVIII-Mangelplasma zu reduzieren, analysiert
(Tabelle 8 & 9).
Der Einstufen-Gerinnungsassay wurde im Wesentlichen wie beschrieben
durchgeführt
(siehe Beispiel 6). Die Gerinnungszeiten (die Zeit vom Starten der
Reaktion bis zur "Gerinnsel"-Bildung) wurden
entweder mit einer Pufferkontrolle oder einem Kontrollpeptid (vermischte
Version) verglichen.
-
Die
FIXa aktivierende Aktivität
(FVIII-Kofaktor ähnliche
Aktivität)
von Peptid B1/7 wurde zuerst in dem oben beschriebenen chromogenen
Assay gemessen.
-
Wie
in 21 gezeigt, führte
das Hinzufügen
von 2,4 μM
Peptid B1/7 zum Reaktionsgemisch zu einer gut messbaren Erzeugung
von FXa. Im Gegensatz dazu ergab das Hinzufügen von 35 μM Pefabloc Xa, einem spezifischen
Inhibitor der FXa-Proteaseaktivität, eine
erhebliche Reduktion der chromogenen Substratspaltungsreaktion (22), wodurch nachgewiesen wurde, dass dort in
der Tat eine Peptid-FIXa
vermittelte FXa-Erzeugung vorlag. Wenn kein FIXa und FX zum Reaktionsgemisch
hinzugefügt
wurden, wurde kein FXa synthetisiert (22).
Peptide B1/6 und die Kontrollpeptide B1/5 und B1/7scr3 wiesen keine
Aktivität
auf (Daten sind nicht gezeigt).
-
21 zeigt die chromogene Aktivität von Peptid
B1/7. Das Peptid bei einer Endkonzentration von 2,4 μM oder die
Pufferkontrolle (IZ) wurden in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem
FIXa inkubiert.
-
In 22 wurden Peptid B1/7 bei einer Endkonzentration
von 2,4 μM
oder die Pufferkontrolle (IZ) in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem
FIXa inkubiert (wie entweder durch "+2,3 nM hFIXa" oder "+" dargestellt).
Für die
chromogene Aktivität
von Peptid B1/7 wurde gefunden, dass sie abhängig von der Anwesenheit von
FIXa und FX ist, da keine Reaktion nachweisbar ist, wenn FIXa und
FX aus der Reaktion weggelassen werden (ohne FIXa/FX). Um nachzuweisen,
dass das Peptid B1/7 in der Tat eine FXa-Erzeugung vermittelt, wurde
der FXa spezifische Proteaseinhibitor Pefabloc Xa zum Reaktionsgemisch
hinzugefügt
(35 μM Pefabloc Xa).
-
In
einem zweiten Satz von Experimenten wurde die prokoagulierende Wirkung
der Peptide B1/6, B1/7 und B1/7scr3 in einem aPTT basierten Einstufen-Koagulationsassay
getestet. Die Experimente wurden im Wesentlichen wie in Beispiel
6 beschrieben, durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 8 und 9 gezeigt.
Peptid | 12,5 μM (–) | 1,25 μM (–) | 0,125 μM (–) | 12,5
nM (–) | Puffer
(–) | Bemerkungen |
B1/6 | 115 | 110 | 111 | 111 | 110 | |
B1/7 | 157 | 112 | 109 | 110 | 110 | |
B1/7scr3 | 115 | 105 | 106 | 105 | 107 | |
Tabelle
8.
-
FVIII-Mangelplasma
wurde entweder mit Peptid B1/6, B1/7scr3 oder B1/7 in der Abwesenheit
von aktiviertem menschlichen FIX inkubiert. Als eine Negativkontrolle
wurde reiner Puffer zum Mangelplasma hinzugefügt. Die Gerin nungszeiten für die verschiedenen
Kombinationen sind angegeben. Unter diesen Bedingungen wirkt Peptid
B1/7 bei seiner höchsten
Konzentration (12,5 μM)
inhibierend auf den Koagulationsprozess, wie durch die verlängerte Gerinnungszeit
von 157 Sekunden gezeigt wird.
Peptid | 12,5 μM (+) | 1,25 μM (+) | 0,125 μM (+) | 12,5
nM (+) | Puffer
(+) | Bemerkungen |
B1/6 | 103 | 100 | 101 | 100 | 100 | |
B1/7 | 83 | 92 | 99 | 99 | 100 | |
B1/7scr3 | 102 | 94 | 94 | 94 | 94 | |
Tabelle
9.
-
FVIII-Mangelplasma
wurde entweder mit Peptid B1/6, B1/7scr3 oder B1/7 in der Anwesenheit
von aktiviertem menschlichen FIXa inkubiert. Als eine Negativkontrolle
wurde reiner Puffer zum Mangelplasma hinzugefügt. Die Gerinnungszeiten für die verschiedenen
Kombinationen sind angegeben. In der Anwesenheit von FIXa wirkt
Peptid B1/7 prokoagulierend, wie durch die reduzierte Gerinnungszeit
(83 Sekunden verglichen mit 102 Sekunden für das vermischte Peptid und
100 Sekunden für
die Pufferkontrolle) gezeigt wird.
-
Beispiel 12: Prokoagulierende Aktivität der Peptidderivate,
welche aus den CDR3-Regionen der Anti-FIX/FIXa-Antikörper erhalten
wurden, in FVIII-Inhibitorplasma
-
Um
die prokoagulierende Aktivität
von Peptid A1/3 in FVIII-Inhibitorplasma zu untersuchen, wurde das folgende
Experiment durchgeführt.
Wir führten
einen Standard aPTT basierten Einstufen-Gerinnungsassay durch, verwendeten
aber anstelle von FVIII-Mangelplasma FVIII-Inhibitorplasma. Die
inhibierende Wirkung des Plasmas betrug 8,1 Bethesda Einheiten pro
ml.
| | ohne FIXa | ohne FIXa | | | FIXa | FIXa | |
| Peptidkonz. | sek | sek | Mittelwert
sek | | sek | sek | Mittelwert
sek |
| | | | | | | | |
IZ | 0 | 104,8 | 103,6 | 104 | | 94,2 | 94,1 | 94 |
| | | | | | | | |
A1/3 | 12,5 μM | 85,8 | 85,3 | 86 | | 61 | 60,2 | 61 |
| 10 μM | 88,4 | 87,9 | 88 | | 61,3 | 61,8 | 62 |
| 7,5 μM | 93,7 | 92,7 | 93 | | 68,8 | 70,9 | 70 |
| 5 μM | 101,5 | 101,1 | 101 | | 81 | 82 | 82 |
| 2,5 μM | 106,1 | 105,3 | 106 | | 90,2 | 90,5 | 90 |
| 1,25 μM | 104,5 | 104,3 | 104 | | 91,3 | 91,4 | 91 |
Tabelle
10.
-
Verschiedene
Mengen Peptid A1/3 (12,5 μM-1,25 μM) wurden
zu FVIII-Inhibitorplasma hinzugefügt (entweder in der Anwesenheit
(FIXa) von 2,2 nM FIXa oder in der Abwesenheit (ohne FIXa)). Als
eine Negativkontrolle wurde reiner Puffer zu dem Plasma hinzugefügt (IZ).
Die Experimente wurden in doppelter Ausführung durchgeführt, und
der Mittelwert (Mittelw.) wurde berechnet. Die Gerinnungszeiten
(in Sekunden) für
die verschiedenen Kombinationen sind angegeben. Es ist leicht zu
erkennen, dass das Peptid A1/3 (in einer dosisabhängigen Weise)
die Gerinnungszeit von FVIII-Inhibitorplasma in der Anwesenheit
von FIXa reduziert, aber, wenn auch in einem viel geringeren Ausmaß, auch
in der Abwesenheit von FIXa.
-
Beispiel 13: Umwandeln des 196/C4 IgM
in IgG1
-
Da
einige IgM-Antikörper
eine hohe FVIII ähnliche
Aktivität
in chromogenen Assays zeigen, wurden Versuche unternommen, solche
IgM-Antikörper
in IgG-Antikörper umzuwandeln
(Antikörperderivate,
wie Fab, F(ab)2, scFv, usw. können
jedoch auch hergestellt werden). Die Wiederherstellung bzw. der
Rescue der Gene der IgM variablen Region wird unten im Detail beschrieben.
Der Expressionsvektor pBax-IgG1 (23)
wurde zuerst aus den Vektoren pSI (Promega) und pEF/Bsd (Invitrogen)
durch mehrfache Klonierungsschritte konstruiert. B-Lymphozyten eines
Spenders wurden aus Blut aufgereinigt, und reife mRNA wurde aus
diesen Zellen unter Verwendung des "micro-mRNA purification-kit" (Phar macia) aufgereinigt.
Die cDNA einer menschlichen Kappa-Kette und einer menschlichen Gamma-1-Kette
wurde unter Verwendung des "you-primefirststrand-cDNA-kit" (Pharmacia) unter
Verwendung spezifischer Primer hergestellt.
-
Die
kodierende Sequenz einer konstanten Domäne der menschlichen leichten
Kappa-Kette wird aus der cDNA durch eine PCR unter Verwendung spezifischer
Primer amplifiziert.
-
Das
Gen einer konstanten Region der menschlichen Gamma-1-Kette (CH1-Gelenk bzw. Hinge-CH2-CH3)
wird aus der cDNA durch eine PCR unter Verwendung spezifischer Primer
amplifiziert.
-
Das
PCR-Produkt der konstanten Domäne
der leichten Kette wird mit XbaI und NheI gespalten und in gespaltenen
pSI eingefügt.
Der sich ergebende Vektor wird mit EcoRI und XbaI gespalten, und
die gebundenen Oligonukleotide werden eingefügt, was zum Vektor pSI-Ckappa
führt.
Die gebundenen Oligonukleotide stellen die Leader- und die SacI-XbaI-Stellen
für das
Einfügen
der variablen Region der Kappa-Kette bereit. Das PCR-Produkt der
konstanten Region der menschlichen Gamma-1-Kette wird mit SpeI und
BamHI gespalten und in gespaltenen pSI eingefügt. Der sich ergebende Vektor
wird mit SpeI und NotI gespalten und die gebundenen Oligonukleotide
werden eingefügt,
was zum Vektor pSI-Cgamma führt.
Die gebundenen Oligonukleotide stellen die Leader- und die XhoI-BstEI-Stellen
für das
Einfügen
der variablen Region der schweren Kette bereit. Der Vektor pEF/Bsd
wird mit NheI und SfiI gespalten, durch eine Klenow-Behandlung werden
glatte Enden erzeugt, und die gesamte Expressionskassette von pSI-Ckappa,
mit BglII und BamHI ausgeschnitten, wird eingefügt (nach der Klenow-Behandlung).
Der sich ergebende Vektor wird mit EcoRI und HindIII gespalten und
mit Klenow behandelt. Die gesamte Expressionskassette von pSI-Cgamma
wird mit BglII und BamHI ausgeschnitten und eingefügt (nach
der Klenow Behandlung). Der sich ergebende Vektor wird pBax-IgG1
genannt.
-
Die
variable Region der leichten Kette kann zwischen die SacI-XbaI-Stellen
eingefügt
werden, was die vollständige
kodierende Sequenz einer leichten Kappa-Kette ergibt. Die variable
Region der schweren Kette kann zwischen die XhoI-BstEI-Stellen kloniert
werden, was zu einem vollständigen
IgG1 schwere Ketten-Gen führt.
Beide offene Leserahmen werden unter der Kontrolle des SV40-Promotors
exprimiert und beinhalten die kodierende Sequenz eines Signalpeptids
am 5'-Ende der Gene
für die
Sekretion der schweren und leichten Ketten in das endoplasmatische
Retikulum. Eine Transfektion in COS-Zellen erlaubt die Expression
eines IgG1 mit denselben Bindungseigenschaften wie das Ausgangs-IgM.
-
Die
Konstruktion des Plasmids pBax-196/C4 wird weiterhin durch Amplifizieren
der VH des 196/C4 scFv (subkloniert wie in Experiment 10 beschrieben)
durch eine PCR unter Verwendung spezifischer Primer erreicht. Das
PCR-Produkt wird mit XhoI und BstEII gespalten und in pBax-IgG1,
welcher mit XhoI und BstEII gespalten wurde, eingefügt. Die
VL des 196/C4 scFv wird durch eine PCR unter Verwendung spezifischer
Primer amplifiziert. Das PCR-Produkt wird mit SacI und XbaI gespalten
und in pBax IgG1-VH, welcher mit SacI und XbaI gespalten wurde,
eingefügt.
Der sich ergebende Vektor (pBax-196/C4) wird durch Elektroporation
in COS-Zellen transfiziert, und IgG1-Hybridmoleküle (variable Region der Maus
und menschliche konstante Region) mit derselben Spezifität wie das
Ausgangs-IgM werden exprimiert.
-
Beispiel 14: Aktivierung der amidolytischen
Aktivität
von FIXa durch Anti-FIXa-Antikörper
-
In
Kürze,
20 μl Faktor
IXa (200 mU FIXa enthaltend (Stago)) wurden bei 37°C mit 200 μl Reaktionspuffer
(500 mM TrisHCl, pH-Wert 7,4, 100 mM NaCl, 5 mM CaCl2 und
40% Ethylenglykol), 25 μl
FIXa-Substrat (CH3SO2-D-CHG-Gly-Arg-pNA, AcOH, 10 μM/ml, Pentapharm
LTD) in der Abwesenheit oder Anwesenheit von verschiedenen Mengen
der Anti-FIX-Antikörper
198/B1 (IgG-Isotyp) oder 196/AF1 (IgM-Isotyp) inkubiert. Eine spezifische
Spaltung des FIXa-Substrats wurde bei 405 nm in einem ELISA-Lesegerät überwacht.
-
Die
Anwesenheit der Anti-FIX-Antikörper
verstärkte
die amidolytische Aktivität
von FIXa mindestens 2-fach.
-
24 zeigt den Anstieg der amidolytischen
Aktivität
von FIXa in der Anwesenheit von Antikörper 198/B1 (24A) und Antikörper
198/AF1 (24B).
-
Beispiel 15: FVIII ähnliche Aktivität, welche
Fab-Fragmente aufweisen, die von Anti-FIX/FIXa-Antikörpern abgeleitet
wurden
-
Fab-Fragmente
von Anti-FIX/FIXa-Antikörpern
wurden hergestellt und gemäß Standardprotokollen aufgereinigt.
In Kürze,
1 ml Antikörper
198/A1 (4 mg/ml in 50 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,4) wurde über Nacht
mit 87 μl
Fragmentationspuffer (1 M Na-Acetat, 10 mM EDTA, 67,5 mg/ml L-Cystein)
und 0,25 mg Papain (auf Agarosekügelchen
immobilisiert) bei 37°C
inkubiert. Die Präparation
wurde gefiltert, um das Papain zu entfernen. L-Histidin wurde hinzugefügt (Endkonzentration
50 mM) und danach wurde der pH-Wert auf 7,0 eingestellt. Abschließend wurde
festes NaCl hinzugefügt,
um eine Endkonzentration von 1 M zu ergeben.
-
Nachfolgend
wurde das 198/A1-Fab-Fragment durch Binden an Protein L aufgereinigt:
Wir verwendeten ImmunoPure Immobilized PROTEIN L Plus (Pierce) in
einer PHARMACIA XK 16/20 Säule
(Gelvolumen: 2 ml). Puffer für
die Chromatographie waren: 1) Äquilibrierungspuffer:
50 mM L-Histidin, pH-Wert 7,0, 1 M NaCl, 0,1% (Gew./Vol.) NaN3; 2) Waschpuffer: 50 mM L-Histidin, pH-Wert
7,0; 0,1% (Gew./Vol.) NaN3; 3) Elutionspuffer:
100 mM Glycin, pH-Wert 2,5, 0,1% (Gew./Vol.) NaN3 und
4) Neutralisationspuffer: 2 M Tris/Cl pH-Wert 8,0.
-
Die
Chromatographie wurde im Wesentlichen durch Befolgen der in Tabelle
11 beschriebenen Schritte 1 bis 7 durchgeführt. Um den niedrigen pH-Wert
des Elutionspuffers zu neutralisieren, wurden die "Fraktionsröhrchen" vorher mit 0,2 ml
2 M Tris, pH-Wert 8,0, beladen.
| SCHRITT | PUFFER | Fließgeschwindigkeit | Vol. | CV | Fraktionen |
1. | Säulenwaschschritt | Elutionspuffer | 2,0
ml/min | 10
ml | 5 | Abfall |
2. | Äquilibrierung | Äqui.-Puffer | 2,0
ml/min | 10
ml | 5 | Abfall |
3. | Probenbeladung | Probe | 1,0
ml/min | x
ml | x | Durchfluss |
4. | Waschschritt
1 | Äqui.-Puffer | 1,0
ml/min | 20
ml | 10 | Durchfluss |
5. | Waschschritt
2 | Waschpuffer | 1,0
ml/min | 10
ml | 5 | Durchfluss |
6. | Elution | Elutionspuffer | 1,0
ml/min | 15
ml | 7,5 | 1,0
ml Fraktionen |
7. | Neutralisation | Waschpuffer | 2,0
ml/min | 10
ml | 5 | Abfall |
Tabelle
11.
-
Die
endgültige
198/A1-Fab-Präparation
wurde gegen 50 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,4, dialysiert
und in einem wie oben beschriebenen chromogenen FVIII-Assay analysiert
(25). Verglichen mit einem intakten Antikörper weist
das 198/A1-Fab-Fragment eine etwas geringere Aktivität auf, das
Fab-Fragment führt
jedoch noch zu einer FIXa abhängigen
FXa-Erzeugung.
-
25 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des Antikörper 198/A1-Fab-Fragments in der
Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle
verwendeten wir sowohl den intakten Antikörper 198/A1, als auch 7,5 pM
FVIII. Eine Pufferkontrolle (IZ) anstelle von 198/A1-Fab-Fragment
oder FVIII wurden als eine Negativkontrolle verwendet.
-
Beispiel 16: FVIII ähnliche Aktivität, welche
Fusionsproteine aus scFv-Fragmenten
von Anti-FIX/FIXa-Antikörpern
und E. coli alkalischer Phosphatase aufweisen
-
Das
Einzelketten-Fv-Fragment (siehe Beispiel 10) von Antikörper 198/B1
(Subklon AB2) wurde an den N-Terminus von E. coli alkalischer Phosphatase
unter Verwendung des pDAP2 Vektorsystems fusioniert (Kerschbaumer
et al., 1996). Zwei identische Klone wurden isoliert und als pDAP2-198AB2#1
und pDAP2-198AB2#100
bezeichnet (26). Die sich ergebenden
Fusionsproteine wurden in E. coli exprimiert, mit einer Metallaffinitätschromatographie
(Kerschbaumer et al., 1997) aufgereinigt und in einem Standard chromogenen
Assay analysiert (27).
-
27 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität von zwei
Antikörper
198/B1 (Subklon AB2) scFv-Fragment-alkalische Phosphatase Fusionsproteinen
(198AB2#1 und 198AB2#100) in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem
FIXa. Als eine Positivkontrolle verwendeten wir 7,5 pM FVIII.
-
Beispiel 17: FVIII ähnliche Aktivität, welche
ein bivalenter Miniantikörper
aufweist
-
Um
einen bivalenten Miniantikörper
zu erhalten, wurde das scFv-Fragment von Antikörper 198/B1 (Subklon AB2) an
eine amphipathisch helikale Struktur unter Verwendung des pZip1
Vektorsystems (Kerschbaumer et al. (Analytical Biochemistry 249,
219-227, 1997)) fusioniert. In Kürze,
das Gen des 198/B1 scFv-Fragments
wurde aus dem Plasmid pDAP-198AB2#100 (Beispiel 16) durch Spaltung
mit SfiI und NotI isoliert. Das DNA-Fragment wurde über ein
Gel aufgereinigt und in den mit SfiI/NotI gespaltenen Vektor pZip1 eingefügt. Das
sich ergebende Plasmid wurde sequenziert und als pZip-198AB2#102
bezeichnet (28). Parallel dazu konstruierten
wir eine Miniantikörperversion
aus einem nicht zur Sache gehörigen
monoklonalen Antikörper,
welcher #8860 genannt wurde. In einem ersten Schritt wurde das Einzelketten-Fv-Fragment
des Antikörpers
#8860 im Vektor pDAP2 zusammengefügt. Das Klonieren wurde im
Wesentlichen wie in Beispiel 10 beschrieben, durchgeführt. Das
Konstrukt wurde pDAP2-8860scFv#11 genannt (29).
Subklonieren des scFv-Fragments, welches in pDAP2-8860scFv#11 enthalten
war, in Plasmid pZip1 (siehe oben) ergab das Miniantikörperkonstrukt
p8860-Zip#1.2 (30). Da der Antikörper #8860
nicht mit FIX/FIXa reagiert (wie durch einen Western Blot und eine
ELISA-Analyse belegt wurde), stellt er eine geeignete Negativkontrolle
dar. Nachfolgend wurden die Miniantikörperproteine in E. coli exprimiert
und aus Bakterienüberständen durch
Binden an Protein L gemäß dem folgenden
Protokoll aufgereinigt: Für
eine Affinitätschromatographie
verwendeten wird ImmunoPure Immobilized PROTEIN L Plus (Pierce)
in einer PHARMACIA XK 16/20 Säule,
welche ein Gelvolumen von 4 ml aufwies. Verwendete Puffer waren:
1) Aquilibrierungspuffer: 50 mM L-Histidin, pH-Wert 7,0, 1 M NaCl,
0,1% (Gew./Vol.) NaN3; Waschpuffer: 50 mM
L-Histidin, pH-Wert 7,0, 0,1% (Gew./Vol.) NaN3;
Elutionspuffer: 100 mM Glycin, pH-Wert 2,5, 0,1% (Gew./Vol.) NaN3 und Neutralisationspuffer: 2 M Tris/Cl,
pH-Wert 8,0.
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Die
Proben wurden wie folgt hergestellt: Der Überstand der Bakterienkultur
wurde durch Zentrifugieren der Bakterienexpressionskultur (11.000 × g, 4°C, 10 Minuten)
erhalten. 470 g Ammoniumsulfat wurden zu 1 Liter Überstand
hinzugefügt,
und die Lösung
wurde für
1 Stunde auf Eis gerührt,
um das Protein zu präzipitieren.
Das Präzipitat
wurde bei 14.000 × g
für 35
Minuten bei 2°C
pelletiert und in 100 ml 20 mM Tris, pH-Wert 7,0, wieder gelöst. Nachfolgend
wurde das Konzentrat gegen 20 mM Tris, pH-Wert 7,0, dialysiert,
L-Histidin wurde bis zu einer Endkonzentration von 50 mM hinzugefügt, und
der pH-Wert wurde auf 7,0 eingestellt. Abschließend wurde festes NaCl hinzugefügt, um eine
Endkonzentration von 1 M zu ergeben. Vor der Beladung auf die Säule wurde
eine Probe erst bei 16.000 × g
für 15
min bei Raumtemperatur zentrifugiert und anschließend durch
einen sterilen 0,45 μm
Filter gefiltert.
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Die
Chromatographie wurde im Wesentlichen durch Befolgen der in Tabelle
12 beschriebenen Schritte 1 bis 7 durchgeführt. Um den niedrigen pH-Wert
des Elutionspuffers zu neutralisieren, wurden die "Fraktionsröhrchen" vorher mit 0,2 ml
2 M Tris, pH-Wert 8,0, beladen.
| SCHRITT | PUFFER | Fließgeschwindigkeit | Vol. | CV | Fraktionen |
1. | Säulenwaschschritt | Elutionspuffer | 2,0
ml/min | 20
ml | 5 | Abfall |
2. | Äquilibrierung | Äqui.-Puffer | 2,0
ml/min | 20
ml | 5 | Abfall |
3. | Probenbeladung | Probe | 1,0
ml/min | x
ml | x | Durchfluss |
4. | Waschschritt
1 | Äqui.-Puffer | 1,0
ml/min | 40
ml | 10 | Durchfluss |
5. | Waschschritt
2 | Waschpuffer | 1,0
ml/min | 20
ml | 5 | Durchfluss |
6. | Elution | Elutionspuffer | 1,0
ml/min | 30
ml | 7,5 | 1,0
ml Fraktionen |
7. | Neutralisation | Waschpuffer | 2,0
ml/min | 20
ml | 5 | Abfall |
Tabelle
12.
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Die
endgültige
198/B1 (Subklon AB2) Miniantikörperpräparation
(als 198AB-Zip#102 bezeichnet) und die Negativkontrolle 8860-Zip#1.2
wurden gegen 50 mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,4, dialysiert
und in einem wie oben beschriebenen chromogenen FVIII-Assay analysiert
(31).
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Wie
in 31 erkannt werden kann, führt das Miniantikörperkonstrukt
198AB-Zip#102 zu
einer wesentlichen FXa-Erzeugung (vergleiche mit FVIII), während der
Negativkontrollen-Miniantikörper
8860-Zip#1.2 dies nicht tut.
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31 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des 198/B1
(Subklon AB2) Miniantikörpers 198AB-Zip#102
in der Anwesenheit von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle
verwendeten wir 4,8 pM FVIII, während
ein nicht zur Sache gehöriger
Miniantikörper
(8860-Zip#1.2) und reiner Reaktionspuffer (IZ) als Negativkontrollen
dienten.
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Beispiel 18: FVIII ähnliche Aktivität, welche
Anti-FIXa/FIX-Antikörper
scFv-Fragmente aufweisen
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Das
Einzelketten-Fv-Fragment von Antikörper 198/B1 (Subklon AB2),
sowie das scFv-Fragment von Antikörper #8860 wurden unter Verwendung
des pMycHis6-Vektorsystems
exprimiert. Der Vektor pMycHis6 (32 & 33)
wurde durch Spal ten des Vektors pCOCK (Engelhardt et al., 1994,
Biotechniques, 17: 44-46) mit NotI und EcoRI und durch Einfügen der
folgenden Oligonukleotide konstruiert: mychis6-co: 5' ggccgcagaacaaaaactcatctcagaagaggatctgaatggggcggcacatcaccatcaccatcactaataag
3' (SEQ. ID. NR.
79) und mycchis-ic: 5' aattcttattagtgatggtgatggtgatgtgccgccccattcagatcctcttctgagatgagtttttgttctgc
3' (SEQ. ID. NR.
80).
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32 zeigt eine schematische Darstellung des Plasmids
pMycHis6. Die c-myc-Tag-Sequenz
wird verwendet, um das scFv-Fragment in einer ELISA oder einer Western
Blot Analyse nachzuweisen (Evan et al., Mol. Cell. Biol., 1985,
5(12), S. 3610-6). Die His6-Tag-Sequenz wurde eingeschlossen, um
die Aufreinigung der scFv-Fragmente durch eine Metallionenchromatographie
zu erleichtern (Hochuli et al., 1998, Biotechnology, 6: 1321-1325).
Das Plasmid enthält
den Promotor des lacZ-Gens (PlacZ), die PelB-Leader-Sequenz (siehe Legende 26), einen E. coli Replikationsursprung
(colE1ori) und einen M13 Phagen Replikationsursprung (M13ori). Um
eine spezifische Selektion zu erlauben, trägt das Plasmid auch das Gen
für das
Enzym β-Lactamase
(AmpR), was eine Resistenz gegen das Antibiotikum Ampicillin vermittelt.
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Das
Gen des 198/B1 (Klon AB2)-scFv wurde aus Plasmid pDAP2-198AB2#100
(Beispiel 16) durch Spaltung mit SfiI und NotI wiederhergestellt
und in einen mit SfiI/NotI gespaltenen pMycHis6 eingefügt. Das sich
ergebende Plasmid wurde als pMycHis-198AB2#102 bezeichnet. 34 zeigt die Nukleotid- und Aminosäuresequenz
von 198AB2-scFv (verbunden mit dem c-myc-Tag und dem His6-Tag):
Der sich ergebende OLR des Expressionsvektors wird pMycHis6-198AB2#102
genannt. Der Vektor pMycHis6 wurde durch Spalten des Vektors pCOCK
(Engelhardt O. et al., BioTechniques 17, 44-46, 1994) mit NotI-EcoRI
und Einfügen
der folgenden gebundenen Oligonukleotide konstruiert: (5'-GGCCGCAGAACAAAAACTCATCTCAGAAGAGGATCTGAATGGGGCGGCACATCACCATCACCATCACTAATAAG-3' (SEQ. ID. NR. 103)
und 5'-TTATTAGTGATGGTGATGGTGATGTGCCGCCGCCCCATTCAGATCCTCTTCTGAGATGAGTTTTTGTTCTGC-3' (SEQ. ID. NR. 104)).
Der sich ergebende Vektor, pMycHis6 genant, wurde mit SfiI-NotI
gespalten, und das Gen des scFv-198AB2 wurde aus Vektor pDAP2-198AB2#100
in diesen Vektor umgelagert.
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In
Analogie zu dem 198AB2-Konstrukt wurde das #8860-scFv-Fragment aus
einem Plasmid, welches als pDAP2-8860scFv Klon 11 bezeichnet wurde,
kloniert. Das reine scFv-Protein von #8860 wurde als 8860-M/H#4c
bezeichnet (Plasmid p8860-M/H#4c, 35).
Die scFv-Proteine wurden in E. coli exprimiert und aus Bakterienüberständen auf
Protein L Säulen
affinitätsaufgereinigt
(siehe Beispiel 17). Die endgültigen
MycHis-198AB2#102 und 8860-M/H#4c Präparationen wurden gegen 50
mM Imidazol, 100 mM NaCl, pH-Wert 7,4, dialysiert und in einem wie
oben beschriebenen chromogenen FVIII-Assay analysiert (36).
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Wie
in 36 gesehen werden kann, führte das scFv-Konstrukt MycHis-198AB2#102 zu einer
wesentlichen FXa-Erzeugung, während
die Negativkontrollen 8860-M/H#4c und reiner Reaktionspuffer (IZ)
dies nicht taten.
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36 zeigt die chromogene FVIII ähnliche Aktivität des 198/B1
(Subklon AB2) scFv-Fragments (MycHis-198AB2#102) in der Anwesenheit
von 2,3 nM menschlichem FIXa. Als eine Positivkontrolle verwendeten wir
4,8 pM FVIII, während
ein nicht zur Sache gehöriges
scFv (8860-M/H#4c) und reiner Reaktionspuffer (IZ) als Negativkontrollen
dienten.
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