-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Gebiet der Erfindung
-
Diese
Erfindung betrifft allgemein die Verwendung von Enzymen, die am
lysosomalen Targeting-Weg beteiligt sind, und besonders isolierte
und gereinigte GlcNAc-Phosphotransferase und isolierte und gereinigte Phosphodiester-α-GlcNAcase
zur Herstellung hoch phosphorylierter lysosomaler Enzyme, die zur
Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten nützlich sind.
-
Beschreibung des Stands der
Technik
-
Lysosomen und lysosomale Speicherkrankheiten
-
Lysosomen
sind Organellen in eukaryotischen Zellen, die beim Abbau von Makromolekülen in Bestandteile
funktionieren, die in biosynthetischen Stoffwechselwegen wiederverwendet
oder von der Zelle als Abfall ausgeschieden werden können. Normalerweise
werden diese Makromoleküle
durch Enzyme, die als lysosomale Enzyme oder lysosomale Hydrolasen
bekannt sind, abgebaut. Wenn jedoch ein lysosomales Enzym nicht
im Lysosom vorliegt oder nicht richtig funktioniert, sammelt sich
das für
das Enzym spezifische makromolekulare Substrat im Lysosm als "Speichermaterial" an, was eine Vielfalt
von Krankheiten, die gemeinsam als lysosomale Speicherkrankheiten
bekannt sind, verursacht.
-
Lysosomale
Speicherkrankheiten können
jedes Jahr chronische Krankheit und Tod bei Hunderten von Individuen
verursachen. Es gibt ungefähr
50 bekannte lysosomale Speicherkrankheiten, z. B. die Pompe-Krankheit,
das Hurler-Syndrom, Morbus Fabry, das Maroteaux-Lamy-Syndrom (Mucopolysaccharidose
VI), das Morquio-Syndrom
(Mucopolysaccharidose IV), die Hunter-Krankheit (Mucopolysaccharidose
II), die Farber-Krankheit, saure Lipase-Mangel, das Krabbe-Syndrom,
das Sly-Syndrom (Mucopolysaccharidose VII). Bei jeder dieser Krankheiten
sind die Lysosomen unfähig,
eine spezifische Verbindung oder Gruppe von Verbindungen abzubauen,
weil das Enzym, das eine spezifische Abbaureaktion katalysiert,
dem Lysosom fehlt, in niedrigen Konzentrationen im Lysosom vorliegt
oder in ausreichenden Konzentrationen im Lysosom vorliegt, aber
nicht richtig funktioniert.
-
Lysosomale
Speicherkrankheiten sind ausführlich
untersucht worden und die für
bestimmte Krankheiten verantwortlichen Enzyme (oder deren Mangel)
sind identifiziert worden. Die meisten Krankheiten werden durch
einen Mangel des entsprechenden Enzyms im Lysosom verursacht, oft
auf Grund von Mutationen oder Deletionen im Strukturgen für das Enzym.
Bei manchen lysosomalen Speicherkrankheiten, z. B. der I-Zellen Krankheit
und der Pseudo-Hurler Polydystrophie, wird der Enzymmangel durch
die Unfähigkeit
der Zelle verursacht, die Enzyme auf das Lysosom zu zielen und dorthin
zu transportieren.
-
Lysosomale
Speicherkrankheiten sind ausführlich
untersucht worden und die für
bestimmte Krankheiten verantwortlichen Enzyme (oder deren Mangel)
sind identifiziert worden (Scriver, Beaudet, Sly und Vale, Hrsg.,
The Metabolic Basis of Inherited Disease, 6. Auflage, 1989, Lysosomal
Enzymes, Teil 11, Kapitel 61–72, S.
1565–1839).
Innerhalb von jeder Krankheit kann der Schweregrad und das Alter,
in dem sich die Krankheit zeigt, eine Funktion der Menge an restlichem
lysosomalem Enzym sein, die in dem Patienten existiert.
-
Lysosomaler Targeting-Weg
-
Die
lysosomalen Targeting-Wege sind ausführlich untersucht worden, und
der Vorgang, durch den lysosomale Enzyme synthetisiert und zum Lysosom
transportiert werden, ist gut beschrieben worden. Kornfeld, S. (1986) "Trafficking of lysosomal
enzymes in normal and disease states." Journal of Clinical Investigation 77: 1–6 und Kornfeld,
S. (1990) "Lysosomal
enzyme targeting." Biochem.
Soc. Trans. 18: 367–374.
Allgemein werden lysosomale Enzyme zusammen mit sekretorischen Glycoproteinen
durch membrangebundene Polysomen im rauen endoplasmatischen Retikulum
("RER") synthetisiert.
Im RER erhalten lysosomale Enzyme N-gebundene Oligosaccharide durch Übertragung
eines vorgebildeten Oligosaccharids im Ganzen von Dolicholphosphat,
das 2-N-Acetylglucosamin, 9-Mannose und 3-Glucose enthält. Glycosylierte
lysosomale Enzyme werden dann zusammen mit sekretorischen Proteinen
zum Golgi-Apparat transportiert. Im cis-Golgi oder intermediären Kompartiment
werden lysosomale Enzyme durch die Übertragung von GlcNAc-Phosphat
auf spezifische Mannosen spezifisch und einzigartig modifiziert.
In einem zweiten Schritt wird das GlcNAc entfernt, wodurch die Targeting-Determinante
Mannose-6-phosphat ("M6P") freigelegt wird.
Die lysosomalen Enzyme mit dem freigelegten M6P binden an M6P-Rezeptoren
im trans-Golgi und werden zum Endosom und dann zum Lysosom transportiert.
Im Lysosom werden die Phosphate schnell durch lysosomale Phosphatasen
entfernt und die Mannosen werden durch lysosomale Mannosidasen entfernt
(Einstein, R. und Gabel, C. A. (1991) "Cell-and ligand-specific dephosphorylation
of acid hydrolases: evidence that the mannose 6-phosphate is controlled by compartmentalization." Journal of Cell
Biology 112: 81–94).
-
Die
Synthese lysosomaler Enzyme mit freigelegtem M6P wird durch zwei
unterschiedliche Enzyme katalysiert, die beide unentbehrlich sind,
wenn die Synthese stattfinden soll. Das erste Enzym ist UDP-N-Acetylglucosamin:
lysosomales Enzym N-Acetylglucosamin-1-phosphotransferase ("GlcNAc-Phosphotransferase") (E.C. 2.7.8.17).
GlcNAc-Phosphotransferase katalysiert die Übertragung von N-Acetylglucosamin-1-phosphat aus UDP-GlcNAc
auf die Position 6 von α-1,2-verknüpften Mannosen
auf dem lysosomalen Enzym. Die Erkennung und Hinzufügung von
N-Acetylglucosamin-1-phosphat auf lysosomale Hydrolasen durch GlcNAc-Phosphotransferase
ist der entscheidende und bestimmende Schritt beim lysosomalen Targeting.
Der zweite Schritt wird durch N-Acetylglucosamin-1-phosphodiester-α-N-acetylglucosaminidase
("Phosphodiester-α-GlcNAcase") (E.C. 3.1.4.45)
katalysiert. Phosphodiester-α-GlcNAcase
katalysiert die Entfernung von N-Acetylglucosamin aus dem mit GlcNAc-Phosphat
modifizierten lysosomalen Enzym, um ein terminales M6P auf dem lysosomalen
Enzym zu erzeugen. Vorläufige
Untersuchungen dieser Enzyme sind durchgeführt worden. Bao et al., in
The Journal of Biological Chemistry, Bd. 271, Nummer 49, Ausgabe
vom 6. Dezember 1996, S. 31437–31445,
betrifft ein Verfahren zur Reinigung von UDP-N-Acetylglucosamin:
lysosomales Enzym N-Acetylglucosamin-1-phosphotransferase aus dem
Rind und schlägt
eine hypothetische Untereinheitenstruktur für das Protein vor. Bao et al.,
in The Journal of Biological Chemistry, Bd. 271, Nummer 49, Ausgabe
vom 6. Dezember 1996, S. 31446–31451,
betrifft die enzymatische Charakterisierung und Identifizierung
der katalytischen Untereinheit für
UDP-N-Acetylglucosamin: lysosomales Enzym N-Acetylglucosamin-1-phosphotransferase
aus dem Rind. Kornfeld et al., in The Journal of Biological Chemistry,
Bd. 273, Nummer 36, Ausgabe vom 4. September 1998, S. 23203–23210,
betrifft die Reinigung und multimere Struktur von N-Acetylglucosamin-1-phosphodiester-α-N-acetylglucosaminidase
aus dem Rind. Die zum Isolieren dieser Proteine erforderlichen dem
Eigentümer
gehörenden
Antikörper
sind jedoch anderen nicht verfügbar
gemacht worden und die in diesen vorläufigen Untersuchungen verwendeten
Proteinsequenzen für
die Enzyme sind nicht offenbart worden.
-
Obwohl
der lysosomale Targeting-Weg bekannt ist und die an dem Weg beteiligten,
natürlich
vorkommenden Enzyme partiell untersucht worden sind, sind die zum
Hinzufügen
von M6P im lysosomalen Targeting-Weg verantwortlichen Enzyme schwer
zu isolieren und zu reinigen und sind schlecht verstanden. Ein besseres
Verständnis
der Enzyme des lysosomalen Targeting-Weges und der molekularen Grundlage
für ihre
Wirkung wird benötigt,
um bei der Entwicklung wirksamer Techniken zur Nutzung dieser Enzyme
bei Verfahren zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten, insbesondere
auf dem Gebiet der gezielten Enzymersatztherapie, zu helfen.
-
Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten
-
Durch
das Fehlen von Enzymen verursachte lysosomale Speicherkrankheiten
können
theoretisch unter Verwendung einer Enzymersatztherapie, d. h. durch
Verabreichen isolierter und gereinigter Enyzme an den Patienten,
um die Krankheit zu behandeln, behandelt werden. Um wirksam zu sein,
muss das verabreichte lysosomale Enzym jedoch von der Zelle aufgenommen
und zum Lysosom transportiert werden. Natürlich vorkommende Enzyme und
ihre rekombinanten Äquivalente
sind jedoch von beschränktem
Wert bei der Enzymersatztherapie gewesen, weil die gereinigten oder
rekombinanten lysosomalen Enzyme keine adäquaten Mengen von freigelegtem
M6P enthalten oder unerwünschte
Oligosaccharide enthalten, die ihre Zerstörung vermitteln. Ohne ausreichendes
M6P kann das verabreichte lysosomale Enzym nicht effizient an M6P-Rezeptoren binden
und zu den Lysosomen transportiert werden. Zum Beispiel enthält aus der
Plazenta gereinigte menschliche saure α-Glucosidase Oligomannose-Oligosaccharide,
die nicht phosphoryliert sind (Mutsaers, J. H. G. M., Van Halbeek,
H., Vliegenthart, J. F. G., Tager, J. M., Reuser, A. J. J., Kroos,
M. und Galjaard, H. (1987). "Determination
of the structure of the carbohydrate chains of acid α-glucosidase
from human placenta." Biochimica
et Biophysica Acta 911: 244–251),
und diese Glycoform des Enzyms wird durch die Zellen nicht effizient
aufgenommen (Reuser, A. J., Kroos, M. A., Ponne, N. J., Wolterman,
R. A., Loonen, M. C., Busch, H. F., Visser, W. J. und Bolhuis, P.
A. (1984). "Uptake
and stability of human and bovine acid alpha-glucosidase in cultured fibroblasts
and skeletal muscle cells from glycogenosis type II patients." Experimental Cell
Research 155: 178–189).
Als Ergebnis der Unfähigkeit,
lysosomale Enyzme mit den erwünschten
Oligosaccharidstrukturen zu reinigen oder zu synthetisieren, werden
diese Enzymherstellungen ineffizient auf betroffene Zeilen gezielt
und sind von beschränkter
Wirksamkeit bei der Behandlung dieser Krankheiten. Es existiert
deshalb ein Bedarf an Enzymen, die in Enzymersatz-Therapieverfahren
verwendet werden können,
besonders an hoch phosphorylierten Enzymen, die von der Zelle effizient
aufgenommen und zum Lysosom transportiert werden.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, biologisch
aktive GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
als isolierte und gereinigte Polypeptide zu verwenden.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur
Herstellung hoch phosphorylierter lysosomaler Enzyme, die zur Behandlung
lysosomaler Speicherkrankheiten nützlich sind, bereitzustellen.
-
Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hoch phosphorylierte
lysosomale Hydrolasen, die zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten
nützlich
sind, bereitzustellen.
-
Diese
und andere Aufgaben werden durch Gewinnen isolierter und gereinigter
biologisch aktiver GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
und Verwenden dieser Enzyme erreicht, um hoch phosphorylierte lysosomale
Hydrolasen herzustellen, die für
die Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten nützlich sind. Insbesondere werden
die Enzyme verwendet, um hoch phosphorylierte lysosomale Hydrolasen
herzustellen, die bei Enzymersatz-Therapieverfahren wirksam verwendet
werden können.
-
Lysosomale
Hydrolasen mit mannosereichen Strukturen werden mit GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
behandelt, was zur Produktion von Asparagin-verknüpften Oligosaccariden führt, die
mit Mannose-6-phosphat ("M6P") hoch modifiziert
sind. Die behandelte Hydrolase bindet an M6P-Rezeptoren auf der
Zellmembran und wird in die Zelle transportiert und an das Lysosom
abgegeben, wo sie ihre normale oder eine erwünschte Funktion ausüben kann.
-
Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden,
ausführlicheren Beschreibung
der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich
werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt
ein Modell der Untereinheitenstruktur der GlcNAc-Phosphotransferase.
Das Enzym ist ein Komplex aus sechs Polypeptiden. Die α- und β-Untereinheiten
sind das Produkt eines einzigen Gens. Nach der Translation werden
die α- und β-Untereinheiten durch
proteolytische Spaltung zwischen Lys929 und
Asp930 getrennt. Die α-Untereinheit ist ein Membranglycoprotein
des Typs II mit einer einzelnen aminoterminalen membranumspannenden
Domäne.
Die β-Untereinheit
ist ein membranumspannendes Glycoprotein des Typs I mit einer einzelnen
carboxylterminalen membranumspannenden Domäne. Die γ-Untereinheit ist das Produkt eines
zweiten Gens. Die γ-Untereinheit ist
ein lösliches
Protein mit einem abgespaltenen Signalpeptid. Die α-, β- und γ-Untereinheiten
sind alle eng miteinander assoziiert.
-
2 zeigt
ein Modell der Untereinheitenstruktur der Phosphodiester-α-GlcNAcase. Das Enzym
ist ein Tetramer, das aus vier identischen Untereinheiten besteht,
die als zwei nicht kovalent assoziierte Dimere angeordnet sind,
die selbst Disulfid-verknüpft
sind. Die einzelne Untereinheit ist ein Membranprotein des Typs I,
das ein Signalpeptid, eine pro-Region, die im reifen Enzym nicht
vorliegt, und eine einzelne carboxylterminale, membranumspannende
Domäne
enthält.
-
3 zeigt
ein Diagramm der Expression von rekombinantem Glycoprotein in CHO-Zellen.
In überexprimierenden
CHO-Zellen wird das rh-GAA auf den Wegen 1 und 2 verarbeitet, abhängig davon,
ob durch GlcNAc-Phosphotransferase (GnPT) auf das Enyzm eingewirkt
wird oder nicht. Die sezernierte GAA enthält vorwiegend sialylierte Glykane
des Komplex-Typs mit zwei Antennen und ist kein Substrat für GlcNAc-Phosphotransferase.
In Anwesenheit der α-1,2-Mannosidase-Inhibitoren
1-Desoxymannojirimycin oder Kifunensin ist die Umwandlung von MAN9-
in MALA5-Strukturen blockiert, was zur Sekretion von GAA-tragenden MAN7-9-Stukturen
führt,
die mit GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
(UCE) modifiziert werden können,
wobei phosphorylierte Spezies erzeugt werden (Weg 3).
-
4 zeigt
eine transiente Expressionsanalyse verschiedener Plasmidkonstrukte
der α/β- und γ-Untereinheiten
menschlicher GlcNAc-Phosphotransferase. Plasmide, welche die α/β- und/oder
die γ-Untereinheiten
enthielten, wurden in 293T-Zellen
transfiziert, das exprimierte Protein wurde 23, 44,5 und 70 Stunden
nach der Transfektion aus der Kultur gereinigt und relative Expressionsmengen
wurden durch Messen der Phosphotransferase-Aktivität unter
Verwendung von Methyl-α-D-mannosid
und [β-32P]-UDP-GlcNAc als Substrate abeschätzt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Der
Begriff "GlcNAc-Phosphotransferase", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet Enzyme, die fähig sind,
die Übertragung
von N-Acetylglucosamin-1-phosphat von UDP-GlcNAc auf die Position
6' von α-1,2-verknüpften Mannosen
auf lysosomalen Enzymen zu katalysieren.
-
Der
Begriff "Phosphodiester-α-GlcNAcase", wie er hierin verwendet
wird, bezeichnet Enzyme, die fähig
sind, die Entfernung von N-Acetylglucosamin aus mit GlcNAc-Phosphatmannosediester
modifizierten Enzymen zu katalysieren, um terminales M6P zu erzeugen.
-
Die
Begriffe "GlcNAc-Phosphotransferase" und "Phosphodiester-α-GlcNAcase", wie sie hierin
verwendet werden, bezeichnen Enzyme, die von jeder beliebigen eukaryotischen
Art, besonders Säugerarten,
wie zum Beispiel Rinder-, Schweine-, Mäuse-, Pferde- und menschlichen
Arten, und aus jeder beliebigen Quelle, ob natürlich, synthetisch, halbsynthetisch
oder rekombinant, erhalten werden. Die Begriffe umfassen membrangebundene
Enzyme und lösliche
oder verkürzte
Enzyme mit weniger als der vollständigen Aminosäuresequenz
und biologisch aktive Varianten und Genprodukte.
-
Der
Begriff "natürlich vorkommend", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet ein aus tierischem Gewebe oder Zellen isoliertes
und gereinigtes endogenes oder exogenes Protein.
-
Der
Begriff "isoliert
und gereinigt",
wie er hierin verwendet wird, bedeutet ein Protein, das im Wesentlichen
frei von einer Verbindung mit anderen Proteinen oder Polypeptiden
ist, z. B. als ein natürlich
vorkommendes Protein, das von zellullären und anderen Verunreinigungen
durch die Verwendung von Antikörpern oder
anderen Verfahren getrennt worden ist, oder als ein Reinigungsprodukt
einer rekombinanten Wirtszellkultur.
-
Der
Begriff "biologisch
aktiv", wie er hierin
verwendet wird, bedeutet ein Enzym oder Protein mit strukturellen,
regulatorischen oder biochemischen Funktionen eines natürlich vorkommenden
Moleküls.
-
Der
Begriff "Nucleotidsequenz", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet ein Polynucleotidmolekül in Form eines getrennten
Fragments oder als Komponente eines größeren Nucleinsäurekonstrukts,
das aus DNA oder RNA abgeleitet worden ist, die mindestens einmal
in im Wesentlichen reiner Form (d. h. frei von kontaminierenden
endogenen Materialien) und in einer Menge oder Konzentration isoliert
wurde, die eine Identifikation, Manipulation und Gewinnung ihrer
Nucleotidsequenz-Bestandteile durch biochemische Standardverfahren ermöglicht.
Derartige Sequenzen werden vorzugsweise in Form eines offenen Leserahmens
bereitgestellt, der nicht durch interne nicht translatierte Sequenzen
oder Introns unterbrochen ist, die normalerweise in eukaryotischen
Genen vorliegen. Sequenzen nicht translatierter DNA können 5' oder 3' von einem offenen
Leserahmen vorliegen, wo diese eine Manipulation oder Expression
der kodierenden Region nicht stören.
-
Der
Begriff "Nucleinsäuremolekül", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet RNA oder DNA, einschließlich cDNA, einzel- oder doppelsträngiger und
linearer oder kovalent geschlossener Moleküle. Bei einem Nucleinsäuremolekül kann es
sich auch um genomische DNA handeln, die dem ganzen Gen oder einem
wesentlichen Teil davon bis zu Fragmenten und Derivaten davon entspricht.
Die Nucleotidsequenz kann der natürlich vorkommenden Nucleotidsequenz
entsprechen oder kann einzelne oder mehrfache Nucleotidsubstitutionen, -deletionen
und/oder -additionen, einschließlich
von Fragmenten davon, enthalten. Alle derartigen Variationen des
Nucleinsäuremoleküls behalten
die Fähigkeit
bei, ein biologisch aktives Enzym zu kodieren, wenn sie in dem entsprechenden
Wirt exprimiert werden, oder ein enzymatisch aktives Fragment davon.
Das erfindungsgemäße Nucleinsäuremolekül kann nur
die ein Enzym kodierende Nucleotidsequenz umfassen oder kann Teil eines
größeren Nucleinsäuremoleküls sein,
das sich bis zu dem Gen für
das Enzym erstreckt. Die nicht das Enzym kodierenden Sequenzen in
einem größeren Nucleinsäuremolekül können Vektor-,
Promotor-, Terminator-, Enhancer-, Replikations-, Signalsequenzen
oder nicht kodierende Regionen des Gens einschließen.
-
Der
Begriff "Variante", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet ein Polypeptid, das im Wesentlichen zu einem natürlich vorkommenden
Protein homolog ist, das aber wegen einer oder mehreren Deletionen,
Insertionen, Derivatisierungen oder Substitutionen eine andere Aminosäuresequenz
als das natürlich
vorkommende Protein (menschliche, Rinder-, Schafs-, Schweine-, Mäuse-, Pferde-
oder andere eukaryotische Arten) aufweist. Die variante Aminosäuresequenz
ist vorzugsweise zu mindestens 50% mit einer natürlich vorkommenden Aminosäuresequenz
identisch, ist aber am stärksten
bevorzugt zu mindestens 70% identisch. Varianten können konservativ
substituierte Sequenzen umfassen, bei denen ein gegebener Aminosäurerest
durch einen Rest mit ähnlichen
physikochemischen Kennzeichen ersetzt wird. Konservative Substitutionen
sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt und schließen die Substitution eines
aliphatischen Restes für
einen anderen, wie zum Beispiel Ile, Val, Leu oder Ala füreinander,
oder Substitutionen eines polaren Restes für einen anderen, wie zum Beispiel
unter Lys und Arg; Glu und Asp; oder Gln und Asn, ein. Herkömmliche
Verfahren und Methoden können
zum Herstellen und Verwenden derartiger Varianten verwendet werden.
Andere derartige konservative Substitutionen, wie zum Beispiel Substitutionen
gesamter Regionen mit ähnlichen
Hydrophobizitätskennzeichen,
sind wohlbekannt. Natürlich
vorkommende Varianten werden auch durch die vorliegende Erfindung
umfasst. Beispiele für
derartige Varianten sind Enzyme, die sich aus alternativen mRNA-Spleißereignissen
oder aus einer proteolytischen Spaltung des Enzyms ergeben, welche
das Enzym biologisch aktiv und fähig
lassen, seine katalytischen Funktionen auszuüben. Alternatives Spleißen von
mRNA kann ein verkürztes,
aber biologisch aktives Protein, wie zum Beispiel eine natürlich vorkommende
lösliche
Form des Proteins, ergeben. Die einer Proteolyse zuzuordnenden Variationen
schließen
Unterschiede in den N- oder C-Termini nach einer Expression in unterschiedlichen
Arten von Wirtszellen auf Grund einer proteolytischen Entfernung
von einer oder mehreren terminalen Aminosäuren aus dem Protein ein.
-
Der
Begriff "im Wesentlichen
gleich", wie er
hierin verwendet wird, bedeutet Nucleinsäure- oder Aminosäuresequenzen
mit Sequenzvariationen, welche die Beschaffenheit des Proteins,
d. h. die Struktur und/oder biologische Aktivität des Proteins, nicht grundlegend
beeinflussen. Mit besonderem Bezug auf Nucleinsäuresequenzen soll der Begriff "im Wesentlichen gleich" die kodierende Region
und konservierte Sequenzen bezeichnen, welche die Expression beherrschen,
und bezeichnet in erster Linie degenerierte Codons, welche die gleiche
Aminosäure
kodieren, oder alternative Codons, welche konservative Ersatz-Aminosäuren im kodierten
Polypeptid kodieren. Mit Bezug auf Aminosäuresequenzen bezeichnet der
Begriff "im Wesentlichen gleich" allgemein konservative
Substitutionen und/oder Variationen in Regionen des Polypeptids,
die an der Bestimmung von Struktur oder Funktion nicht beteiligt
sind.
-
Der
Begriff "Prozentsatz
der Identität", wie er hierin verwendet
wird, bedeutet Vergleiche zwischen Aminosäuresequenzen, wie sie in dem
von der University of Wisconsin erhältlichen Sequenzanalyseprogramm UWGCG
definiert werden (Devereaux et al., Nucl. Acids Res. 12: 387–397 (1984)).
-
Der
Begriff "hoch phosphorylierte
lysosomale Hydrolase",
wie er hierin verwendet wird, bedeutet einen Phosphorylierungsspiegel
an einer gereinigten lysosomalen Hydrolase, der nicht nur durch
Isolieren der Hydrolase aus einer natürlich Quelle und ohne anschließende Behandlung
mit der GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase erhalten
werden könnte.
Insbesondere bedeutet "hoch
phosphorylierte lysosomale Hydrolase" eine lysosomale Hydrolase, die von
etwa 6% bis etwas 100% bis-phosphorylierte
Oligosaccharide enthält.
-
Diese
Erfindung ist nicht auf die bestimmte Methodik, bestimmten Protokolle,
Zelllinien, Vektoren und Reagenzien, die beschrieben werden, beschränkt, weil
diese variieren können.
Ferner dient die hierin verwendete Terminologie nur dem Zweck, bestimmte
Ausführungsformen
zu beschreiben, und soll den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht
beschränken.
Wie hierin und in den angehängten
Ansprüchen
verwendet, schließt
die Singularform "ein", "eine", "einer", und "der", "die", "das" den Bezug auf den
Plural ein, sofern der Zusammenhang nicht klar das Gegenteil vorschreibt,
z. B. schließt
der Bezug auf "eine
Wirtszelle" eine
Vielzahl derartiger Wirtszellen ein.
-
Wegen
der Degeneriertheit des genetischen Codes kann eine Vielfalt von
Nucleo tidsequenzen hergestellt werden, die GlcNAc-Phosphotransferase,
Phosphodiester-α-GlcNAcase oder andere
hierin genannte Sequenzen kodieren. Manche dieser Sequenzen werden
hoch homolog und andere werden minimal homolog zu der Nucleotidsequenz
irgendeines bekannten und natürlich
vorkommenden Gens sein. Die vorliegende Erfindung zieht jede einzelne
mögliche
Nucleotidsequenzvariation in Betracht, die durch Auswählen von
Kombinationen beruhend auf möglicher
Kodonwahl gemacht werden könnte.
Diese Kombinationen werden in Übereinstimmung
mit dem genetischen Dreier- Standardcode
gemacht, wie er auf die Nucleotidsequenz von natürlich vorkommender GlcNAc-Phosphotransferase
oder Phosphodiester-α-GlcNAcase
angewandt wird, und alle derartigen Variationen werden als spezifisch
offenbart angesehen.
-
Sofern
nicht anders definiert, haben alle technischen und wissenschaftlichen
Begriffe und alle hierin verwendeten Akronyme die gleichen Bedeutungen,
wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung
verstanden werden. Obwohl alle Verfahren und Materialien, die den
hierin beschriebenen ähnlich
oder äquivalent
sind, bei der Ausübung
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, werden die bevorzugten
Verfahren, Vorrichtungen und Materialien hierin beschrieben.
-
Alle
hierin erwähnten
Patente und Veröffentlichungen
werden hierin in dem durch das Gesetz erlaubten Ausmaß zum Zwecke
der Beschreibung und Offenbarung der Proteine, Enzyme, Vektoren,
Wirtszellen und Methodiken, über
die darin berichtetet wird und die mit der vorliegenden Erfindung
verwendet werden könnten, durch
Bezugnahme aufgenommen. Nichts hierin soll jedoch als Zugeständnis ausgelegt
werden, dass die Erfindung kein Anrecht darauf hat, einer derartigen
Offenbarung aufgrund der früheren
Erfindung vorauszugehen.
-
Die Erfindung
-
GlcNAc-Phosphotransferase
-
In
einer Ausführungsform
werden isolierte und gereinigte biologisch aktive GlcNAc-Phosphotransferase,
Nucleinsäuremoleküle, die
GlcNAc-Phosphotransferase und ihre Untereinheiten kodieren, Expressionsvektoren
mit einer DNA, die GlcNAc-Phosphotransferase
kodiert, Wirtszellen, die mit Expressionsvektoren mit DNA, die GlcNAc-Phosphotransferase
kodiert, transfiziert oder transformiert worden sind, Verfahren
zum Herstellen rekombinanter GlcNAc-Phosphotransferase durch Züchten von
Wirtszellen, die mit Expressionsvektoren mit DNA, die GlcNAc-Phosphotransferase
kodiert, transfiziert oder transformiert worden sind, isolierte
und gereinigte rekombinante GlcNAc-Phosphotransferase offenbart.
Die vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum Verwenden von GlcNAc-Phosphotransferase
zur Herstellung hoch phosphorylierter lysosomaler Enzyme bereit,
die zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten nützlich sind.
-
Um
erfindungsgemäße isolierte
und gereinigte GlcNAc-Phosphotransferase und ihre Untereinheiten und
die das Enzym kodierenden Nucleinsäuremoleküle zu erhalten, wurde GlcNAc-Phosphotransferase
aus dem Rind folgendermaßen
erhalten und analysiert. Splenozyten aus Mäusen, die mit einer partiell
gereinigten Herstellung von GlcNAc-Phosphotransferase aus dem Rind
immunisiert worden waren, wurden mit Myelomzellen fusioniert, um
eine Gruppe von Hybridomen zu erzeugen. Hybridome, die für GlcNAc-Phosphotransferase
spezifische monoklonale Antikörper
sezernierten, wurden durch einen Immunocapture-Assay identifiziert. Bei
diesem Assay wurden Antikörper,
die GlcNAc-Phosphotransferase aus einer rohen Quelle einfangen konnten,
durch die Analyse von Immunpräzipitaten
mit einem spezifischen enzymatischen Assay für GlcNAc-Phosphotransferase
identifiziert. Hybridome wurden zweimal subkloniert, Antikörper wurden
in Ascites-Kultur hergestellt, an einen festen Träger gekoppelt
und auf Immunaffinitätschromatographie
hin getestet. Es wurde festgestellt, dass Emphaze mit dem monoklonale
Antikörper
PT18 eine Reinigung von GlcNAc-Phosphotransferase zur Homogenität in einem
einzigen Schritt ermöglichte.
Bao, et al., The Journal of Biological Chemistry, Bd. 271, Nummer
49, Ausgabe vom 6. Dezember 1996, S. 31437–31445, betrifft ein Verfahren
zur Reinigung von UDP-N-Acetylglucosamin: lysosomales Enzym N-Acetylglucosamin-1-phosphotransferase
aus dem Rind und schlägt
eine hypothetische Untereinheitenstruktur für das Protein vor. Bao, et
al., The Journal of Biological Chemistry, Bd. 271, Nummer 49, Ausgabe
vom 6. Dezember 1996, S. 31446–31451.
Unter Verwendung dieser Technik wurde das Enzym bei 29% Ausbeute
488.000-fach gereinigt. Die eluierte GlcNAc-Phosphotransferase hat
eine spezifische Aktivität
von > 106,
vorzugsweise > 5 × 106, stärker
bevorzugt > 12 × 106 pmol/h/mg und ist, beruhend auf silbergefärbter SDS-PAGE,
anscheinend ein homogenes Enzym mit mehreren Untereinheiten. Der
PT18 benannte monoklonale Antikörper
wurde zur Verwendung bei weiteren Experimenten ausgewählt. Ein
Hybridom, das den monoklonalen Antikörper PT18 sezerniert, wurde
am 29. August 2000 bei der American Type Culture Collection, 10801
University Blvd., Manassas, VA 20110, hinterlegt und ihm wurde die ATCC
Hinterlegungsnr. PTA 2432 zugewiesen.
-
Es
wurde bestimmt, dass GlcNAc-Phosphotransferase ein Komplex aus sechs
Polypeptiden mit der Untereinheitenstruktur α2β2γ2 ist. 1 zeigt
ein Modell der Untereinheitenstruktur, das aus einer quantitativen
Aminosäuresequenzierung,
einer Immunpräzipitation
mit untereinheitenspezifischen monoklonalen Antikörpern, einer
SDS-PAGE und cDNA-Sequenzen erhalten wurde. Die Beweismittel für das Modell
werden nachstehend zusammengefasst. Die durch Gelfiltration geschätzte Molekülmasse des
Komplexes beträgt 570.000
Dalton. Die 166.000 Dalton große α-Untereinheit
wird als ein Disulfid-verknüpftes
Homodimer gefunden. Ähnlich
wird die 51.000 Dalton große γ-Untereinheit
als ein Disulfid-verknüpftes
Homodimer gefunden. Weil sowohl die α- als auch die γ-Untereinheiten
in Disulfid-verknüpften
Homodimeren gefunden werden, muss jedes Molekül mindestens ein α- und ein γ-Homodimer
enthalten. Obwohl die 56.000 Dalton große β-Untereinheit nicht in einem
Disulfid-verknüpften
Homodimer gefunden wird, legen zwei unabhängige Beweislinien stark nahe,
dass jeder Komplex auch zwei β-Untereinheiten
enthält.
Erstens demonstriert eine quantitative aminoterminale Sequenzierung
ein molares Verhältnis
von 1:1 zwischen den β-
und γ-Untereinheiten.
Zweitens, da die α-
und β-Untereinheiten
durch eine einzige cDNA kodiert und durch proteolytisches Prozessieren geteilt
werden, werden zwei β-Untereinheit
für jedes α-Untereinheitendimer
produziert. Die vorhergesagte Masse des Komplexes, beruhend auf
der Zusammensetzung α2β2γ2 beträgt
546.000 Dalton (2 × 166.000
+ 2 × 56.000
+ 2 × 51.000),
in ausgezeichneter Übereinstimmung
mit der durch Gelfiltration geschätzten Masse.
-
GlcNAc-Phosphotransferase
wurde unter Verwendung eines Assays für die Übertragung von GlcNAc-1-Phosphat
auf den synthetischen Akzeptor α-Methylmannosid
gereinigt. Die natürlichen
Akzeptoren für
die GlcNAc-Phosphotransferase sind jedoch die mannosereichen Oligosaccharide
lysosomaler Hydrolasen. Um die Fähigkeit
der gereinigten GlcNAc-Phosphotransferase, Glycoproteine als Akzeptoren
zu benutzen, auszuwerten, wurde die Übertragung von GlcNAc-1-P auf
die lysosomalen Enzyme Uteroferrin und Cathepsin D, das nicht lysosomale
Glycoprotein RNAse B und die lysosomale Hydrolase β-Glucocerebrosidase (die
durch einen von M6P unabhängigen
Weg transportiert wird) untersucht. Sowohl Uteroferrin als auch
Cathepsin D werden von gereinigter GlcNAc-Phosphotransferase mit
Km-Werten unterhalb von 20 μm wirksam als
Akzeptoren benutzt. Im Gegensatz dazu ist weder RNAse B noch β-Glucocerebrosidase
ein wirksamer Akzeptor.
-
Die
Unwirksamkeit von RNAse B, die ein einziges mannosereiches Oligosaccharid
enthält,
als Akzeptor ist speziell bemerkenswert, da die Km an der Löslichkeitsgrenze
des Proteins (bei 600 μm)
nicht erreicht wurde. Diese Daten demonstrieren deutlich, dass die
spezifische Phosphorylierung von lysosomalen Hydrolasen, die vorher
mit rohen Präparaten
beobachtet wurde (Waheed, Pohlmann A., R., et al. (1982). "Deficiency of UDP-N-acetylglucosamine:
lysosomal enzyme N-Acetylglucosamin-1-phosphotransferase in organs
of I-Cell patients." Biochemical
and Biophysical Research Communications 105 (3): 1052–10580),
eine Eigenschaft der GlcNAc-Phosphotransferase selbst ist.
-
Die α-Untereinheit
wurde als diejenige identifiziert, welche die Bindungsstelle für UDP-GlcNAc
enthält, da
diese Untereinheit mit [β-32P]-5-Azido-UDP-Glc spezifisch photoaffinitätsmarkiert
wurde.
-
Die
aminoterminalen und internen (tryptischen) Proteinsequenzdaten wurden
für jede
Untereinheit erhalten. Die N-terminale Sequenz wurde folgendermaßen von
jeder Untereinheit erhalten. Einzelne Untereinheiten der GlcNAc-Phosphotransferase
wurden durch Polyacrylamid-Gelelektrophorese in Anwesenheit von Natriumdodecylsulfat
vor und nach einer Reduktion der Disulfidbindungen getrennt. Die
Untereinheiten wurden dann durch Elektroblotting auf eine PVDF-Membran übertragen,
durch Coomassie-Blau-Färbung identifiziert, ausgeschnitten
und einer N-terminalen Sequenzierung unterworfen. Um eine interne
Sequenz zu erhalten, wurde die GlcNAc-Phosphotransferase denaturiert,
reduziert und alkyliert, und einzelne Untereinheiten wurden durch
Gelfiltrationschromatographie getrennt. Isolierte Untereinheiten
wurden dann mit Trypsin verdaut und die tryptischen Peptide durch
Reverse-Phase-HPLC fraktioniert. Peaks, die nur ein einziges Peptid
zu enthalten schienen wurden durch MALDI auf Reinheit hin analysiert
und einer N-terminalen Aminosäuresequenzierung
unterworfen.
-
Die
Aminosäuresequenz
für die
menschliche α-Untereinheit
wird in den Aminosäuren
1–928
der SEQ ID NO: 1 gezeigt; die menschliche β-Untereinheit in den Aminosäuren 1–328 der
SEQ ID NO: 2; und die menschliche γ-Untereinheit in den Aminosäuren 25–305 der
SEQ ID NO: 3. Die γ-Untereinheit
hat eine in den Aminosäuren
1–24 der
SEQ ID NO: 3 gezeigte Signalsequenz.
-
Ein
Vergleich mit den Datenbanken unter Verwendung der Blast-Algorithmen
demonstriert, dass diese Proteine nicht früher beschrieben worden sind,
obwohl einige EST-Sequenzen der entsprechenden cDNAs vorliegen.
-
Unter
Verwendung dieser Peptidsequenzen und einer Kombination aus Durch
mustern von Banken, RACE, PCR und Blast-Durchsuchen von Dateien
mit Expressed-Sequence-Tags
("EST") wurden die menschlichen
cDNAs voller Länge,
die jede Untereinheit kodieren, kloniert und sequenziert.
-
Die
Nucleotidsequenz für
die cDNA des Vorläufers
der menschlichen α/β-Untereinheiten
wird in den Nucleotiden 165–3932
der SEQ ID NO: 4 gezeigt; die Nucleotidsequenz für die α-Untereinheit wird in den Nucleotiden
165–2948
der SEQ ID NO: 4 gezeigt; die Nucleotidsequenz für die β-Untereinheit wird in den Nucleotiden
2949–3932
der SEQ ID NO: 4 gezeigt; und die Nucleotidsequenz für die γ-Untereinheit
wird in den Nucleotiden 96–941
der SEQ ID NO: 5 gezeigt. Die Nucleotidsequenz für das Signalpeptid der γ-Untereinheit
wird in den Nucleotiden 24–95
der SEQ ID NO: 5 gezeigt.
-
Für jede Untereinheit
sind eine N-terminale Peptidsequenz und zwei interne Peptidsequenzen
in der jeweiligen cDNA-Sequenz identifiziert worden. Obwohl die
Proteinsequenzdaten vom Rinderprotein stammen und die cDNA-Sequenzen
menschlich sind, sind die Sequenzen hoch homolog (Identitäten: α-Untereinheit 43/50; β-Untereinheit
64/64, γ-Untereinheit
30/32), was bestätigt,
dass die klonierten cDNAs die menschlichen Homologe der GlcNAc-Phosphotransferase-Untereinheiten
aus dem Rind darstellen. Es wurde gefunden, dass die α- und β-Untereinheiten
durch eine einzige cDNA kodiert werden, deren Gen auf Chromosom
12 liegt. Die γ-Untereinheit
ist das Produkt eines zweiten, auf Chromosom 16 lokalisierten Gens.
Das Vorläufergen
für die α/β-Untereinheit ist
kloniert und sequenziert worden. Das Gen umspannt ~80 kb und enthält 21 Exons.
Das Gen für
die γ-Untereinheit
ist auch in Daten identifiziert worden, die von einem Genomsequenzierungsprojekt berichtet
werden. Das Gen für
die γ-Untereinheit
ist in 11 Exons angeordnet, die 12 kb genomische DNA umspannen.
-
Unter
Verwendung der menschlichen cDNAs wurden die homologen Maus- cDNAs für die α-, β- und γ-Untereinheiten
unter Verwendung von Standardtechniken isoliert und sequenziert.
Die cDNA für
den Vorläufer
der α-β-Untereinheit
der Maus wird in SEQ ID NO: 16 gezeigt. Die abgeleitete Aminosäuresequenz
für die α-Untereinheit
der Maus wird in SEQ ID NO: 15 und für die β-Untereinheit in SEQ ID NO:
8 gezeigt.
-
Die
Maus-cDNA für
die γ-Untereinheit
wurde aus einer Bank aus Mausleber in λZap II unter Verwendung der
menschlichen cDNA für
die γ-Untereinheit
als Sonde isoliert. Die menschliche cDNA für die γ-Untereinheit wurde zufällig mit 32P-dCTP Hexamer-markiert und verwendet,
um eine cDNA-Bank aus Mausleber in λZap II durchzumustern. Die Sonde
hybridisierte an 3 von 500.000 durchgemusterten Plaques. Jeder wurde zur
Homogenität
subkloniert, das Insert ausgeschnitten, in pUC19 kloniert und unter
Verwendung von Standardverfahren, Sambrook. J., Fritsch E. F., et
al. (1989). Molecular Cloning. A Laborstory Manual. Cold Spring Harbor,
Cold Spring Harbor Laborstory Press, sequenziert. Die Sequenz der
cDNA für
die γ-Untereinheit
der Maus wird in SEQ ID NO: 10 gezeigt und die abgeleitete Aminosäuresequenz
für die γ-Untereinheit der
Maus wird in SEQ ID NO: 9 gezeigt.
-
Ein
Vergleich der abgeleiteten Aminosäuresequenzen der α-, β- und γ-Untereinheiten
von Mensch und Maus demonstriert, dass die Proteine mit einer Identität von etwa
80 Prozent hoch homolog sind.
-
Um
zu bestätigen,
dass diese Enzyme unter den Arten im Wesentlichen gleich waren,
wurde eine partielle homologe cDNA der Ratte für die α- und β-Untereinheiten unter Verwendung
von Standardtechniken isoliert und sequenziert. Die partielle cDNA
für die α- und β-Untereinheiten
der Ratte wird in SEQ ID NO: 12 gezeigt. Die abgeleitete Aminosäuresequenz,
die der cDNA entspricht, wird in SEQ ID NO: 11 gezeigt. Ferner wurde
eine partielle homologe cDNA von Drosophila für die α- und β-Untereinheiten unter Verwendung
von Standardtechniken isoliert und sequenziert. Die partielle cDNA
von Drosophila für
die α- und β-Untereinheiten wird
in SEQ ID NO: 17 gezeigt. Die der cDNA entsprechende abgeleitete
Aminosäuresequenz
wird in SEQ ID NO: 13 gezeigt. Vergleiche der abgeleiteten Aminosäuresequenzen
der partiellen α-
und β-Untereinheit
von Mensch, Ratte und Drosophila zeigen, dass die Proteine hoch
homolog sind.
-
Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
In
einer anderen Ausführungsform
werden isolierte und gereinigte biologisch aktive Phosphodiester-α-GlcNAcase,
Nucleinsäuremoleküle, die
Phosphodiester-α-GlcNAcase kodieren,
Expressionsvektoren mit einer DNA, die Phosphodiester-α-GlcNAcase kodiert,
Wirtszellen, die mit Expressionsvektoren mit DNA, die Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodiert, transfiziert oder transformiert worden sind, Verfahren
zum Herstellen rekombinanter Phosphodiester-α-GlcNAcase durch Züchten von
Wirtszellen, die mit Expressionsvektoren mit DNA, die Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodiert, transfiziert oder transformiert worden sind, isolierte
und gereinigte rekombinante Phosphodiester-α-GlcNAcase offenbart. Die vorliegende
Erfindung stellt Verfahren zum Verwenden von Phosphodiester-α-GlcNAcase
zur Herstellung hoch phosphorylierter lysosomaler Enzyme bereit,
die zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten nützlich sind.
-
Um
erfindungsgemäße isolierte
und gereinigte Phosphodiester-α-GlcNAcase
und das Enzym kodierende Nucleinsäuremoleküle zu erhalten, wurde Phosphodiester-α-GlcNAcase aus dem
Rind folgendermaßen erhalten
und analysiert. Mäuse
wurden mit einer partiell gereinigten Herstellung von Phosphodiester-α-GlcNAcase
immunisiert und eine funktionelle Durchmusterungsstrategie wurde
benutzt, um einen für Phosphodiester-α-GlcNAcase
spezifischen monoklonalen Antikörper
zu identifizieren und zu isolieren. Ein Immunogen wurde hergestellt,
indem Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus einem Membranpellet von Rinderpankreas unter Verwendung von
Chromatographie auf DEAE-Sepharose, Iminodiessigsäure-Sepharose
und Superose 6~6000-fach partiell gereinigt wurde. Zwei Balb/c-Mäusen wurden
jeweils 5 μg
partiell gereinigte, in vollständigem
Freund'schem Adjuvans
emulgierte Phosphodiester-α-GlcNAcase
intraperitoneal injiziert. Am Tag 28 erhielten die Mäuse intraperitoneal
eine Auffrischungsinjektion mit 5 μg in unvollständigem Freund'schem Adjuvans emulgierter
Phosphodiester-α-GlcNAcase. Am Tag
42 wurde den Mäusen
Blut entnommen und eine für
Phosphodiester-α-GlcNAcase
spezifische Immunreaktors wurde durch einen "Capture-Assay" dokumentiert. Um den Capture-Assay
durchzuführen
wurde Serum (5 μl) über Nacht
mit 1,2 Einheiten partiell gereinigter Phosphodiester-α-GlcNAcase
inkubiert. Der Maus-Antikörper wurde
dann auf einem Kaninchen-anti-Maus-IgG eingefangen, das an einen
Protein A-UltralinkTM-Harz gebunden war.
Nach ausgiebigem Waschen wurde gebundene Phosphodiester-α-GlcNAcase
in dem Ultralink-Pellet durch einen Assay der Spaltung von [3H]-GlcNAc-1-phosphomannose-α-methyl bestimmt.
-
Nach
einer zweiten intravenösen
Auffrischungsinjektion mit Phosphodiester-α-GlcNAcase wurde die Milz entnommen und
Splenozyten wurden gemäß unseren Modifikationen
(Bag, M., Booth J. L., et al. (1996). "Bovine UDP-N-acetylglucosamine: lysosomal
enzyme N-acetylglucosamine-1-phosphotransferase. I. Purification
and subunit structure." Journal
of Biological Chemistry 271: 31437–31445) von Standardtechniken
(Harlow, E. und Lane, D. (1988). Antibodies: a laboratory manual,
Cold Spring Harbor Laboratory) mit SP2/0-Myelomzellen fusioniert.
Die Fusion wurde in 8 Platten mit 96 Vertiefungen in mit rekombinantem
menschlichem IL-6 ergänztem
Medium ausplattiert (Bazin, R. und Lemieux, R. (1989). "Increased proportion
of B cell hybridomas secreting monoclonal antibodies of desired
specificity in cultures containing macrophagederived hybridoma growth
factor (IL-6)." Journal
of Immunological Methods 116: 245–249) und gezüchtet, bis
Hybridome gerade sichtbar waren. Achtundvierzig Pools von 16 Vertiefungen
wurden konstruiert und unter Verwendung das Capture-Assays auf anti-Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität hin analysiert.
Vier Pools waren positiv. Unterpools von 4 Vertiefungen wuden dann
aus den in den positiven Pools von 16 Vertiefungen vorliegenden Vertiefungen
konstruiert. Drei der vier Pools von 16 Vertiefungen enthielten
einen einzelnen Pool von 4 Vertiefungen mit anti-Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität. Die 4
einzelnen Vertiefungen, welche die Pools von 4 Vertiefungen bildeten,
wurden dann einzeln analysiert, wobei die Vertiefung identifiziert
wurde, die das anti-Phosphodiester-α-GlcNAcase
sezernierende Hybridom enthielt. Unter Verwendung des Capture-Assays wurde
jedes Hybridom zweimal subkloniert und Antikörper wurden durch Ascites-Kultur
hergestellt. Es wurde gefunden, dass die monoklonalen Antikörper UC2
und UC3 Antikörper
mit geringer Affinität
waren. UC1, ein monoklonaler IgG-Antikörper mit hoher Affinität, wurde
durch Ascites-Kultur hergestellt und zur Reinigung von Phosphodiester-α-GlcNAcase
auf Emphaze immobilisiert. Der UC1 benannte monoklonale Antikörper wurde zur
Verwendung in weiteren Experimenten ausgewählt. Ein den monoklonalen Antikörper UC1
sezernierendes Hybridom wurde am 29. August 2000 bei der American
Type Culture Collection, 10801 University Blvd., Manassas, VA 20110
hinterlegt und ihm wurde die ATCC-Hinterlegungsnr. PTA 2431 zugewiesen.
-
Um
Phosphodiester-α-GlcNAcase
zu reinigen, wurde eine solubilisierte Membranfraktion aus Rinderleber
hergestellt. Phosphodiester-α-GlcNAcase
wurde durch Inkubation über
Nacht unter sanfter Drehbewegung an den monoklonalen Antikörper UC1
adsorbiert, der an ein Emphaze-Harz gekoppelt war. Das UC1-Emphaze
wurde dann in eine Säule
gepackt, nacheinander mit EDTA und NaHCO3 bei
pH 7,0 gewaschen und dann wurde Phosphodiester-α-GlcNAcase mit NaHCO3 bei pH 10 eluiert. Fraktionen, die Phosphodiester-α-GlcNAcase
bei spezifischen Aktivitäten
von > 50.000 μ/mg enthielten,
wurden vereinigt und mit 1/5 Volumen 1 M Tris-HCl, pH 7,4, auf pH
8,0 eingestellt. Nach einer Chromatographie auf UC1-Emphaze war
die Phosphodiester-α-GlcNAcase
bei einer Ausbeute von 32% 92.500-fach gereinigt.
-
Die
Phosphodiester-α-GlcNAcase
von UC1-Emphaze wurde konzentriert und auf Superose 6 chromatographiert.
Phosphodiester-α-GlcNAcase
eluierte früh
im Chromatogramm als symmetrischer Aktivitätspeak mit einem zusammenfallenden
Proteinpeak. Nach der Chromatographie auf Superose 6 war das Enzym
bei einer Ausbeute von 24% ~715.000-fach gereinigt. Das gereinigte
Enzym katalysierte die Spaltung von 472 μmol/hr/mg [3H]-GlcNAc-1-phosphomannose-α-methyl,
was einer spezifischen Aktivität
von 472.000 Einheiten/mg entsprach.
-
Die
gereinigte Phosphodiester-α-GlcNAcase
wurde einer SDS-PAGE unterworfen und Protein wurde durch Silberfärbung nachgewiesen
(Slum, H., Beier H., et al. (1987). "Improved silver staining of plant Proteins, RNA
and DNA in polyacrylamide gels." Electrophoresis:
93–99).
Eine diffuse Bande mit einer Molekülmasse von ungefährt 70 kDa
wurde beobachtet, deren Intensität
mit der gemessenen Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität variiert. Die diffuse Erscheinung
der Bande legt nahe, dass das Protein stark glycosyliert sein kann. Eine
schwache Bande mit einer Molekülmasse
von ~150.000, die nicht mit der Aktivität korreliert, lag auch vor.
-
Ein
Modell für
die Untereinheitenstruktur der Phosphodiester-α-GlcNAcase wurde durch Gelfiltrationschromatographie
und SDS-PAGE mit und ohne Reduktion der Disulfidbindungen bestimmt.
Die Masse durch Gelfiltration beträgt etwa 300.000. Eine SDS-PAGE
ohne Reduktion der Disulfidbindungen ist ~140.000. Nach einer Reduktion
der Disulfidbindungen beträgt
die scheinbare Masse 70.000. Zusammen zeigen diese Daten, dass Phosphodiester-α-GlcNAcase
ein Tetramer aus Disulfid-verknüpften
Homodimeren ist. 2 zeigt ein Modell der Untereinheitenstruktur
der Phosphodiester-α-GlcNAcase.
-
Die
aminoterminale Aminosäuresequenz
von affinitätsgereinigter,
homogener Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind wurde unter Verwendung von Standardverfahren bestimmt
(Matsudaira, P., Hrsg. (1993). A Practical Guide to Protein and
Peptide Purification for Microsequencing. San Diego, Academic Press,
Inc.). Das reine Enzym wurde auch einem Trypsin-Verdau und einer
HPLC unterworfen, um zwei interne tryptische Peptide zu erzeugen,
die sequenziert wurden. Die Aminosäuresequenzen dieser drei Peptide
sind:
- Peptid 1 – Aminoterminal
DXTRVHAGRLEHESWPPAAQTAGAHRPSVRTFV (SEQ ID NO: 23);
- Peptid 2 – Tryptisch
RDGTLVTGYLSEEEVLDTEN (SEQ ID NO: 24) und
- Peptid 3 – Tryptisch
GINLWEMAEFLLK (SEQ ID NO: 25).
-
Die
Protein-, Nucleotid- und EST-Datenbanken wurden nach Sequenzen durchsucht,
welche zu diesen Peptidsequenzen passten, und einige ESTs von Mensch
und Maus wurden gefunden, welche die Sequenz des dritten Peptids
an ihren Aminotermini hatten. Drei menschliche EST-Klone aus Säuglingsgehirn
und ein Klon von einem Mausembryo wurden von der ATCC erhalten und
sequenziert. Die drei menschlichen Klone waren alle identisch, außer der
Gesamtlänge
an ihren 3' Enden,
und nahezu identisch zu dem Mausklon, außer dass das Maus-EST eine
Region von 102 bp enthielt, die in allen drei menschlichen Gehirn-ESTs
fehlte. Ein EcoRI–HindIII
Fragment von etwa 700 bp wurde aus dem menschlichen cDNA-Klon (ATCC
# 367524) ausgeschnitten und verwendet, um eine menschliche Leber-cDNA-Bank
zu sondieren, die in den Vektor TriplEx (Clontech) direktional kloniert
war. Von den aus der Bank isolierten und in Plasmide (pTriplEx)
umgewandelten positiven Klonen wurde der größte (2200 bp) durch den Klon
6.5 repräsentiert,
der für
den Rest der Analyse verwendet wurde.
-
Der
cDNA-Klon ist auf beiden Strängen
vollständig
sequenziert worden und ist eine neue Sequenz, die ein reifes Protein
von etwa 50 kDa vorhersagt, was mit der Größe der deglycosylierten reifen
Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus Rinderleber übereinstimmt.
-
Es
gibt eine nur einmal vorkommende BamHI-Stelle an der Base #512 und
eine nur einmal vorkommende HindID-Stelle an der Base #1581. Alle
drei Rinder-Peptidsequenzen (Peptide 1, 2 und 3) wurden gefunden.
Obwohl die Sequenzen der Peptide 2 und 3 bei Menschen zu 100% mit
den Rindersequenzen identisch sind, ist das aminoterminale Peptid
bei Menschen nur zu 67% mit der Rindersequenz identisch. Der menschliche
Leberklon enthält
das 102 Basenpaare große
Insert, das die Kennzeichen eines alternativ gespleissten Segments
hat, das in dem menschlichen Gehirn-EST fehlte. Der Hydrophilizitäts-Plot
zeigt die Anwesenheit einer hydrophoben, membranumspannenden Region
von Aminosäure
448 bis 474 an und einer anderen hydrophoben Region von Aminosäure 8 bis
24, die zu dem Motiv für
eine Signalsequenz passt, und es gibt eine wahrscheinliche Signalsequenz-Spaltungsstelle
zwischen G24 und G25. Es gibt sechs potenzielle N-verknüpfte Glycosylierungsstellen
Asn-X-Ser/Thr, von denen eine innerhalb des 102 bp großen Inserts
liegt. Alle diese Stellen liegen aminoterminal von der mutmaßlichen
Transmembranregion. Diese Merkmale zeigen an, dass die Phosphodiester-α-GlcNAcase
ein membranumspannendes Glycoprotein des Typs I ist, wobei sich der
Aminoterminus im Lumen des Golgi und der Carboxylterminus im Cytosol
befindet. Diese Orientierung ist anders als die anderer Glycosyltransferasen
und Glycosidasen, die an der Glycoprotein-Verarbeitung beteiligt sind,
von denen bis heute gezeigt wurde, dass sie membranumspannende Proteine
des Typs II sind.
-
Die
Aminosäuresequenz
für das
Monomer der Phosphodiester-α-GlcNAcase
wird in den Aminosäuren 50–515 der
SEQ ID NO: 6 gezeigt. Das Signalpeptid wird in den Aminosäuren 1–24 der
SEQ ID NO: 6 gezeigt, und das Pro-Segment wird in den Aminosäuren 25–49 der
SEQ ID NO: 6 gezeigt. Die menschliche cDNA wurde unter Verwendung
der vorstehend beschriebenen Techniken kloniert. Die Nucleotidsequenz
für das
Monomer, das assoziiert, um das Tetramer der Phosphodiester-α-GlcNAcase
zu bilden, wird in den Nucleotiden 151–1548 der SEQ ID NO: 7 gezeigt.
Die Nucleotidsequenz für
die Signalsequenz wird in den Nucleotiden 1–72 von SEQ ID NO: 7 gezeigt.
Die Nucleotidsequenz für
das Propeptid wird in den Nucleotiden 73–150 von SEQ ID NO: 7 gezeigt.
-
Die
Maus-cDNA für
Phosphodiester-α-GlcNAcase
wird in SEQ ID NO: 18 gezeigt. Die abgeleitete Aminosäuresequenz
für die
Phosphodiester-α-GlcNAcase
der Maus wird in SEQ ID NO: 19 gezeigt. Ein Vergleich der abgeleiteten
Aminosäuresequenzen
der Enzyme von Mensch und Maus demonstriert, dass die Proteine mit
einer Identität
von etwa 80% hoch homolog sind. Dies ist besonders in der Region
des aktiven Zentrums der Fall, wo die Identität 90% übersteigt. Das Mausgen für Phosphodiester-α-GlcNAcase
wird in SEQ ID NO: 14 gezeigt.
-
Das
menschliche Gen für
Phosphodiester-α-GlcNAcase
ist durch eine Durchsu chung von Datenbanken identifiziert worden.
Die Sequenz wurde während
der Sequenzierung des Klons 165E7 von Chromosom 16.13.3, GenBankAC007011.1,
gi4371266, bestimmt. Interessanterweise wurde die Phosphodiester-α-GlcNAcase
durch das SCAN-Programm,
das zur Annotation der Sequenz verwendet wird, nicht identifiziert.
-
Wegen
der Degeneriertheit des genetischen Codes kann eine DNA-Sequenz
von der in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5 und SEQ ID NO: 7 gezeigten
abweichen und immer noch ein GlcNAc-Phosphotransferase- und ein
Phosphodiester-α-GlcNAcase-Enzym
mit der in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3 und SEQ ID NO:
6 gezeigten Aminosäuresequenz
kodieren. Derartige variante DNA-Sequenzen können sich aus stillen Mutationen
ergeben, die z. B. während
einer PCR-Amplifikation vorkommen, oder können das Produkt der absichtlichen
Mutagenese einer nativen Sequenz sein. Die Erfindung stellt deshalb äquivalente
isolierte DNA-Sequenzen bereit, die biologisch aktive GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodieren, ausgewählt
aus: (a) der kodierenden Region eines nativen Gens für GlcNAc-Phosphotransferase
und eines nativen Gens für
Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus einem Säuger;
(b) cDNA, umfassend die in SEQ ID NO: 4, SEQ ID NO: 5 und SEQ ID
NO: 7 vorgelegte Nucleotidsequenz; (c) DNA, die unter mäßig stringenten Bedingungen
zur Hybridisierung mit dem nativen Gen für GlcNAc-Phosphotransferase
und dem nativen Gen für
Phos phodiester-α-GlcNAcase
aus einem Säuger
fähig ist
und die eine biologisch aktive GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodiert; und (d) DNA, die als Ergebnis des genetischen Codes zu
einer DNA degeneriert ist, die in (a), (b) oder (c) definiert ist
und die eine biologisch aktive GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodiert. Die durch derartige äquivalente
DNA-Sequenzen kodierten GlcNAc-Phosphotransferase- und Phosphodiester-α-GlcNAcase-Proteine
werden durch die Erfindung umfasst.
-
Diejenigen
Sequenzen, die unter stringenten Bedingungen hybridisieren und biologisch
funktionelle GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodieren, sind vorzugsweise mindestens 50–100% homolog, was 55, 60,
65, 70, 75, 75, 80, 85, 90, 95, 99% und alle Werte und Unterbereiche
dazwischen einschließt.
Homologie kann mit der Software UWCG wie vorstehend beschrieben
bestimmt werden. Stringente Hybridisierungsbedingungen sind auf
dem Fachgebiet bekannt und sollen diejenigen Bedingungen einschließen, die
eine Hybridisierung an diejenigen Sequenzen mit einer spezifischen
Homologie zur Zielsequenz ermöglichen.
Ein Beispiel für
derartige stringente Bedingungen ist eine Hybridisierung bei 65°C in einem Standard-Hybridisierungspuffer
und anschließendes
Waschen in 0,2 × konzentriertem
SSC und 0,1% SDS bei 42–65°C, vorzugsweise
60°C. Diese
und andere Hybridisierungsbedingungen werden in Sambrook, J., Fritsch E.
F., et al. (1989). Molecular Cloning. A Laboratory Manual. Cold
Spring Harbor, Cold Spring Harbor Laboratory Press, offenbart. Alternativ
dazu kann die Temperatur für
Hybridisierungsbedingungen abhängig
vom GC-Gehalt und der Länge
der Nucleotidsequenz, der Salzkonzentration im Hybridisierungspuffer
variieren, und somit können
die Hybridisierungsbedingungen durch auf dem Fachgebiet bekannte
Mittel berechnet werden.
-
Rekombinante Expression für GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Isolierte
und gereinigte rekombinante GlcNAc-Phosphotransferase- und Phosphodiester-α-GlcNAcase-Enzyme
werden erfindungsgemäß durch
Eingliedern der dem erwünschten
Protein entsprechenden DNA in Expressionsvektoren und Exprimieren
der DNA in einer geeigneten Wirtszelle, um das erwünschte Protein herzustellen,
bereitgestellt.
-
Expressionsvektoren
-
Rekombinante
Expressionsvektoren, die eine Nucleinsäuresequenz enthalten, welche
die Enzyme kodiert, können
unter Verwendung wohlbekannter Techniken herge stellt werden. Die
Expressionsvektoren schließen
eine DNA-Sequenz ein, die mit einer geeigneten transkriptionellen
oder translationalen regulatorischen Nucleotidsequenz, wie zum Beispiel
solche, die aus Säuger-,
mikrobiellen, viralen oder Insektengenen abgeleitet sind, funktionell
verbunden ist. Beispiele für
regulatorische Sequenzen schließen
transkriptionelle Promotoren, Operatoren, Enhancer, ribosomale mRNA-Bindungsstellen
und entsprechende Sequenzen ein, welche die Initiation und Termination
von Transkription und Translation steuern. Nucleotidsequenzen sind "funktionell verbunden", wenn die regulatorische
Sequenz mit der DNA-Sequenz für
das entsprechende Enzym funktionell in Beziehung steht. Somit ist
eine Promotor-Nucleotidsequenz funktionell mit einer DNA-Sequenz für GlcNAc-Phosphotransferase
oder Phosphodiester-α-GlcNAcase
verbunden, wenn die Promotor-Nucleotidsequenz die Transkription
der entsprechenden DNA-Sequenz
steuert.
-
Die
Fähigkeit,
in erwünschten
Wirtszellen zu replizieren, die normalerweise durch einen Replikationsursprung
verliehen wird, und ein Selektionsgen, durch das Transformanten
identifiziert werden, können
zusätzlich
in den Expressionsvektor eingegliedert werden.
-
Zusätzlich können Sequenzen,
die entsprechende Signalpeptide kodieren, die nicht natürlich mit GlcNAc-Phosphotransferase
oder Phosphodiester-α-GlcNAcase
assoziiert sind, in Expressionsvektoren eingegliedert werden. Zum
Beispiel kann eine DNA-Sequenz für
ein Signalpeptid (sekretorischer Leader) im Leserahmen mit der Enzymsequenz
fusioniert sein, so dass das Enzym anfänglich als Fusionsprotein translatiert wird,
welches das Signalpeptid umfasst. Ein Signalpeptid, das im beabsichtigten
Wirt funktionell ist, erhöht
die extrazelluläre
Sekretion des entsprechenden Polypeptids. Das Signalpeptid kann
nach der Sekretion von Enzym aus der Zelle von dem Polypeptid abgespalten
werden.
-
Wirtszellen
-
Zur
Expression von GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase geeignete
Wirtszellen schließen
Prokaryoten, Hefe, Archaea und andere eukaryotische Zellen ein.
Entsprechende Klonierungs- und Expressionsvektoren zur Verwendung
mit zellulären
Bakterien-, Pilz-, Hefe- und Säugerwirten
sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt, z. B. Pouwels et al. Cloning
Vectors: A Laboratory Manual, Elsevier, New York (1985). Bei dem
Vektor kann es sich um einen Plasmidvektor, einen einzel- oder doppelsträngigen Phagenvektor
oder einen einzel- oder doppelsträngigen viralen RNA- oder DNA-Vektor
handeln. Derartige Vektoren können
als Polynucleotide, vorzugsweise DNA, durch wohlbekannte Techniken
zum Einführen
von DNA und RNA in Zellen in Zellen eingeführt werden. Im Falle von Phagen-
und viralen Vektoren können
die Vektoren auch und werden vorzugsweise durch wohlbekannte Techniken
zur Infektion und Transduktion als verpackter oder verkapselter
Virus in Zellen eingeführt.
Virale Vektoren können
replikationskompetent oder replikationsdefektiv sein. Im letzeren
Fall wird eine virale Vermehrung nur in komplementierenden Wirtszellen
stattfinden. Zellfreie Translationssysteme könnten auch eingesetzt werden,
um die Enzyme unter Verwendung von aus den vorliegenden DNA-Konstrukten
abgeleiteten RNAs zu produzieren.
-
Als
Wirtszellen in der vorliegenden Erfindung nützliche Prokaryoten schließen gram-negative
oder gram-positive Organismen wie zum Beispiel E. coli oder Bacilli
ein. In einer prokaryotischen Wirtszelle kann ein Polypeptid einen
N-terminalen Methioninrest einschließen, um eine Expression des
rekombinanten Polypeptids in der prokaryotischen Wirtszelle zu erleichtern.
Das N-terminale Met kann von dem exprimierten rekombinanten GlcNAc-Phosphotransferase-
oder Phosphodiester-α-GlcNAcase-Polypeptid
abgespalten werden. Promotorsequenzen, die allgemein für rekombinante
prokaryotische Wirtszellexpressionsvektoren verwendet werden, schließen β-Lactamase
und das Lactose-Promotorsystem ein.
-
Expressionsvektoren
zur Verwendung in prokaryotischen Wirtszellen umfassen allgemein
ein oder mehrere phänotypische
selektierbare Markergene. Ein phänotypisches
selektierbares Markergen ist zum Beispiel ein Gen, das ein Protein
kodiert, das Antibiotikaresistenz verleiht oder einen autotrophen
Bedarf erfüllt. Beispiele
für nützliche
Expressionsvektoren für
prokaryotische Wirtszellen schließen diejenigen ein, die von
im Handel erhältlichen
Plasmiden, wie zum Beispiel dem Klonierungsvektor pBR322 (ATCC 37017)
abgeleitet sind. pBR322 enthält
Gene für
eine Ampicillin- und Tetracyclin-Resistenz und stellt somit einfache
Mittel zum Identifizieren transformierter Zellen bereit. Um einen
Expressionsvektor unter Verwendung von pBR322 zu konstruieren, werden
ein entsprechender Promotor und eine DNA-Sequenz in den Vektor pBR322
eingefügt.
-
Andere
im Handel erhältliche
Vektoren schließen
zum Beispiel pKK223-3 (Pharmacia Fine Chemicals, Uppsala, Schweden)
und pGEM1 (Promega Biotec, Madison, Wisconsin, USA) ein.
-
Promotorsequenzen,
die häufig
für rekombinante
prokaryotische Wirtszellexpressionsvektoren verwendet werden, schließen β-Lactamase
(Penicillinase), das Lactose-Promotorsystem
(Chang et al., Nature 275: 615, (1978) und Goeddel et al., Nature
281: 544, (1979)), das Tryptophan (trp) Promotorsystem (Goeddel et
al., Nucl. Acids Res. 8: 4057, (1980)) und den tac-Promotor (Maniatis,
Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory,
S. 412 (1982)) ein.
-
Als
Wirtszellen in der vorliegenden Erfindung nützliche Hefen schließen diejeni
gen vom Genus Saccharomyces, Pichia, K. Actinomycetes und Kluyveromyces
ein. Hefevektoren werden oft einen Replikationsursprung aus einem
2μ Hefeplasmid,
eine autonom replizierende Sequenz (ARS), eine Promotorregion, Sequenzen
zur Polyadenylierung, Sequenzen zur Transkriptionstermination und
ein selektierbares Markergen enthalten. Geeignete Promotorsequenzen
für Hefevektoren
schließen
unter anderem Promotoren für
Metallothionein, 3-Phosphoglyceratkinase (Hitzeman et al., J. Biol.
Chem. 255: 2073, (1980)) oder andere glycolytische Enzyme (Holland
et al., Biochem. 17: 4900, (1978)), wie zum Beispiel Enolase, Glycerinaldehyd-3-phosphat-dehydrogenase,
Hexokinase, Pyruvatdecarboxylase, Phosphofructokinase, Glucose-6-phosphatisomerase,
3-Phosphoglyceratmutase, Pyruvatkinase, Triosephosphatisomerase,
Phosphoglucoseisomerase und Glucokinase, ein. Andere geeignete Vektoren
und Promotoren zur Verwendung bei der Hefeexpression werden weiter
in Fleer et al., Gene, 107: 285–195
(1991) beschrieben. Andere geeignete Promotoren und Vektoren für Hefe und
Transformationsprotokolle für
Hefe sind auf dem Fachgebiet wohlbekannt.
-
Transformationsprotokolle
für Hefe
sind Fachleuten bekannt. Ein derartiges Protokoll wird von Hinnen et
al., Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 75: 1929
(1978), beschrieben. Das Hinnen-Protokoll selektiert auf Trp.sup.+-Transformanten
in einem selektiven Medium, wobei das selektive Medium aus 0,67%
Hefe-Stickstoffbasis, 0,5% Casaminosäuren, 2% Glucose, 10 μg/ml Adenin
und 20 μg/ml
Uracil besteht.
-
Auf
dem Fachgebiet wohlbekannte Säuger-
oder Insektenwirtszellkultursysteme könnten auch eingesetzt werden,
um rekombinante GlcNAc-Phosphotransferase- oder Phosphodiester-α-GlcNAcase-Polypeptide zu
exprimieren, z. B. können
Baculovirus-Systeme
zur Produktion heterologer Proteine in Insektenzellen (Luckow und
Summers, Bio/Technology 6: 47 (1988)) oder Quarzellen des Chinesischen
Hamsters (CHO) zur Expression in einem Säuger verwendet werden. Transkriptionelle
und translationale Kontrollsequenzen für Säuger-Wirtszellexpressionsvektoren
können
aus viralen Genomen ausgeschnitten werden. Häufig verwendete Promotorsequenzen
und Enhancersequenzen werden aus Polyomavirus, Adenovirus 2, Simian
Virus 40 (SV40) und menschlichem Cytomegalovirus abgeleitet. Aus
dem viralen SV40-Genom abgeleitete DNA-Sequenzen können verwendet
werden, um andere genetische Elemente zur Expression einer Strukturgensequenz
in einer Säugerwirtszelle
bereitzustellen, z. B. den SV40-Ursprung, frühen und späten Promotor, Enhancer, Spleiß- und Polyadenylierungsstellen
von SV40. Virale frühe
und späte
Promotoren sind besonders nützlich,
weil beide leicht als ein Fragment aus einem viralen Genom erhalten
werden, das auch einen viralen Replikationsursprung enthalten kann.
Beispielhafte Expressionsvektoren zur Verwendung in Säugerwirtszellen sind
auf dem Fachgebiet wohlbekannt.
-
Die
Enzyme der vorliegenden Erfindung können, wenn es von Vorteil ist,
als Fusionsprotein exprimiert werden, in dem das Enzym an einem
Fusionssegment befestigt ist. Das Fusionssegment hilft oft bei der
Proteinreinigung, z. B. indem es gestattet, das Fusionsprotein durch
Affinitätschromatographie
zu isolieren und zu reinigen. Fusionsproteine können durch Züchten einer
rekombinanten Zelle hergestellt werden, die mit einer Fusions-Nucleinsäuresequenz
transformiert ist, welche ein Protein kodiert, welches das Fusionssegment,
das entweder am carboxylterminalen und/oder aminoterminalen Ende
des Enzyms befestigt ist, einschließt. Bevorzugte Fusionssegmente
schließen
Glutathion-S-transferase, β-Galaktosidase,
ein Polyhistidinsegment, das fähig
ist, an zweiwertige Metallionen zu binden, und das Maltose-bindende
Protein ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Zusätzlich kann das HPC-4-Epitop-Reinigungssystem
eingesetzt werden, um eine Reinigung der erfindungsgemäßen Enzyme
zu erleichtern. Das HPC-4-System wird im
US-Patent Nr. 5,202,253 beschrieben, dessen
relevante Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
-
Expression durch Genaktivierungstechnologie
-
Zusätzlich zu
Expressionsstrategien, welche die Transfektion einer klonierten
cDNA-Sequenz einbeziehen, können
die endogenen GlcNAc-Phosphotransferase- und Phosphodiester-α-GlcNAcase-Gene
durch Verändern
des Promotors exprimiert werden.
-
Verfahren
zum Herstellen der erfindungsgemäßen Enzyme
können
auch gemäß den Proteinproduktionsverfahren,
wie sie im
US-Patent Nr. 5,968,502 ,
dessen relevante Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen
wird, beschrieben werden, unter Verwendung der hierin beschriebenen
Sequenzen für GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
erreicht werden.
-
Expression und Gewinnung
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
isolierte und gereinigte GlcNAc-Phosphotransferase-
oder Phosphodiester-α-GlcNAcase-Enzyme
durch die vorstehend beschriebenen rekombinanten Expressionssysteme
hergestellt werden. Das Verfahren umfasst das Züchten einer Wirtszelle, die
mit einem Expressionsvektor transformiert ist, der eine das Enzym
kodierende DNA-Sequenz umfasst, unter Bedingungen, die ausreichen,
um eine Expression des Enzyms zu fördern. Das Enzym wird dann
je nach dem eingesetzten Expressionssystem aus Kulturmedium oder
Zellextrakten gewonnen. Wie dem Fachmann bekannt ist, werden Verfahren
zum Reinigen eines rekombinanten Proteins gemäß solcher Faktoren wie der
Art der eingesetzten Wirtszelle und ob das rekombinante Protein
in das Kulturmedium sezerniert wird oder nicht, variieren. Wenn
Expressionssysteme eingesetzt werden, die das rekombinante Protein
sezernieren, kann das Kulturmedium zunächst konzentriert werden. Nach
dem Konzentrationsschritt kann das Konzentrat auf eine Reinigungsmatrix,
wie zum Beispiel ein Gelfiltrationsmedium, aufgetragen werden. Alternativ
dazu kann ein Anionenaustauschharz eingesetzt werden, z. B. eine
Matrix oder ein Substrat, das anhängende Diethylaminoethyl(DEAE)-Gruppen
hat. Bei den Matrizen kann es sich um Acrylamid, Agarose, Dextran,
Cellulose oder andere häufig
bei einer Proteinreinigung eingesetzte Arten handeln. Auch kann
ein Kationenaustauschschritt eingesetzt werden. Geeignete Kationenaustauscher
schließen
verschiedene unlösliche
Matrizen ein, die Sulfopropyl- oder Carboxymethylgruppen umfassen.
Ferner können
ein oder mehrere Schritte mit Reverse-Phase-Hochleistungsflüssigchromatographie
(RP-HPLC) unter Einsatz von hydrophoben RP-HPLC-Medien (z. B. ein
Silicagel mit anhängenden Methyl-
oder anderen aliphatischen Gruppen) eingesetzt werden, um das Enzym
weiter zu reinigen. Manche oder alle vorangegangenen Reinigungsschritte
sind in verschiedenen Kombinationen auf dem Fachgebiet wohlbekannt
und können
eingesetzt werden, um ein isoliertes und gereinigtes rekombinantes
Protein bereitzustellen.
-
In
Bakterienkulturen produziertes rekombinantes Protein wird normalerweise
durch anfängliches
Aufbrechen der Wirtszellen, Zentrifugation, Extraktion aus Zell-Pellets, wenn es
sich um ein unlösliches
Polypeptid handelt, oder aus der Überstandsflüssigkeit, wenn es sich um ein
lösliches
Polypeptid handelt, gefolgt von einem oder mehreren Konzentrations-,
Aussalz-, Ionenaustausch-, Affinitätsreinigungs- oder Größenausschlusschromatographie-Schritten,
isoliert. Schließlich
kann RP-HPLC für
Endreinigungsschritte eingesetzt werden. Mikrobielle Zellen können mit
jedem herkömmlichem
Verfahren, einschließlich
Zyklen von Einfrieren-Auftauen, Sonifizierung, mechanischem Aufbrechen
oder Verwendung von zelllysierenden Mitteln, aufgebrochen werden.
-
Herstellung hoch phosphorylierter lysosomaler
Enzyme
-
In
einer anderen Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung hoch phosphorylierte lysosomale Hydrolasen
und Verfahren zur Herstellung derartiger Hydrolasen bereit. Die
hoch phosphorylierten lysosomalen Hydrolasen können bei klinischen Anwendungen
zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten verwendet werden.
-
Das
Verfahren umfasst das Erhalten von lysosomalen Hydrolasen, die Asparagin-verknüpfte Oligosaccharide
mit mannosereichen Strukturen aufweisen, und das Modifizieren der α-1,2-verknüpften oder
anderen äußeren Mannosen
durch Hinzufügen
von M6P in vitro, um eine Hydrolase herzustellen, die zur Behandlung lysosomaler
Speicherkrankheiten verwendet werden kann, weil sie an M6P-Rezeptoren
der Zellmembran bindet und leicht in die Zelle und in das Lysosom
aufgenommen wird. Normalerweise bestehen die mannosereichen Strukturen
aus sechs bis neun Mannosemolekülen
und zwei N-Acetlyglucosamin(GlcNAc)-Molekülen. In der bevorzugten Ausführungsform
ist die mannosereiche Struktur eine kennzeichnende MAN7(D2D3)-Isomerstruktur,
die aus sieben Mannosemolekülen
und zwei N-Acetylglucosamin(GlcNAc)-Molekülen besteht.
-
Hoch
phosphorylierte lysosomale Hydrolasen werden durch Behandeln der
mannosereichen Hydrolasen mit GlcNAc-Phosphotransferase hergestellt,
welche die Übertragung
von N-Acetylglucosamin-1-phosphat aus UDP-GlcNAc auf die Position
6' von α-1,2-verküpften oder
anderen äußeren Mannosen
auf der Hydrolase katalysiert. Diese durch GlcNAc-Phosphotransferase
modifizierte Hydrolase wird dann mit Phosphodiester-α-GlcNAcase
behandelt, welche die Entfernung von N-Acetylglucosamin katalysiert,
um terminales M6P auf der Hydrolase zu erzeugen.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung kann die mit GlcNAc-Phosphotransferase behandelte
Hydrolase ohne anschließende
Behandlung isoliert und aufbewahrt werden. Anschließend kann
die mit GlcNAc-Phosphotransferase behandelte Hydrolase durch Behandeln
der Hydrolase mit einer Phosphodiester-α-GlcNAcase weiter modifiziert
werden.
-
Überraschenderweise
ist gefunden worden, dass die durch dieses Verfahren erzeugten,
M6P enthaltenden Hydrolasen hoch phosphoryliert sind, wenn man sie
mit natürlich
vorkommenden oder bekannten rekombinanten Hydrolasen vergleicht.
Die hoch phosphorylierten lysosomalen Hydrolasen der vorliegenden
Erfindung enthalten von etwa 6% bis etwa 100% bisphosphorylierte
Oligosaccharide im Vergleich zu weniger als etwa 6% bisphosphorylierten
Oligosacchariden auf bekannten natürlich vorkommenden oder rekombinanten Hydrolasen.
-
Diese
hoch phosphorylierten Hydrolasen haben eine höhere Affinität für den M6P-Rezeptor und werden
deshalb durch Plasmamembranrezeptoren effizienter in die Zelle aufgenommen
(Reuser, A. J., Kroos, M. A., Ponne, N. J., Wolterman, R. A., Loonen,
M. C., Busch, H. F., Visser, W. J. und Bolhuis, P. A. (1984). "Uptake and stability
of human and bovine acid alpha-glucosidase in cultured fibroblasts
and skeletal muscle cells from glycogenosis type II patients." Experimental Cell
Research 155: 178–189).
-
Bei
dem Hochaffinitätsliganden
für den
Kationen-unabhängigen
M6P-Rezeptor handelt es sich um ein Oligosaccharid, das zwei M6P-Gruppen
enthält
(d. h. ein bis-phosphoryliertes
Oligosaccharid). Da ein bisphosphoryliertes Oligosaccharid mit einer
3.500-mal höheren
Affinität
bindet als ein monophosphoryliertes Oligosaccharid, ergibt sich
nahezu die ganze Hochaffinitätsbindung
eines lysosomalen Enzyms an den M6P-Rezeptor aus dem Gehalt an bisphosphorylierten
Oligosacchariden (Tong, P. Y., Gregory, W. und Kornfeld, S. (1989)). "Ligand interactions
of the cation-independent mannose-6-phosphate receptor. The stoichiometry
of mannose-6-phosphate binding." Journal
of Biological Chemistry 264: 7962–7969). Es ist deshalb angemessen,
den Gehalt an bisphosphorylierten Oligosacchariden zu verwenden,
um das Bindungspotenzial unterschiedlicher Herstellungen lysosomaler
Enzyme zu vergleichen.
-
Das
Ausmaß der
Mannose-6-phosphat-Modifikation von zwei unterschiedlichen lysosomalen
Enzymen ist veröffentlicht
worden. Die Oligosaccharid-Zusammensetzung menschlicher, aus Ovarzellen
des Chinesischen Hamsters sezernierter α-Galaktosidase A ist veröffentlicht
worden (Matsuura, F., Ohta, M., Ioannou, Y. A. und Desnick, R. I.
(1998)." Human alpha-galactosidase
A: characterization of the N-linked oligosaccharides an the intracellular
and secreted glycoforms overexpressed by Chinese hamster ovary cells." Glycobiology 8 (4):
329–39).
Von allen Oligosacchariden auf α-Gal
A, die durch Hydrazinolyse freigesetzt wurden, waren nur 5,2% bisphosphoryliert.
Zhao et al. charakterisierten die Oligosaccharidstrukturen auf rekombinanter,
aus Ovarzellen des Chinesischen Hamsters sezernierter menschlicher α-Iduronidase
partiell (Zhao, K. W., Faull, K. F., Kakkis, E. D. und Neufeld,
E. F. (1997). "Carbohydrate
structures of recombinant human alpha-L-iduronidase secreted by
Chinese hamster ovary cells." J.
Biol Chem 272 (36): 22758–65)
und demonstrierten, dass eine Minderheit der Oligosaccharide bisphosphoryliert
waren. Die benutzten qualitativen Techniken schlossen die Bestimmung
des Anteils der phosphorylierten Oligosaccharide aus.
-
Über die
Produktion und Sezernierung von menschlicher saurer α-Glucosidase
durch CHO-Zellen ist berichtet worden (Van Hove, J. L., Yang, H.
W., Wu, J. Y., Brady, R. O. und Chen, Y. T. (1996). "High level production
of recombinant human lysosomal acid alopha-glucosidase in Chinese
hamster ovary cells which targets to heart muscle and corrects glycogen
accumulation in fibroblasts from patients with Pompe disease." Proceedings of the
National Academy of Sciences USA, 93 (1): 6570). Die Kohlenhydratstruktur
dieser Herstellung wurde in dieser Veröffentlichung nicht charakterisiert.
Diese Herstellung wurde jedoch erhalten und analysiert. Die in den
nachstehenden Beispielen angegebenen Ergebnisse zeigten, dass weniger
als 1% der Oligosaccharide M6P enthielten und bisphosphorylierte
Oligosaccharide nicht nachweisbar waren. Zusammenge nommen zeigen
diese Daten, dass bekannte Herstellungen rekombinanter lysosomaler
Enzyme nicht mehr als 5,2% phosphorylierte Oligosaccharide enthalten.
Es scheint, dass die Herstellung höher phosphorylierter lysosomaler
Enzyme mit bekannten Techniken wahrscheinlich nicht erreicht werden
kann. Natürlich
vorkommende menschliche saure α-Glucosidase,
die aus menschlicher Plazenta gereinigt wurde, enhält sehr
niedrige M6P-Spiegel (Mutsaers, I. H. G. M., Van Halbeek, H., Vliegenthart,
J. F. G., Tager, J. M., Reuser, A. J. J., Kroos, M. und Galjaard,
H. (1987). "Determination
of the structure of the carbohydrate chains of acid α-glucosidase from
human placenta." Biochimica
et Biophysica Acta 911: 244–251).
Die Anordnung der Phosphate als entweder bis- oder monophosphorylierte
Oligosaccharide ist nicht bestimmt worden, aber weniger als 1% der
Oligosaccharide enthält
M6P.
-
Die
durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltenen hoch phosphorylierten Hydrolasen sind bei Enzymersatz-Therapieverfahren
nützlich,
weil sie leichter in die Zelle und das Lysosom aufgenommen werden (Reuser,
A. J., Kroos, M. A., Ponne, N. J., Wolterman, R. A., Loonen, M.
C., Busch, H. F., Visser, W. J. und Bolhuis, P. A. (1984). "Uptake and stability
of human and bovine acid alpha-glucosidase in cultured fibroblasts and
skeletal muscle cells from glycogenosis type II patients." Experimental Cell
Research 155: 178–189).
-
Jedes
lysosomale Enzym, welches das M6P-Transportsystem verwendet, kann
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
behandelt werden. Beispiele schließen α-Glucosidase (Pombe-Krankheit), α-L-Iduronidase
(Hurler-Syndrom), α-Galaktosidase
(Morbus Fabry), Arylsulfatase (Maroteaux-Lamy-Syndrom), N-Acetylgalaktosamin-6-sulfatase oder β-Galaktosidase
(Morquio-Syndrom), Iduronat-2-sulfatase (Hunter-Krankheit), Ceramidase
(Farber-Krankheit), Galaktocerebrosidase (Krabbe-Syndrom), β-Glucuronidase (Sly-Syndrom),
Heparan-N-sulfatase (Sanfilippo A), N-Acetyl-α-glucosaminidase (Sanfilippo
B), Acetyl CoA-α-Glucosaminid-N-Acetyltransferase,
N-Acetylglucosamin-6 sulfatase (Sanfilippo D), Galaktose-6-sulfatase
(Morquio A), Arylsulfatase A, B und C (Multipler Sulfatasemangel),
Arylsulfatase-A-Cerebrosid (Metachromatische Leukodystrophie), Gangliosid
(Mucolipidose IV), saure β-Galactosidase-GM1-Gangliosid (GM1-Gangliosidose), saure β-Galactosidase
(Galactosialidose), Hexosaminidase A (Tay-Sachs und Varianten), Hexosaminidase
B (Sandhoff), α-Fucosidase
(Fucosidose), α-N-Acetylgalaktosaminidase
(Morbus Schindler), Glycoprotein-Neuraminidase (Sialidose), Aspartylglucosaminamidase
(Aspartylglucosaminurie), saure Lipase (Morbus Wolman), saure Ceramidase
(Farber-Lipogranulomatose), lysosomale Sphingomyelinase und eine
andere Sphingomyelinase (Nieman-Pick) ein.
-
Verfahren
zum Behandeln einer bestimmten lysosomalen Hydrolase mit den erfindungsgemäßen Enzymen
gehören
zu den Fähigkeiten
eines Fachmanns. Allgemein werden die lysosomale Hydrolase bei einer Konzentration
von etwa 10 mg/ml und GlcNAc-Phosphotransferase bei einer Konzentration
von etwa 100.000 Einheiten/ml bei etwa 37°C 2 Stunden lang in Anwesenheit
eines Puffers, der den pH-Wert bei etwa 6–7 aufrechterhält, und
aller Stabilisatoren oder Coenzyme, die erforderlich sind, um die
Reaktion zu erleichtern, inkubiert. Dann wird Phosphodiester-α-GlcNAcase
bis zu einer Konzentration von etwa 1000 Einheiten/ml zu dem System
gegeben und man lässt
das System 2 weitere Stunden lang inkubieren. Das modifizierte lysosomale
Enzym mit hoch phosphorylierten Oligosacchariden wird dann mit herkömmlichen
Mitteln gewonnen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die lysosomale Hydrolase bei 10 mg/ml in 50 mM Tris-HCl, pH
6,7, 5 mM MgCl2, 5 mM MnCl2,
2 mM UDP-GlcNAc mit GlcNAc-Phosphotransferase bei 100.000 Einheiten/ml
2 Stunden lang bei 37°C
inkubiert. Dann wird Phosphodiester-α-GlcNAcase, 1000 Einheiten/ml,
zugegeben und die Inkubation wird weitere 2 Stunden lang fortgesetzt.
Das modifizierte Enzym wird dann erneut durch Chromatographie auf
Q-Sepharose und Elution in einem Schritt mit NaCl gereinigt.
-
Verfahren zum Erhalten mannosereicher
lysosomaler Hydrolasen
-
Mannosereiche
lysosomale Hydrolasen, die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden
sollen, können
aus jeder günstigen
Quelle, z. B. durch Isolieren und Reinigen natürlich vorkommender Enzyme oder
durch rekombinante Techniken zur Herstellung von Proteinen erhalten
werden. Mannosereiche lysosomale Hydrolasen können durch Exprimieren der
eine bestimmte Hydrolase kodierenden DNA in jedem Wirtszellsystem,
das ein Oligosaccharid-modifiziertes Protein mit mannosereichen
Strukturen erzeugt, z. B. Hefezellen, Insektenzellen, andere eukaryotische
Zellen, transformierte Wirtszellen aus dem Ovar des Chinesischen
Hamsters (CHO) oder andere Säugerzellen,
hergestellt werden.
-
In
einer Ausführungsform
werden mannosereiche lysosomale Hydrolasen unter Verwendung mutanter Hefen
hergestellt, die fähig
sind, Peptide mit mannosereichen Strukturen zu exprimieren. Diese
Hefen schließen
die Mutante S. cerevisiae Δ ochl, Δ mnnl ein
(Nakanishi-Shindo, Y., Nakayama, K. I., Tanaka, A., Toda, Y. und
Jigami, Y. (1993). "Structure
of the N-linked oligosaccharides that show the complete loss of α-1,6-polymannose outer
chain from ochl, ochl mnnl und ochl mnnl alg3 mutants of Saccharomyces
cerevisiae." Journal of
Biological Chemistry 268: 26338–26345).
-
Vorzugsweise
werden mannosereiche lysosomale Hydrolasen unter Verwendung überexprimierender, transformierter
Insekten-, CHO- oder anderer Säugerzellen
herge stellt, die in Anwesenheit bestimmter Inhibitoren gezüchtet werden.
Normalerweise sezernieren Zellen, die lysosomale Hydrolasen exprimieren,
saure α-Glucosidase,
die vorwiegend sialylierte Glycane des Komplextyps mit zwei Antennen
enthält,
die nicht als Substrat für
GlcNAc-Phosphotransferase dienen und deshalb nicht modifiziert werden
können,
um den M6P-Rezeptor zu verwenden.
-
Ein
neues Verfahren zum Manipulieren transformierter Zellen, die DNA
enthalten, die eine rekombinante Hydrolase exprimiert, ist entdeckt
worden, so dass die Zellen mannosereiche Hydrolasen sezernieren, die
gemäß dem vorstehenden
Verfahren modifiziert werden können.
Bei diesem Verfahren werden transformierte Zellen in Anwesenheit
von Inhibitoren der α-1,2-Mannosidase
gezüchtet
und die mannosereichen rekombinanten Hydrolasen werden aus dem Kulturmedium
gewonnen. Das Inhibieren von α-1,2-Mannosidase hindert
das Enzym daran, Mannosen abzuschneiden und zwingt die Zellen, Glycoproteine
mit der mannosereichen Struktur zu sezernieren. Mannosereiche Hydrolasen
werden unter Verwendung bekannter Techniken aus dem Kulturmedium
gewonnen und mit GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
gemäß dem hierin
beschriebenen Verfahren behandelt, um Hydrolasen herzustellen, die
M6P aufweisen und deshalb an M6P-Membranrezeptoren binden und in
die Zelle aufgenommen werden können.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Zellen um CHO-Zellen und die
Hydrolasen werden mit der MAN7(D2D3)-Struktur sezerniert. 3 zeigt
das Reaktionsschema für
dieses Verfahren.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird rekombinante menschliche saure alpha-Glucosidase ("rh-GAA") durch Züchten von
CHO-Zellen, die rh-GAA sezernieren, in Iscoves Medium, das durch
die Zugabe eines Inhibitors der α-1,2-Mannosidase
modifiziert ist, hergestellt. Die Immunpräzipitation von rh-GAA aus dem Medium,
gefolgt von einem Verdau mit entweder N-Glycanase oder Endoglycosidase
H demonstriert, dass in Anwesenheit des Inhibitors der α-1,2-Mannosidase
die rh-GAA anstelle der komplexen Strukturen, die man auf einer
in Abwesenheit des Inhibitors sezernierten Herstellung findet, mannosereiche
Strukturen beibehält.
Die mannosereiche Strukturen tragende sezernierte rh-GAA wird dann
zur Homogenität
gereinigt, vorzugsweise durch Chromatographie, beginnend mit Ionenaustauschchromatographie
auf ConA-Sepharose, Phenyl-Sepharose
und Affinitätschromatographie
auf Sephadex G-100. Die gereinigte rh-GAA wird dann in vitro mit GlcNAc-Phosphotransferase
behandelt, um spezifische Mannosen in GlcNAc-Phosphomannosediester
umzuwandeln. Die GlcNAc-Phosphomannosediester werden dann durch
Behandlung mit Phosphodiester-α-GlcNAcase
in M6P-Gruppen umgewandelt. Experimente zeigen, dass 74% der rh-GAA-Oligosaccharide phosphoryliert
waren, wobei 62% bisphosphoryliert und 12% monophosphoryliert waren.
Da jedes rh-GAA-Molekül
7 N-verknüpfte
Oligosaccharide enthält,
ist es wahrscheinlich, dass 100% der rh-GAA-Moleküle die Mannosephosphat-Modifikation
enthalten.
-
Jeder
Inhibitor der α-1,2-Mannosidase
kann in der vorliegenden Erfindung funktionieren. Vorzugsweise wird
der Inhibitor aus der Gruppe bestehend aus Desoxymannojirimycin
(dMM), Kifunensin, D-Mannonolactamamidrazon und N-Butyldesoxymannojirimycin
ausgewählt.
Am meisten wird bevorzugt, dass es sich bei dem Inhibitor um Desoxymannojirimycin
handelt.
-
Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten
-
Ein
Verfahren zur Behandlung lysosomaler Speicherkrankheiten besteht
aus dem Verabreichen einer krankheitsbehandelnden Menge der durch
das erfindungsgemäße Verfahren
erhaltenen hoch phosphorylierten lysosomalen Hydrolasen an einen
Patienten, der an der entsprechenden lysosomalen Speicherkrankheit leidet.
Während
die Dosierungen abhängig
von der Krankheit und dem Patienten variieren können, wird das Enzym allgemein
in Mengen von etwa 0,1 bis etwa 1000 Milligramm pro 50 kg Patient
pro Monat an den Patienten verabreicht, vorzugsweise von etwa 1
bis etwa 500 Milligramm pro 50 kg Patient pro Monat. Die hoch phosphorylierten
erfindungsgemäßen Enzyme
werden effizienter in die Zelle und das Lysosom aufgenommen als
die natürlich
vorkommenden oder weniger phosphorylierten Enzyme und sind deshalb
zur Behandlung der Krankheit wirksam. Innerhalb jeder Krankheit
kann der Schweregrad und das Alter, in dem sich die Krankheit zeigt,
eine Funktion der Menge an restlichem lysosomalen Enzym sein, die
im Patienten existiert. Als solches schließt das vorliegende Verfahren
zum Behandeln lysosomaler Speicherkrankheiten das Bereitstellen
hoch phosphorylierter lysosomaler Hydrolasen in jedem Stadium und
in allen Stadien des Krankheitsfortschreitens ein.
-
Das
lysosomale Enzym wird durch jede beliebige günstige Weise verabreicht. Das
Enzym kann zum Beispiel in Form eines Arzneimittels, welches das
Enzym und einen beliebigen pharmazeutisch verträglichen Träger enthält, oder mittels eines Abgabesystems,
wie zum Beispiel eines Liposoms oder eines Retard-Arzneimittels,
verabreicht werden. Der Begriff "pharmazeutisch
verträglich" bezeichnet Moleküle und Zusammensetzungen,
die physiologisch toleriert werden können und normalerweise keine
allergische oder ähnliche
unerwünschte
Reaktion, wie zum Beispiel eine Magenverstimmung oder Schwindel,
produzieren, wenn sie verabreicht werden. Vorzugsweise bedeutet "pharmazeutisch verträglich" durch eine Regulierungsbehörde der Bundes- oder Staatsregierung
oder in der US-Pharmakopöe
oder einer anderen allgemein anerkannten Pharmakopöe zu Verwendung
in Tieren, vorzugsweise Menschen, zugelassen. Der Begriff "Träger" bezeichnet ein Verdünnungsmittel,
ein Adjuvans, einen Exzipienten oder ein Vehikel, mit dem die Verbindung
verabreicht wird. Bei derartigen pharmazeutischen Trägern kann
es sich um sterile Flüssigkeiten,
wie zum Beispiel Kochsalzlösungen,
Dextroselösungen,
Glycerinlösungen,
Wasser-und-Öl
Emulsionen, wie zum Beispiel diejenigen, die mit Ölen aus
Erdöl-,
tierischem, pflanzlichem- oder synthetischem Ursprung (Erdnussöl, Sojaöl, Mineralöl oder Sesamöl) hergestellt
werden, handeln. Wasser, Kochsalzlösungen, Dextroselösungen und
Glycerinlösungen werden
vorzugsweise als Träger
eingesetzt, besonders für
injizierbare Lösungen.
-
Das
Enzym oder die Zusammensetzung kann mit jeder Standardtechnik verabreicht
werden, die mit Enzymen oder ihren Zusammensetzungen kompatibel
ist. Zum Beispiel kann das Enzym oder die Zusammensetzung parenteral,
transdermal oder transmucosal, z. B. oral oder nasal, verabreicht
werden. Vorzugsweise wird das Enzym oder die Zusammensetzung durch
intravenöse
Injektion verabreicht.
-
Die
folgenden Beispiele stellen eine Veranschaulichung von Ausführungsformen
der Erfindung bereit und sollten nicht so ausgelegt werden, dass
sie den Umfang der Erfindung, die in den angefügten Ansprüchen dargelegt wird, beschränken. In
den folgenden Beispiel sind alle beschriebenen Verfahren, sofern
nicht anders angegeben, herkömmlich.
-
BEISPIELE
-
Materialien und Verfahren
-
Euter
taktierender Rinder wurden von Mikkelson Beef, Inc. (Oklahoma City,
OK) erhalten. Ultrasphere ODS-Säulen
wurden von Beckman Instruments erhalten. Microsorb MV NH2-Säulen
wurden von Rainin Instrument Co., Inc. (Woburn, MA) erhalten. [γ32P]ATP
(7000 Ci/mmol; zur Endmarkierung), Na125I
und Lubrol (C16H33(CH2CH2O)23H)
wurden von ICN (Costa Mesa, CA) erhalten. Superose 6 (Präparationsgrad),
DEAE-Sepharose FF, QAE-Sephadex A-25, Molekülmassenstandards für SDS-PAGE,
HiTrap-Protein G Säulen
und Mono Q Säulen
wurden von Pharmacia Biotech Inc. erhalten. 3M-Emphaze Biosupport-Medium
AB 1, das Iodinierungsreagenz IODO GEN und das Proteinassayreagenz
BCA wurden von Pierce erhalten. Glycerin, Saccharose, α-Methylmannosid, α-Methylglucosid,
reaktive Green 19-Agarose,
Natriumdesoxycholat, Benzamidin, UDP-GlcNAc, Phenylmethylsulfonylfluorid,
Tris, Kaninchen anti-Maus IgG und Isotypisierungsreagenzien für monoklonale
Mausantikörper
wurden von Sigma erhalten.
-
POROS
50 HQ wurde von PerSeptive Biosystems (Cambridge, MA) erhalten.
ProBlott Polyvinylidendifluoridmembranen wurden von Applied Biosystems
Inc. (Foster City, CA) erhalten. Ein Rotationsschüttler Modell
QT12 wurde von LORTONE, Inc. (Seattle, WA) erhalten. Eine Standardpalette
für Maus-Immunglobuline wurde
von Southern Biotechnology Associates, Inc. (Birmingham, AL) erhalten.
Rekombinantes Interleukin-6, Schweine-Uteroferrin und der monoklonale
Antikörper
BP95 waren Geschenke von Kollegen. Andere Chemikalien hatten den
Reinheitsgrad "reagent
grade" oder besser
und stammten von Standard-Anbietern.
-
Beispiel 1
-
Herstellung von für GlcNAc-Phosphotransferase
spezifischen monoklonalen Antikörpern
-
GlcNAc-Phosphotransferase
aus dem Rind wurde wie beschrieben 30.000-fach partiell gereinigt
(Bao, M., Booth J. L., et al. (1996). "Bovine UDP-N-acetylglucosamine: lysosomal
enzyme N-acetylglucosamine-1-phosphotransferase. I. Purification
and subunit structure." Journal
of Biological Chemistry 271: 31437–31445) und verwendet, um Mäuse zu immunisieren.
Milzen immuner Mäuse
wurden entnommen und die Splenozyten gemäß Harlow (Harlow, E. und Lane,
D. (1988). Antibodies: a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory)
mit SP2/0 Myelomzellen fusioniert. Die Fusion wurde in Platten mit
96 Vertiefungen ausplattiert und in HAT-Medium gezüchtet, bis
Hybridome sichtbar waren.
-
Hybridome,
die zum Einfangen von GlcNAc-Phosphotransferase aus einer rohen
Probe fähige
monoklonale Antikörper
sezernierten, wurden durch Inkubation von Hybridommedium (200 μl) mit 200
Einheiten partiell gereinigter GlcNAc-Phosphotransferase und Einfangen
des sich ergebenden Immunkomplexes auf Kaninchen anti-Maus IgG,
das an Protein A gebunden war, das an eine UltralinkTM-Matrix
gekoppelt war, identifiziert. Immunkomplexe, die gegen GlcNAc-Phosphotransferase
gerichtete monoklonale Antikörper
enthielten, wurden dann durch einen Assay des Immunkomplexes auf
GlcNAc-Phosphotransferase-Aktivität identifiziert. Mit dieser
Strategie wurden vier gegen GlcNAc-Phosphotransferase gerichtete
monoklonale Antikörper
in der fünften
durchgemusterten Fusion identifiziert. Die identifizierten Hybridome
wurden zweimal unter Verwendung des gleichen Assays subkloniert
und in BALBc-Mäusen
wurde gemäß Standardtechniken
(Harlow, E. und Lane, D. (1988). Antibodies: a laboratory manual,
Cold Spring Harbor Laboratory) ein Ascites produziert. Der PT18
benannte Antikörper
wurde zur Verwendung in weiteren Experimenten ausgewählt.
-
Beispiel 2
-
Reinigung von GlcNAc-Phosphotransferase
aus dem Rind
-
Eine
Milchdrüse
(6 kg) aus einem taktierenden Rind wurde beim Schlachten gewonnen
und sofort in 10 cm dicke Scheiben geschnitten und auf Eis gekühlt. Nach
einer Homogenisierung in einem im Handel erhältlichen Waring-Mixer wurde
die postnukleare Überstandsfraktion
durch Zentrifugation hergestellt. Membranfragmente wurden durch
Hochgeschwindigkeitszentrifugation (39.000 × g, 45 Minuten) gewonnen und Membranproteine
wurden in 4% Lubrol, 0,5 % Desoxycholat solubilisiert. GlcNAc-Phosphotransferase
wurde aus der solubilisierten Membranfraktion durch Inkubation mit
10 ml monoklonalem Antikörper
PT18, gekoppelt an eine UltralinkTM-Matrix
(Substitution 5 mg/ml) über
Nacht spezifisch adsorbiert. Die Matrix wurde dann durch Zentrifugation
bei niedriger Geschwindigkeit gewonnen, mit 1 M NaCl enthaltendem
Puffer mit 0,025 M Tris-HCl, pH 7,4, 0,005 M MgCl2,
0,3 % Lubrol gewaschen. Die Säule
wurde dann mit 2 Säulenvolumina
Puffer mit 0,01 M Tris-HCl, pH 7,4, 0,005 M MgCl2,
0,3 % Lubrol gewaschen. GlcNAc-Phosphotransferase wurde dann mit
0,10 M Tris-HCl, pH 10,0, 0,005 M MgCl2,
0,3 % Lubrol von der Säule
eluiert und mit 1/10 Volumen 1 M Tris-HCl, pH 6.0 neutralisiert.
Die Ausbeute ist normalerweise 20–50% der GlcNAc-Phosphotransferase-Aktivität, die im
homogenisierten Gewebe vorlag, und ungefähr 0,5 mg Enzym werden pro
10 kg verarbeitetem Gewebe gewonnen.
-
Beispiel 3
-
Aminosäuresequenzierung
von GlcNAc-Phosphotransferase aus dem Rind
-
Beispiel 3A
-
Reduktion, Alkylierung und Trennung einzelner
Untereinheiten
-
1,9
mg GlcNAc-Phosphotransferase aus dem Rind wurde auf einer in 9%
Ameisensäure äquilibrierten Säule mit
Sephadex G-25 Superfein entsalzt und lyophilisiert. Das lyophilisierte
Protein wurde in 1 ml 500 mM Tris-HCl, pH 8.6, 6 M Guanidinium-HCl,
10 mM EDTA, 2 mM DTT gelöst,
durch Sprudeln von N2-Gas durch die Lösung entgast
und 1 Stunde lang bei 37°C
inkubiert. Die Lösung
wurde auf 5 mM Iodessigsäure
gebracht und weitere 2 ½ Stunden
lang im Dunkeln bei 37 °C
inkubiert. Die Lösung
wurde dann auf 15 mM β-Mercaptoethanol
gebracht und auf einer in 9% Ameisensäure äquilibrierten Säule mit
Sephadex G-25 Superfein chromatographiert. Der Durchlauf wurde vereinigt
und lyophilisiert. Die einzelnen Untereinheiten wurden durch Chromatographie
auf einer mit 9% Ameisensäure äquilibrierten
1,0 × 30
cm großen
Säule mit
Superose 12 getrennt.
-
Beispiel 3B
-
Aminoterminale Sequenzierung einzelner
Untereinheiten
-
0,5
mg GlcNAc-Phosphotransferase aus dem Rind wurde mit Natriumdodecylsulfat äqulibriert,
auf einem 6%igen Polyacrylamidgel in Anwesenheit von Natriumdodecylsulfat
elektrophoretisch aufgetrennt. Die getrennten Untereinheiten wurden
dann elektrisch auf eine PVDF-Membran übertragen und die Proteinbanden durch
Färben
mit Coomassie-Blau nachgewiesen. Die den einzelnen Untereinheiten
entsprechenden Banden wurden dann mit einer Rasierklinge ausgeschnitten
und einer aminoterminalen Sequenzierung in einem Applied Biosystems
Modell 492 Proteinsequenzierer unterworfen. Die aminoterminale Sequenz
der α-Untereinheit
war Met Leu Leu Lys Leu Leu Gln Arg Gln Arg Gln Thr Tyr (SEQ ID
NO: 26). Die aminoterminale Sequenz der β-Untereinheit ist Asp Thr Phe
Ala Asp Ser Leu Arg Tyr Val Asn Lys Ile Leu Asn Ser Lys Phe Gly
Phe Thr Ser Arg Lys Val Pro Ala His (SEQ ID NO: 27). Die aminoterminale
Sequenz der γ-Untereinheit
ist Ala Lys Met Lys Val Val Glu Glu Pro Asn Thr Phe Gly Leu Asn
Asn Pro Phe Leu Pro Gln (SEQ ID NO: 28).
-
Beispiel 3C
-
Interne Aminosäuresequenz der β- und γ-Untereinheiten
-
Die
getrennten β-
und γ-Untereinheiten
aus Beispiel 3B wurden über
Nacht bei 37°C
in 0,1 M Tris-HCl, pH 8,0, in einem Massenverhältnis von 1/40 mit Trypsin
behandelt. Die tryptischen Fragmente wurden dann durch Reverse-Phase-Chromatographie
auf einer mit 0,1% Trifluoressigsäure äquilibrierten C18-Säule getrennt
und mit einem linearen Gradienten in Acetonitril entwickelt. Gut
getrennte Peaks wurden dann einer wie in Beispiel 3B beschriebenen
aminoterminalen Sequenzierung unterworfen. Die von der β-Untereinheit
sequenzierten Peptide hatten die Sequenzen Ile Leu Asn Ser Lys (SEQ
ID NO: 29), Thr Ser Phe His Lys (SEQ ID NO: 30), Phe Gly Phe The
Ser Arg (SEQ ID NO: 31) und Ser Leu Val Thr Asn Cys Lys Pro Val
Thr Asp Lys (SEQ ID NO: 32). Das von der γ-Untereinheit sequenzierte Peptid
hatte die Sequenz Leu Ala His Val Ser Glu Pro Ser Thr Cys Val Tyr
(SEQ ID NO: 33). Eine zweite Peptidsequenz von der γ-Untereinheit
mit der Sequenz Asn Asn Pro Phe Leu Pro Gln Thr Ser Arg Leu Gln
Pro (SEQ ID NO: 34) wurde durch Chymotrypsin-Verdau erhalten.
-
Beispiel 3D
-
Interne Aminosäuresequenz der α-Untereinheit
-
Interne
Peptidsequenzen der α-Untereinheit
wurden folgendermaßen
erhalten. GlcNAc-Phosphotransferase aus dem Rind wurde wie vorher
beschrieben reduziert, alkyliert, elektrophoretisch aufgetrennt
und auf PVDF übertragen.
Die Bande für
die α-Untereinheit wurde
ausgeschnitten und tryptische Peptide durch in-situ-Verdau mit Trypsin
erzeugt, mit Acetonitril/Trifluoressigsäure eluiert und durch Reverse-Phase-HPLC fraktioniert.
Einzelne Peaks wurden dann durch Matrix-assoziierte Laser-Desorptions-Ionisations-Massenspektroskopie
(MALDI-MS) untersucht und Peaks, die eine einzige Masse enthielten,
wurden einer aminoterminalen Sequenzierung wie vorstehend unterworfen.
Die von der α-Untereinheit
bestimmten Peptidsequenzen sind Val Pro Met Leu Val Leu Asp Xaa
Ala Xaa Pro Thr Xaa Val Xaa Leu Lys (SEQ ID NO: 35) und Glu Leu
Pro Ser Leu Tyr Pro Ser Phe Leu Ser Ala Ser Asp Val Phe Asn Val
Ala Lys Pro Lys (SEQ ID NO: 36).
-
Beispiel 4
-
Klonierung der cDNA für die α/β-Untereinheit von menschlicher
GlcNAc-
-
Phosphotransferase
-
Die
aminoterminale Proteinsequenz, die von der isolierten β-Untereinheit
aus dem Rind bestimmt worden war, wurde verwendet, um die Datenbank
der Expressed Sequence Tags (EST) unter Verwendung des Programms
tblastn zu durchsuchen. Altschul, S. F., Gish, W., et al. (1990). "Basic Local Alignment
Search Tool." Journal
of Molecular Biology 215: 403–410.
Diese Suche identifizierte eine partielle Maus-cDNA, die vorher
während
einer positionellen Klonierungsstrategie identifiziert worden war.
Cordes, S. P. und Barsh, G. S. (1994). "The mouse segmentation gene kr encodes
a novel basic domain-leucine zipper transcription factor." Cell 79: 1025–11034.
-
Ein
vorwärts
gerichteter PCR-Primer wurde beruhend auf der Maus-Sequenz entworfen
und unter Verwendung von polyA-RNA aus Mäuseleber als Matrize mit einem
reversen oligo-dT-Primer zur RT-PCR-Amplifikation eines 1.848 bp
großen
Produkts verwendet. Das PCR-Produkt wurde kloniert und sequenziert
und es stellte sich heraus, dass es die gesamten bestimmten Sequenzen
der β-Untereinheit
enthielt, was demonstrierte, dass es die β-Untereinheit der Maus kodierte.
-
Die
cDNA für
die menschliche β-Untereinheit
wurde durch Durchmustern einer von der ATCC erhaltenen größenselektierten
cDNA-Bank aus menschlicher Plazenta (Fischman, K., Edman J. C.,
et al. (1990). "A murine
fer testis-specific transcript (ferT encodes a truncated fer Protein)." Molecular and Cellular
Biology 10: 146–153)
mit der zufällig
Hexamer-markierten cDNA für
die β-Untereinheit
der Maus unter Bedingungen von reduzierter Stringenz (55°C, 2 × SSC) kloniert.
Der verbleibende Teil der Vorläufer- cDNA für die α/β-Untereinheit
wurde durch eine Kombination aus einer Walking-Strategie, beginnend
mit dem Teil der cDNA, der die menschliche β-Untereinheit kodiert, und Standardstrategien
für das
Durchmustern von Banken kloniert. Zusätzlich wurden EST-Datenbanksuchen verwendet,
um Klone zu identifizieren, die Teile der cDNA für menschliches α/β enthielten,
die von den entsprechenden Hinterlegungsstellen erhalten und sequenziert
wurden. Zusammen ermöglichten
diese Strategien die Bestimmung der cDNA-Sequenz voller Länge für den Vorläufer der menschlichen α/β-Untereinheiten.
Ein diese Sequenz enthaltender Klon wurde unter Verwendung der entsprechenden
Fragmente zusammengesetzt und in pUC19 kloniert. Die 5597 bp große Sequenz
wird in Sequenz NO: 4 angegeben und enthält DNA-Sequenzen, von denen
vorhergesagt wird, dass sie Proteinsequenzen kodieren, die zu allen
aminoterminalen und internen Peptidsequenzen homolog sind, die von
den α- und β-Untereinheiten
aus dem Rind bestimmt worden sind.
-
Beispiel 5
-
Klonierung der cDNA für die γ-Untereinheit der menschlichen
GlcNAc-Phosphotransferase
-
Die
aminoterminalen und tryptischen Peptidsequenzen der γ-Untereinheit
wurden verwendet, um die Expressed Sequence Tag (EST) Datenbank
unter Verwendung des Programms tblastn zu durchsuchen. Altschul,
S. F., Gish, W., et al. (1990). "Basic
Local Alignment Search Tool." Journal
of Molecular Biology 215: 403–10.
Drei menschliche EST-Sequenzen wurden identifiziert, die zu den
bestimmten Rinder-Proteinsequenzen hoch homolog waren. Der cDNA-Klon
48250, von dem die EST-Sequenz 280314 bestimmt wurde, wurde von
Genome Systems erhalten und unter Verwendung von Standardtechniken
sequenziert. Dieser Klon enthielt ein 1191 bp großes Insert,
das alle bestimmten Proteinsequenzen enthielt und 5' von der bestimmten
aminoterminalen Sequenz eine Signalsequenz zu enthalten schien.
Dem Klon fehlte jedoch ein Initiator-Methionin oder jegliche nicht kodierende
5'-Sequenz. Der
5'-Teil der cDNA
wurde durch PCR erhalten. Der rerverse Primer 5' GCGAAGATGAAGGTGGTGGAGGACC-3' (SEQ ID NO: 37)
und ein Primer für
den T7-Promotor wurden in einer Reaktion zusammen mit Matrizen-DNA
von einer cDNA-Bank aus menschlichem Gehirn in pCMV-SPORT (GIBCO)
verwendet. Ein 654 bp großes
Produkt wurde erhalten, in pCR2.1 kloniert und sequenziert. Die
Sequenz demonstrierte, dass das amplifizierte Produkt 23 bp nicht
kodierende 5'-Sequenz,
das Initiator-Methionin und das in EST 280314 identifizierte Signalpeptid
enthielt. Eine cDNA voller Länge
für die γ-Untereinheit
(pBC36) wurde durch Ligieren eines 75 bp großen EcoRI-ApaI-Fragments aus
dem klonierten PCR- Produkt,
eines ApaI-NotI-Fragments aus dem Klon 48250 und EcoRI-NotI-geschnittenem
pcDNA3 (Invitrogen) zusammengefügt.
-
Beispiel 6
-
Klonierung des Gens für die α/β-Untereinheit der menschlichen
GlcNAc-Phosphotransferase
-
Plasmid-DNA
wurde von einer cDNA-Bank aus menschlichem Gehirn (Life Technologies)
gemäß dem Protokoll
des Herstellers hergestellt. Diese DNA wurde als Matrize für eine PCR
unter Verwendung von Primern mit den Sequenzen 5'-TGCAGAGACAGACCTATACCTGCC-3' (SEQ ID NO: 38)
und 5' ACTCACCTCTCCGAACTG-GAAAG-3' (SEQ ID NO: 39)
unter Verwendung von Taq DNA-Polymerase und Puffer A von Fischer
Scientific unter Verwendung von 35 Zyklen von 94°C 1 Minute, 55°C 1 Minute
und 79°C
1 Minute verwendet. Ein 106 bp großes Produkt wurde erhalten,
durch Agarosegelelektrophorese gereinigt, durch GeneClean (Bio101)
isoliert und in pCR2 kloniert. Eine DNA-Sequenzierung bestimmte,
dass das so erhaltene Plasmid pAD39 ein 106 bp großes Insert
enthielt, das durch Verdau mit EcoRI ausgeschnitten und bei Genome Systems
zum Durchmustern einer menschlichen genomischen BAC-Bank eingereicht
wurde. Vier menschliche BACs wurden identifiziert und BAC #14951
wurde sequenziert. Zum Sequenzieren wurde BAC #14951 beim Labor
eines Kollegen an der University of Oklahoma eingereicht. Das BAC
wurde dann durch Versprühen fragmentiert
und Fragmente wurden in pUC18 kloniert und Shotgunsequenziert. Contigs
wurden durch Computeranalyse erzeugt und Lücken durch Primer-Walking-Strategien
geschlossen. Die Sequenz des BAC umspannt 177.364 bp. Das Vorläufergen
für die α/β-Untereinheiten
der GlcNAc-Phosphotransferase umspannt ~80 kb und ist in 21 Exons
angeordnet.
-
Beispiel 7
-
Klonierung des Gens für die γ-Untereinheit der menschlichen
GlcNAc-
-
Phosphotransferase
-
Das
Gen für
die menschliche γ-Untereinheit
wurde durch blastn Durchsuchen der NCBI High Throughput Genomic
Sequence (HGTS) Datenbank mit der cDNA-Sequenz voller Länge für die menschliche
Untereinheit identifiziert. Die Suche identifizierte einen vom menschlichen
Chromosom 16 abgeleiteten Klon HS316G12(gi 4495019), der das Gen
für die
menschliche γ-Untereinheit
enthielt. Das Gen für
die γ-Untereinheit
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase umspannt etwa 12 kb und
ist in 11 Exons angeordnet. Die Exons 1–3 und 4–11 sind durch ein großes Intron
von etwa 9 kb getrennt.
-
Beispiel 8
-
Herstellung eines modifizierten Expressionsplasmids
für die
cDNA des Vorläufers
der α/β-Untereinheiten
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase
-
Ein
Expressionsvektor für
die cDNA von GlcNAc-Phosphotransferase α/β wurde folgendermaßen in pcDNA3.1(+)
konstruiert. Zwei stromaufwärts
gelegene ATG's in
der nicht kodierenden 5'-Sequenz
der cDNA für
menschliche GlcNAc-Phosphotransferase wurden entfernt und die Kozak-Sequenzen
wurden folgendermaßen
modifiziert. Zwei Fragmente aus pAD98, bei dem es sich um die in
pcDNA3.1(+) klonierte cDNA für menschliche
GlcNAc-Phosphotransferase ct/p handelte, wurden ausgeschnitten.
Ein 1068 bp großes
XhoI-PstI-Fragment und ein 9746 bp großes NheI-XhoI-Fragment wurden
mit Oligonucleotiden mit den Sequenzen 5'-CTAGCCACCATGGGGTTCAAGCTCTTGCA-3' (SEQ ID NO: 40)
und 5' AGAGCTTGAACCCCATGGTGG-3' (SEQID NO: 41) ligiert,
wobei pAD105 erzeugt wurde. Die polyA-Sequenz in der Nähe des 3'-Endes des cDNA-Klons
wurde durch Ligieren eines NheI-BglII-Fragments aus der cDNA mit
NheI-BamHI-geschnittenem Vektor pcDNA3.1(+) entfernt, wobei pAD128
erzeugt wurde.
-
Beispiel 9
-
Herstellung eines Expressionsplasmids
für die
cDNA des Vorläufers
der α/β-Untereinheiten der
menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase
-
Eine
DNA-Sequenzierung von pAD128 identifizierte die Deletion eines A
in einer Sequenz AAAAA (Positionen 2761–2765, gezeigt in SEQ ID NO:
4), welche die kodierende Sequenz unterbrach. Das Plasmid pAD130
wurde bei einem Versuch, dies zu korrigieren, durch Ligieren eines
5929 bp großen
NheI-MfeI-Fragments und eines 2736 bp großen NheI-AgeI-Fragments (beide
aus pAD128 mit einem aus pAD124 abgeleiteten 515 bp großen MfeI-AgeI-Fragment)
konstruiert. Das Plasmid pAD130 wurde dann gezüchtet und eine anschließende Sequenzierung
des Plasmids pAD130 demonstrierte, dass die Sequenz AAAAA wieder
zu AAAA revertiert war, was eine Instabilität der Sequenz an diesem Punkt
anzeigte.
-
Um
diese Instabilität
zu eliminieren wurde das erste AAA (Position 2761–2763, gezeigt
in SEQ ID NO: 4), das Lysin kodiert, zu AAG geändert (das auch Lysin kodiert),
so dass die instabile Sequenz AAAAA zu einem stabilen AAGAA geändert wurde,
ohne die kodierte Aminosäure
zu verändern.
Das Plasmid pAD130 wurde korrigiert, indem ein 214 bp großes MfeI-DraIII-Fragment
entfernt wurde und es durch ein Fragment mit der korrekten Sequenz
ersetzt wurde. Das korrekte MfeI-DraIII-Fragment wurde durch PCR
unter Verwendung von pAD130 als Matrize mit dem vorwärts gerichteten
Primer 5'-GAAGACACAATTGGCATACTTCACTGATAGCAAGAATACTGGGAGGCAACTAAAA GATAC-3' (SEQ ID NO: 42)
(oligo TTI 25 mit der erwünschten
Sequenz AAGAA wie unterstrichen) und dem rückwärts gerichteten Primer 5'-ACTGCATATCCTCAGAATGG-3' (SEQ ID NO: 43) (oligo TTI 24) hergestellt.
Das PCR-Fragment wurde in die EcoRV-Stelle von pBluescript KS II (+) (Stratagene)
subkloniert, wobei pMK16 erzeugt wurde. Das Insert wurde zur Bestätigung sequenziert
und das 215 bp große
MfeI-DraIII-Fragment wurde hergestellt. Um MfeI-DraIII-Stellen auf
dem Vektor pcDNA 3.1 (+) (Invitrogen) zu vermeiden, wurde das NheI-XbaI-Fragment
aus pAD130 hergestellt und in die XbaI-Stelle von pUC19 (Life Technologies)
subkloniert, um pMK15 zu konstruieren. pMK15 wurde mit MfeI und
DraIII gespalten und das 6317 bp große Fragment wurde gereinigt
und mit dem MfeI-DraIII-Fragment aus pMK16 ligiert, um pMK19 zu
bilden, welches die erwünschte
stabile Sequenz in pUC19 enthielt.
-
Die
korrigierte cDNA für
die α/β-Untereinheit
wurde als KpnI-XbaI-Fragment aus pMK19 ausgeschnitten und zwischen
die KpnI und XbaI-Stellen von pcDNA6/V5/His-A subkloniert und mit
pMK25 bezeichnet. Das Plasmid pMK25 enthält die in SEQ ID NO: 20 gezeigte
cDNA, wo die Nucleotidsequenz für
die modifizierte cDNA für
den Vorläufer
der meschlichen α/β-Untereinheit
in den Nucleotiden 1–3768
gezeigt wird. Diese Sequenz entspricht der in SEQ ID NO: 4 gezeigten
Nucleotidsequenz 165–3932
und ist eine Modifikation davon.
-
Beispiel 10
-
Konstruktion von Expressionsvektoren für eine cDNA
für den
Vorläufer
der α/β- Untereinheiten der
löslichen, menschlichen
GlcNAc-Phosphotransferase
-
Das
Plasmid pMK19 wurde mit BglII (das an den in SEQ ID NO: 20 gezeigten
Positionen 255 und 2703 schneidet) verdaut und mit sich selbst ligiert,
um die Länge
der zu amplifizierenden cDNA von ungef. 3,5 kb auf 1 kb zu reduzieren,
so dass die 5'-
und 3'-Enden der
cDNA durch PCR modifiziert werden können, um die Transmembrandomänen der α- und β-Untereinheiten
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase zu entfernen, und verwendet,
um Expressionsvektoren zum Herstellen löslicher GlcNAc-Phosphotransferase
zu konstruieren. Dieses Plasmid wurde mit pMK21 bezeichnet. Die
Strategie ist, dass die Nucleotide, welche die ersten 44, die Transmembrandomäne der α-Untereinheit
enthaltenden Aminosäuren
kodieren (Nucleotide 1–132 von
SEQ ID NO: 20) durch eine HindIII-Stelle ersetzt werden, und Nucleotide,
welche die letzten 47, die Transmembrandomäne der β-Untereinheit enthaltenden Aminosäuren kodieren
(Nucleotide 3628–3768
von SEQ ID NO: 21), durch ein Stopp-Codon und eine XbaI-Stelle ersetzt
werden.
-
Das
Plasmid pMK21 wurde als Matrize für eine PCR mit den folgenden
Primern verwendet: Einem vorwärts
gerichteter Primer (5'-TGGTTCTGAAGCTTAGCCGAGATCA TACCATG-3' (SEQ ID NO: 44),
Oligo TTI 76), der eine HindIII-Stelle (unterstrichen) und eine
zu den Nucleotiden 133 bis 151 von SEQ ID NO: 20 komplementäre Sequenz
(kursiv) enthielt, der das 5'-Ende
eines PCR-Fragments produziert, welches die kodierende Sequenz der
ersten 44 Aminosäuren,
umfassend die mutmaßliche
Transmembrandomäne
der α-Untereinheit,
entfernt. Ein rückwärts gerichteter
Primer (5'-TAGTACACTCTAGActactaCTTCAATTTGTCTCGATAAG-3' (SEQ ID NO: 45),
Oligo TTI 78), der eine XbaI-Stelle (unterstrichen), zwei Stopp-Codons
(Kleinbuchstaben) und eine zu den Nucleotiden 3608 bis 3627 von
SEQ ID NO: 21 komplementäre
Sequenz (kursiv) enthielt, der das 3'-Ende eines PCR-Fragments herstellt,
das die kodierende Sequenz der letzten 47 Aminosäuren, umfassend die mutmaßliche Transmembrandomäne der β-Untereinheit,
entfernt und sie durch zwei Stopp-Codons ersetzt. Das so erhaltene
PCR-Fragment wurde in die EcoRV-Stelle von pBluescript KS II+ (Stratagene)
subkloniert. Dieses als pMK42 bezeichnete Plasmid wurde sequenziert
um sicherzustellen, dass keine Fehler durch PCR eingeführt wurden.
Das BglII-BglII-Fragment (in SEQ ID NO: 20 gezeigte Positionen 255–2703),
das vorher entfernt worden war, wurde zurück in die BglII-Stelle von
pMK42 subkloniert. Es wurde bestimmt, dass die Orientierung dieses
Framents korrekt war und dieses Plasmid wurde als pMK49 bezeichnet.
Somit enthielt das Plasmid pMK49 eine cDNA, umfassend eine 5' gelegene HindIII-Stelle
und eine 3' gelegene
XbaI-Stelle, die eine kodierende Region für die cDNA des Vorläufers der α/β-Untereinheiten
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase flankierten, wobei die
mutmaßliche
Transmembrandomäne
der α-Untereinheit
deletiert und die mutmaßliche
Transmembrandomäne
der β-Untereinheit
durch zwei Stopp-Codons ersetzt war (lösliche α/β-cDNA).
-
Diese "lösliche α/β-cDNA" kann nun bequem in Vektoren subkloniert
werden, die so konstruiert sind, dass sie das HPC4-Epitop (das zur
schnellen Reinigung des löslichen
Enzyms verwendet wird) und unterschiedliche Sekretions-Signalpeptide
enthalten. Diese pcDNA6/V5/His-A+tag)-Vektoren wurden folgendermaßen konstruiert:
Synthetische
Oligonucleotidkassetten, die eine 5' gelegene NheI-Stelle und eine 3'-gelegene HindIII-Stelle
enthielten, die unterschiedliche Sekretions-Signalpeptide kodierende
Nucleotidsequenzen und die das HPC4-Epitop kodierende Nucleotidsequenz flankierten,
wurden in das mit NheI und HindIII geschnittene Plasmid pcDNA6/V5/His-A
eingefügt.
Die folgenden Plasmide wurden mit der angezeigten Kassette hergestellt:
-
1.
pMK45 – Signalpeptid
der Immunglobulin-Kappa-Kette der Maus (Sequenz kursiv) und das
Epitop HPC4 (Sequenz unterstrichen)
-
1.
pMK44 – eine
Transferrin-Signalpeptidsequenz (kursiv) und das Epitop HPC4 (Sequenz
unterstrichen)
-
1.
pMK43 – eine
Transferrin-Sekretionspeptidsequenz, modifiziert um eine Kozak-Sequenz zu erfüllen (Sequenz
kursiv), und das Epitop HPC4 (Sequenz unterstrichen)
-
Die
cDNA, welche die "löslichen α/β-Untereinheiten" kodiert, kann als
HindIII-XbaI-Fragment
aus pMK49 erhalten und in das Plasmid pMK43 eingefügt werden,
um pMK50 zu bilden; pMK44, um pMK51 zu bilden, und in pMK45, um
pMK52 zu bilden, Plasmide, die fähig
sind, die α/β-Untereinheiten
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase mit deletierten mutmaßlichen
Transmembrandomänen
zu kodieren, mit unterschiedlichen Signalpeptiden und wobei alle
den Epitopanhang HPC4 haben, um eine Reinigung des löslichen, sezernierten
Proteins zu erleichtern.
-
Beispiel 11
-
Konstruktion von Expressionsvektoren für die cDNA
für den
Vorläufer
der γ-Untereinheit
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase
-
Die
cDNA für
den Vorläufer
der γ-Untereinheit
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase wurde aus dem Plasmid
pAD133 in pAC5.1/V5-His durch Schneiden mit EcoRI erhalten. Diese
cDNA wurde in EcoRI-verdautes pcDNA6/V5/His-A eingefügt, um das
Plasmid pMK17 zu bilden, das eine wie in SEQ ID NO: 5 gezeigte cDNA
enthielt. Das Plasmid pMK17 wurde mit MluI (Position 124–129, wie
in SEQ ID NO: 5 gezeigt) und EcoRI (Position 1103–1108, wie
in SEQ ID NO: 5 gezeigt) verdaut, und das 980 bp große MluI-EcoRI-Fragment
wurde dann mit einer synthetischen, doppelsträngigen Kassette mit einer HindIII-Stelle
und einer MluI-Stelle, die eine Nucleotidsequenz flankieren, welche
die Positionen einschließt,
die 95–123,
wie in SEQ ID NO: 5 gezeigt, entsprechen, in pBluescript KSII (+)
subkloniert, wodurch die Nucleotidsequenz, die das aminoterminale,
24 Aminosäuren
große
Signalpeptid in dem Plasmid pMK26 kodiert, entfernt wurde. Das Plasmid pMK26
wurde sequenziert, um seine Sequenz sicherzustellen. Die korrekte
cDNA aus pMK26, welche die Aminosäuren für die γ-Untereinheit der menschlichen
GlcNAc-Phosphotransferase mit entferntem Signalpeptid kodiert, wird dann
durch HindIII- und EcoRI-Verdau aus pMK26 ausgeschnitten und in
die Plasmide pMK43 gegeben, um pMK58 zu bilden; pMK44, um pMK59
zu bilden, und in pMK45, um pMK64 zu bilden, Plasmide, mit unterschiedlichen
Signalpeptiden und alle mit dem Epitopanhang HPC4, um eine Reinigung
der löslichen γ-Untereinheit
zu erleichtern, die fähig
sind, die γ-Untereinheit
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase mit deletiertem Signalpeptid
zu kodieren.
-
Um
das Verhalten von sezernierten α/β/γ-Produkten
auszuwerten, wurden der Vorläufer
für die α/β-Untereinheit
und die γ-Untereinheit
in dem bicistronischen Vektor pIRES (Clontech) koexprimiert. Dies
wurde durch Subklonieren von cDNAs für α/β und γ, welche die erwünschte Untereinheit
exprimieren, mit einem ausgewählten
Signalpeptid und dem Anhang HPC4 in die NheI-Stelle (MCS-A) beziehungsweise
XbaI-Stelle (MCS-B)
von pIRES erreicht.
-
Beispiel 12
-
Transiente Expression der α/β- und γ-Untereinheiten
der menschlichen GlcNAc-Phosphotransferase
in 293T-Zellen
-
Plasmide
wurden unter Verwendung von Fugene6 (Roche) gemäß den Anleitungen des Herstellers
in 293T-Zellen transfiziert. Kulturmedium wurde 23 h, 44,5 h und
70 h nach der Transfektion gewonnen. Aliquots von Medien, die exprimiertes
Protein enthielten, wurden auf einem an Ultralink-Kugeln (Pierce)
konjugierten monoklonalen anti-HPC4-Antikörper (
US-Patent Nr. 5,202,253 ) durch Inkubation über Nacht
bei 4°C
eingefangen. Die Kugeln wurden gewaschen, um ungebundenes Protein
zu entfernen, und direkt wie früher
beschrieben (REF) auf Phosphotransferase-Aktivität analysiert.
-
Zur
Expression verwendete Plasmide, die alle eine den Anhang HPC4 kodierende
Sequenz enthielten, waren die Folgenden:
- 1.
pMK50 – modifiziertes
Transferrin-Sekretionspeptid und α/β-Untereinheit
in pcDNA6/V5/His-4
- 2. pMK51 – Transferrin-Sekretionspeptid
und α/β-Untereinheit
in pcDNA6/V5/His-4
- 3. pMK52 – Sekretionspeptid
des Immunglobulins der Maus und α/β-Untereinheit
in pcDNA6/V5/His-4
- 4. pMK75 – modifiziertes
Transferrin-Sekretionspeptid und α/β-Untereinheit
und modifiziertes Transferrin-Sekretionspeptid und γ-Untereinheit
in pIRES
- 5. pMK81 – Transferrin-Sekretionspeptid
und α/β-Untereinheit
und Transferrin-Sekretionspeptid
und γ-Untereinheit
in pIRES
- 6. pMK76 – Sekretionspeptid
des Immunglobulins der Maus und α/β-Untereinheit
und Sekretionspeptid des Immunglobulins der Maus und γ in pIRES.
-
Die
relativen Expressionsmengen, die durch einen Assay auf Phosphotransferase
unter Verwendung von Methyl-α-D-mannosid
und UDP-[β-32P]-GlcNAc als Substrate mit Zellen, die
mit pcDNA6/V5/His-4 transfiziert waren, als Kontrolle nachgewiesen
wurden, wird in 4 gezeigt.
-
Beispiel 13
-
Expression und Reinigung von GlcNAc-Phosphotransferase α/β/γ
-
Zur
Expression und Reinigung des Enzyms wird ein modifiziertes Expressionsplasmid
in einem von pEE14 abgeleiteten modifizierten Expressionsvektor
konstruiert. Das Plasmid steuert die Synthese eines löslichen
GlcNAc-Phosphotransferase-Moleküls
mit anhängendem
Epitop. Der Vorläufer
für die α/β-Untereinheit wird
folgendermaßen
modifiziert: Der 5'-Anteil
der cDNA, der die cytoplasmatische und Transmembrandomäne kodiert,
wird deletiert und durch Nucleotide ersetzt, die das Transferrin-Signalpeptid
kodieren, gefolgt von Aminosäuren,
welche das Epitop für
den monoklonalen Antikörper
HPC4 kodieren. Der 3'-Anteil
der cDNA wurde durch die Einfügung
eines Stopp-Codons vor dem Transmembransegment der β-Untereinheit
modifiziert. Der Vektor pEE14.1 (Lonza Biologics) wird durch die
Einfügung
eines 850 bp großen
MluI-NcoI-Fragments modifiziert, das einen modifizierten Promotor
des vaskulären
Endothelwachstumsfaktors (VEGF) an der nur einmal vorkommenden MluI-Stelle
in pEE14.1 enthält.
Dieser Vektor, der den Vorläufer
für die
modifizierte α/β-Untereinheit
der GlcNAc-Phosphotransferase kodiert, wird mit einem Wildtypkonstrukt
der γ-Untereinheit, das
den VEGF-Promotor in pEE14.1 enthält, unter Verwendung von Fugene6
in CHO-K1-Zellen transfiziert und in Platten mit 96 Vertiefungen
ausplattiert. Transfektanten werden in 25 μm Methioninsulfoximin selektiert und
das Plasmid wird durch Selektion in Platten mit 96 Vertiefungen
mit 50 μM,
100 μM,
250 μM und
500 μM Methioninsulfoximin
amplifiziert. Klone werden im Duplikat in Platten mit 96 Vertiefungen
gepickt und die am höchsten
exprimierenden Klone durch Dot-Blotting-Medium und Immunnachweis
mit dem monoklonalen Antikörper
HPC4 ausgewählt.
Der am höchsten
exprimierende Klon wird in Wannenstapeln ausgeweitet. Die rekombinante
lösliche
GlcNAc-Phosphotransferase mit anhängendem Epitop wird durch Chromatographie
an dem an Ultralink gekoppelten monoklonalen Antikörper HPC4
in Anwesenheit von 5 mM MgCl2 und 1 mMCaCl2 aus dem Medium gereinigt. Die lösliche GlcNAc-Phosphotransferase
mit anhängendem
Epitop wird mit 5 mM EGTA und 5 mM MgCl2 eluiert.
-
Beispiel 14
-
Herstellung von monoklonalen Antikörpern, die
für Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind spezifisch sind
-
Monoklonale
Mausantikörper,
die für
Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind spezifisch sind, wurden durch Immunisierung von Mäusen mit
einer partiell gereinigten Herstellung von Phosphodiester-α-GlcNAcase
erzeugt. Milzen wurden dann aus immunen Mäusen entnommen und gemäß Standardtechniken
mit SP2/O-Myelomzellen fusioniert (Harlow, E. und Lane, D. (1988).
Antibodies: a laboratory manual, Cold Spring Harbor Laboratory).
Hybridome wurden in acht Platten mit 96 Vertiefungen ausplattiert
und gezüchtet,
bis Hybridome sichtbar waren. Hybridome, die Antikörper gegen
Phosphodiester-α-GlcNAcase
sezernierten, wurden durch Messen von Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität in Immunpräzipitaten
gemessen, die durch Inkubation einer partiell gereinigten Herstellung
von Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit vereinigten Hybridomüberständen hergestellt
wurden. Pools aus 16 und 4 Vertiefungen wurden analysiert, gefolgt
von einzelnen Vertiefungen. Der monoklonale Antikörper UC1
wurde mit diesem Protokoll identifiziert und zur Verwendung bei
der Reinigung von Phosphodiester-α-GlcNAcase an UltralinkTM gekoppelt.
-
Beispiel 15
-
Reinigung von Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind
-
Kalbsleber
aus dem Rind (1 kg) wurde in 0,05 M Imidazol-HCl, pH 7,0, 0,15 M
NaCl, 0,01 M EDTA homogenisiert und ein gewaschener postnukleärer Überstand
wurde hergestellt. Membranen wurden durch 30 Minuten lange Zentrifugation
bei 30.000 × g
gewonnen und dreimal mit dem vorstehenden Puffer gewaschen. Membranproteine
wurden dann in Puffer, der 2% Triton X-100, 0,05 % Desoxycholat
enthielt, solubilisiert und unlösliches
Material wurde wie vorher durch Zentrifugation entfernt. Die solubilisierte
Membranfraktion wurde mit 20 ml monoklonalem Antikörper UC1,
gekoppelt an UltralinkTM (Substitution 5
mg/ml), unter konstanter Drehbewegung 16 Stunden lang bei 4°C gekoppelt.
Das UC1-UltralinkTM wurde durch Zentrifugation
bei niedriger Geschwindigkeit gewonnen, in eine Säule gepackt
und mit 0,025 M Tris-HCl, pH 7,4, 0,3 % Lubrol, gefolgt von 2 Säulenvolumina
Puffer mit 0,5 M NaHCO3, pH 8,0, 0,3 % Lubrol
gewaschen. Phosphodiester-α-GlcNAcase
wurde dann mit 0,5 M NaHCO3, pH 10,0, 0,3
% Lubrol von der Säule
eluiert und in 1/10 Volumen 1 M Tris-HCl, pH 5,5 gewonnen.
-
Beispiel 16
-
Aminosäuresequenzierung
der Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind
-
Beispiel 16A
-
Aminoterminale Sequenz der Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind
-
Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind wurde an eine 0,25 ml große Säule mit POROS HQ gebunden und
mit 0,5 M NaCl enthaltendem Puffer in einem Schritt eluiert. Fraktionen,
die Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität enthielten,
wurden durch einen Phosphodiester-α-GlcNAcase-Assay identifiziert, vereinigt
und an eine ProSorb Probenpräparationskartusche
(Perkin Elmer) adsorbiert und einer Aminosäuresequenzierung in einem Applied
Biosystems Modell 492 Proteinsequenzierer unterworfen, die gemäß den Anleitungen
des Herstellers betrieben wurde. Die Sequenz Asp-Xaa-Thr-Arg-Val-His-Ala-Gly-Arg-Leu-Glu-His-Glu-Ser-Trp-Pro-Pro-Ala-Ala-Gln-Thr-Ala-Gly-Ala-His-Arg-Pro-Ser-Val-Arg-Thr-Phe-Val
wurde erhalten.
-
Beispiel 16B
-
Interne Sequenz der Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Rind
-
Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus Rinderleber wurde in einer SpeedVac auf 10 μl konzentriert, mit 30 μl 0,1 M Tris-HCl,
pH 7,4, 8 M Guanidinium-HCl und 2–4 μl 25 mM DTT kombiniert und 1
Stunde lang bei 50°C inkubiert.
2,4 μl 50 μM Iodacetamid
wurden dann zugegeben und die Inkubation wurde 1 Stunde lang fortgesetzt.
Das Reaktionsgemisch wurde dann auf einer Säule mit Sephadex G25 Superfein
wie für
GlcNAc-Phosphotransferase
beschrieben entsalzt und mit Trypsin verdaut. Die Peptide wurden
durch HPLC fraktioniert und wie für GlcNAc-Phosphotransferase
beschrieben sequenziert. Die Sequenzen, die bestimmt wurden, sind
Arg Asp Gly Thr Leu Val Thr Gly Tyr Leu Ser Glu Glu Glu Val Leu
Asp Thr Glu Asn und Gly Ile Asn Leu Trp Glu Met Ala Glu Phe Leu
Leu Lys.
-
Beispiel 17
-
Klonierung der cDNA für menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Die
tryptischen Peptidsequenzen der Phosphodiester-α-GlcNAcase wurden verwendet,
um die EST-Datenbanken wie für
GlcNAc-Phosphotransferase vorstehend beschrieben zu durchsuchen.
Drei EST-Sequenzen wurden identifiziert, welche die cDNA für menschliche
Phosphodiester-α-GlcNAcase
enthielten und der Klon ATCC #367524 wurde erhalten und ein ~700
bp großes
EcoRI-NotI-Fragment wurde aus diesem Klon ausgeschnitten und verwendet,
um eine menschlicher Leber-cDNA-Bank in dem Vektor TriplEx zu sondieren.
Einige Klone wurden identifiziert und sequenziert, wobei sich herausstellte,
dass einer von ihnen (Klon 6.5) eine cDNA von fast voller Länge für die menschliche
Phosphodiester-α-GlcNAcase
enthielt. Der in Beispiel 18 beschriebene genomische Klon demonstriert,
dass dem Klon 6.5 nur das Initiator-Methionin fehlte.
-
Beispiel 18
-
Klonierung des Gens für menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Das
Gen für
menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
wurde durch Durchsuchen der NCBI-Datenbank nr mit der cDNA für menschliche
Phosphodiester-α-GlcNAcase unter Verwendung
des Programms blastn identifiziert. Die genomische Sequenz wurde
während
der Sequenzierung eines Klons aus Chromosom 16pl3.3 bestimmt und
am 6. März
1999 in GenBank als eine nicht identifizierte Sequenz von 161264
bp mit der Hinterlegungsnummer AC007011 hinterlegt. Das Gen umspannt
etwa 12 kb genomischer DNA auf Chromosom 16.13 und ist in 11 Exons
angeordnet.
-
Beispiel 19
-
Konstruktion eines Expressionsvektors
für menschliche
Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Ein
Expressionsvektor für
menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
wurde folgendermaßen
hergestellt: Das 5'-Ende
der Sequenz von Klon 6.5 wurde durch PCR-Amplifikation des Endes der cDNA mit
einem vorwärts
gerichteten Primer mit der Sequenz 5'-GGAATTCCACCATGGCGACCTCCACGGGTCG-3' (SEQ ID NO: 49)
und einem rückwärts gerichteten
Primer 5'-TGACCAGGGTCCCGTCGCG-3' (SEQ ID NO: 49)
modifiziert. Dies diente zum Hinzufügen einer Kozak-Konsensus-Sequenz
und eines Initiator-Methionins zu der Sequenz des Klons 6.5. Das
~500 bp große
PCR-Produkt wurde gereinigt, mit EcoRI und BamHI verdaut und in pcDNA3.1(-)
ligiert, das sequenziert wurde. Dieses Konstrukt wurde dann mit
BamHI und HindIII verdaut und mit einem 1600 bp großen BamHI-HindIII-Fragment
ligiert, das den 3'-Anteil
der cDNA des Klons 6.5 enthielt, wobei das Expressionsplasmid voller
Länge erzeugt
wurde.
-
Beispiel 20
-
Wirtszellherstellung für menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Cos-Zellen
wurden in 60 mm großen
Platten in Dulbeccos minimalem essentiellem Medium (DMEM) bei 37°C in 5% CO2 gezüchtet,
bis sie 50–80%
Konfluenz erreichten. Die Platten wurden dann mit OptiMEM I gewaschen
und die Zellen unter Verwendung von Lipofectamine Plus (GIBCO BRL
Life Technologies) gemäß den Anleitungen
des Herstellers mit dem in Beispiel 19 beschriebenen Expressionsvektor
transfiziert.
-
Nach
48 Stunden wurden die Zellen geerntet, eine solubilisierte Membranfraktion
wurde hergestellt und auf Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität hin getestet.
-
Beispiel 21
-
Expression und Reinigung löslicher,
rekombinanter, menschlicher Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Zur
Expression und Reinigung des Enzyms wird in einem von pEE14.1 abgeleiteten,
modifizierten Expressionsvektor ein modifiziertes Expressionsplasmid
konstruiert. Das Plasmid steuert die Synthese eines löslichen
Phosphodiester-α-GlcNAcase-Moleküls mit anhängendem
Epitop. Der Vorläufer
für Phosphodiester-α-GlcNAcase
wird folgendermaßen
modifiziert: Der 3'-Anteil
der cDNA, der die Transmembran- und cytoplasmatische Domäne der Phosphodiester-α-GlcNAcase
kodiert, wird deletiert und durch Nucleotide, die das Epitop für den monoklonalen
Antikörper
HPC4 kodieren, gefolgt von einem Stopp-Codon, ersetzt. Der Vektor pEE14.1
(Lonza Biologics) wird durch Einfügen eines 850 bp großen MluI-NcoI-Fragments
modifiziert, das einen modifizierten Promotor des vaskulären Endothelwachstumsfaktors
(VGEF) an der nur einmal vorkommenden MluI-Stelle in pEE14.1 enthält. Dieser
Vektor, der den Vorläufer
der löslichen
Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit anhängendem
Epitop kodiert, wird unter Verwendung von Fugene6 in CHO-K1-Zellen
transfiziert und in eine Platte mit 96 Vertiefungen ausplattiert.
Transfektanten werden in 25 μM
Methioninsulfoximin selektiert, und das Plasmid wird durch Selektion
in Platten mit 96 Vertiefungen mit 50 μM, 100 μM, 250 μM und 500 μM Methioninsulfoximin amplifiziert.
Klone werden im Duplikat in Platten mit 96 Vertiefungen gepickt
und die am höchsten
exprimierenden Klone durch Dot-Blotting-Medium und Immunnachweis
mit dem monoklonalen Antikörper
HPC4 ausgewählt.
Medium von Klonen, die den höchsten
Expressionsspiegel des Epitopanhangs demonstrierten, wird auf Phosphodiester-α-GlcNAcase-Aktivität hin analysiert.
Der am höchsten
exprimierende Klon wird in Wannenstapeln ausgeweitet. Die rekombinante
lösliche
Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit anhängendem
Epitop wird durch Chromatographie auf dem an Ultralink gekoppelten
monoklonalen Antikörper
HPC4 in Anwesenheit von 5 mM MgCl2 und 1
mM CaCl2 aus dem Medium gereinigt. Die lösliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit anhängendem
Epitop wird mit 5 mM EGTA und 5 mM MgCl2 eluiert.
-
Beispiel 22
-
Konstruktion eines Expressionsvektors
für lösliche,
menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Zur
Expression und Reinigung des Enzyms wird in einem von pEE14.1 abgeleiteten,
modifizierten Expressionsvektor ein modifiziertes Expressionsplasmid
konstruiert. Das Plasmid steuert die Synthese eines löslichen
Phosphodiester-α-GlcNAcase-Moleküls mit anhängendem
Epitop. Der Vorläufer
für Phosphodiester-α-GlcNAcase
wird folgendermaßen
modifiziert: Der 3'-Anteil
der cDNA (1342–1548
von SEQ ID NO: 7), der die Transmembran- und cytoplasmatische Domäne der Phosphodiester-α-GlcNAcase kodiert,
wurde deletiert und durch die Nucleotidsequenz GAGGACCAGGTGGACCCCAGGCTGATCCAC
GGCAAGGAT (SEQ ID NO: 51), die das Epitop für den monoklonalen Antikörper HPC4
(EDQVDPRLIDGKD (SEQ ID NO: 52)) kodiert, gefolgt von einem Stopp-Codon,
ersetzt.
-
Dieser
Expressionsvektor wurde durch Erzeugen von zwei Plasmid-Zwischenstufen
und Ligieren eines Fragments von jedem in den Vektor pEE14.1 (Lonza
Biologics) konstruiert, um den endgültigen Expressionsvektor zu
ergeben. Die erste, mit pKB4 bezeichnete Plasmid-Zwischenstufe wurde
durch Ligieren des 1034 bp großen
FseI-Bsu36l-Fragments
von Phosphodiester-α-GlcNAcase
(dem die C-terminale Transmembran- und cytoplasmatische Domäne fehlt)
aus dem Klon 6.5 und einem Bsu36l-XbaI-Oligonucleotidfragment, welches das
Epitop HPC4 enthält,
in einen modifizierten Vektor pUC19 konstruiert. Die zweite, mit
pKB5 bezeichnete Plasmid-Zwischenstufe wurde durch Ligieren eines
850 bp großen
MluI-NcoI-Fragments, das einen modifizierten Promotor des vaskulären Endothelwachstumsfaktors
(VGEF) aus pcDNA4/HisMax (Invitrogen) enthielt, eines 256 bp großen BseI-FseI-Fragments,
das den N-Terminus der menschlichen Phosphodiester-α-GlcNAcase
aus dem Klon 6.5 kodiert, und eines Oligonucleotidlinkers in einen
modifizierten Vektor pUC19 konstruiert. Der endgültige, mit pKB6 bezeichnete
Expressionsvektor wurde durch Ligieren des MluI-FseI-Fragments aus
pKB5 und des FseI-HindIII-Fragments aus pKB4 in einen mit MluI/HindIII
verdauten Vektor pEE14.1 konstruiert. Das Plasmid pKB6 enthält die in
SEQ ID NO: 22 gezeigte Nucleotidsequenz.
-
Expression und Reinigung von löslicher,
rekombinanter, menschlicher Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Ungefähr 108 293T-Zellen wurden unter Verwendung von
Dulbeccos modifiziertem Eagle-Medium (DMEM), das 10% fötales Rinderserum
enthielt, in einer befeuchteten Atmosphäre bei 37°C mit 5% CO2 in
einem Wannenstapel ausplattiert. Diese Zellen wurden mit ungefähr 700 g
pKB6 unter Verwendung von 2 ml des Transfektionsreagenzes Fugene-6
(Roche) zur transienten Expression löslicher, menschlicher Phosphodiester-α-GlcNAcase
transfiziert. Nach drei Tage langem Züchten der transfizierten Zellen wurde
das Medium, das lösliche,
menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit anhängendem
Epitop enthielt, gewonnen und in Anwesenheit von 1 mM CaCl2 auf eine Säule mit dem an Ultralink (Pierce)
gekoppelten monoklonalen Antikörper HPC4
aufgetragen. Affinitätsgereinigte,
menschliche Phosphodiester-α-GlcNAcase
mit anhängendem
Epitop (ungefähr
11 mg) wurde mit 5 mM EDTA enthaltendem Puffer eluiert und bei –20°C in 50 mM
Tris, 150 mM NaCl, 2 mM CaCl2, 50% Glycerin,
pH 7,2 aufbewahrt. Das Enzym hatte eine spezifische Aktivität von 500.000 Einheiten/mg
mit [3H]-GlcNAc-Phosphomannose-α-methyl als
Substrat (Kornfeld R., et al., JBC 273: 23203–23210).
-
Beispiel 23
-
CHO-Zellen, die rekombinante menschliche
saure α-Glucosidase
exprimieren
-
Die
cDNA für
menschliche saure α-Glucosidase
wurde von Dr. Frank Martinuk (Martiniuk, F., Mehler, M., Tzall,
S., Meredith, G. und Hirschhorn, R. (1990) "Sequence of the cDNA and 5'-flanking region
for human acid α-glucosidase,
detection of an intron in the 5' untranslated
leader sequence, definition of 18-bp polymorphisms, and differences
with previous cDNA and amino acid sequences." DNA Cell Biol 9 (2): 85–94) erhalten und
in den Expressionsvektor pEE14. 1 kloniert. Dieser Vektor wurde
verwendet, um CHO-K1-Zellen unter Verwendung von Fugene6 zu transfizieren
und in Platten mit 96 Vertiefungen ausplattiert. Transfektanten
wurden in 25 μm
Methioninsulfoximin selektiert und Klone gepickt und in Platten
mit 96 Vertiefungen ausplattiert. Das Plasmid wurde durch Selektion
mit 50 μM,
100 μM,
250 μM und
500 μM Methioninsulfoximin
amplifiziert. Klone wurden im Duplikat in Platten mit 96 Vertiefungen
gepickt und die am höchsten
exprimierenden Klone durch eine Analyse der Medien auf saure α-Glucosidase-Aktivität und der
Zellen auf DNA-Gehalt ausgewählt.
Der am höchsten
exprimierende Klon (Klon 3.49.13), beruhend auf dem Verhältnis der
Aktivität
der sauren α-Glucosidase
zum DNA-Gehalt,
wurde dann in einen Wannenstapel ausgeweitet. Dieser Klon wurde
bei 37°C
in 5% CO2 inkubiert und in Glasgow Minimal
Essential Medium, das 20 mM TES, pH 7,2, 5% fötales Rinderserum enthielt,
aufrechterhalten.
-
Beispiel 24
-
Züchten
von CHO-Zellen, die rekombinante, menschliche, saure α-Glucosidase
exprimieren, in Anwesenheit von Inhibitoren der α-1,2-Mannosidase
-
CHO-Zellen,
die rekombinante, menschliche, saure α-Glucosidase exprimieren, wurden
in Glasgow Modified Minimal Essential Medium, das 5% fötales Rinderserum,
25 μm Methioninsulfoximin,
20 mM TES, pH 7,2, und 7,5 mM 1-Desoxymannojirimycin-HCl enthielt,
gezüchtet.
Alternativ dazu können
die Zellen in dem vorstehenden Medium, das 100 μg/ml 1-Desoxymannojirimycin-HCl
und 25 μg/ml
Kifunensin enthält,
gezüchtet
werden.
-
Beispiel 25
-
Isolierung rekombinanter, menschlicher,
saurer α-Glucosidase
-
Rekombinante,
menschliche, saure α-Glucosidase
wurde aus verbrauchtem Gewebekulturmedium folgendermaßen gereinigt:
Das Medium wurde durch tangentielle Ultrafiltration mit einer Membran
mit einem Ausschluss von 30.000 Dalton konzentriert und in 50 mM
Natriumphosphat, pH 6,5, dialysiert und auf eine Säule mit
ConA Sepharose (Pharmacia) aufgetragen. Nach einer Waschung mit
dem gleichen Puffer zum Entfernen der nicht gebundenen Proteine
wurde die saure α-Glucosidase
mit 1,0 M α-Methylglucosid
eluiert, vereinigt, konzentriert und wie vorher dialysiert. Die
saure α-Glucosidase
wurde dann auf eine Säule
mit Sephadex G-200, die mit 50 mM Natriumphosphat, pH 6,5, äquilibriert
war, aufgetragen und mit dem gleichen Puffer isokratisch eluiert.
-
Beispiel 26
-
Behandlung von rekombinanter, menschlicher,
saurer α-Glucosidase
mit GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
-
Menschliche,
saure α-Glucosidase
bei 10 mg/ml wurde in 50 mM Tris-HCl, pH 6,7, 5 mM MgCl2,
5 mM MnCl2, 2 mM UDP-GlcNAc bei 37°C 2 Stunden
lang mit GlcNAc-Phosphotransferase
bei 100.000 U/ml inkubiert. Dann wurden 1000 U/ml Phosphodiester-α-GlcNAcase
zugegeben und die Inkubation wurde weitere 2 Stunden lang fortgesetzt.
Die saure α-Glucosidase
wurde dann durch Chromatographie auf Q-Sepharose und Elution in
einem Schritt mit NaCl erneut gereinigt.
-
Beispiel 27
-
Charakterisierung der Oligosaccharidstrukturen
auf modifizierter, rekombinanter, menschlicher, saurer α-Glucosidase
-
Rekombinante,
saure α-Glucosidase,
die mit GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
behandelt oder nicht behandelt worden war, wurde mit N-Glycanase (New England
Biolabs) oder Endomannosidase H (New England Biolabs) gemäß den Bedingungen
des Herstellers verdaut. Die freigesetzten Oligosaccharide wurden
dann am reduzierenden Terminus mit 2-Aminobenzamid markiert und
gemäß den Anleitungen
des Herstellers (Oxford Glycosystems) durch HPLC mit einem Fluoreszenznachweis fraktioniert.
Peaks wurden durch Vergleich mit Standards, die auf dem gleichen
System chromatographiert wurden, identifiziert und durch Verdau
mit ver knüpfungsspezifischen
Glycosidasen und/oder einer Massenbestimmung durch MALDI bestätigt. Die
Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
Enzymherstellung | M6 | M7 | M8 | M9 | 1P-Gn | 2P-Gn | 1M6P | Komplex |
Rh-GAA
(sezerniert) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 99 |
Rh-GAA
(dMM/intrazellulär) | 23 | 31 | 23 | 6 | 0 | 0 | 17 | 0 |
Rh-GAA
(dMM/intrazellulär)
Ptase-behandelt | 6 | 11 | 7 | 2 | 12 | 62 | 0 | 0 |
-
Wenn
man sich auf Tabelle 1 bezieht, zeigen die (in Mol-Prozent angegebenen)
Daten, dass die unter Verwendung der erfindungsgemäßen GlcNAc-Phosphotransferase
und Phosphodiester-α-GlcNAcase
hergestellten lysosomalen Enzyme hoch phosphoryliert sind. Die Daten
zeigen, dass die vorliegende Erfindung lysosomale Enzyme herstellt,
die etwa 5–10
M6P-Gruppen pro Enzym im Vergleich zu etwa 0–2 für unbehandelte Enzyme und auf
dem Fachgebiet bekannte Enzyme aufweisen. Wenn man sie mit natürlich vorkommenden
oder rekombinanten lysosomalen Enzymen vergleicht, ist die in vitro
modifizierte Herstellung sehr hoch phosphoryliert. In dem am höchsten phosphorylierten,
auf dem Fachgebiet bekannten lysosomalen Enzym, der von Matsuura,
F., Ohta, M., Ioannou, Y. A. und Desnick. R. J. (1998). "Human alpha-galactosidase
A: characterization of the N-linked oligosaccharides an the intracellular
and secreted glycoforms overexpressed by Chinese hamster ovary cells." Glycobiology 8 (4):
329–39,
beschriebenen α-Galaktosidase
A, sind 5,2% der Oligosaccharide bisphosphoryliert. In deutlichem
Gegensatz dazu enthalten 62% der Oligosaccharide auf der in vitro
phosphorylierten, hier beschriebenen Herstellung saurer α-Glucosidase
bisphosphorylierte Oligosaccharide. Dies stellt einen etwa 12-fachen
Anstieg dar. Wenn die in Tabelle 1 gezeigte in vitro phosphorylierte Herstellung
von rh-GAA mit aus CHO-Zellen sezernierter GAA durch auf dem Fachgebiet
bekannte Verfahren verglichen wird, wird ein noch höherer Anstieg
der Phosphorylierung offensichtlich, ein etwa 62-facher Anstieg.
-
Somit
ist die in vitro phosphorylierte GAA 12–62-fach stärker phosphoryliert als jede
andere beschriebene Herstellung von natürlichem oder rekombinantem
lysosomalem Enzym. Dieser Unterschied hat einen bedeutenden Einfluss
auf die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Internalisierung (Reuser,
A. J., Kroos, M. A., Ponne, N. J., Wolterman, R. A., Loonen, M.
C., Busch, H. F., Visser, W. J. und Bolhuis, P. A. (1984). "Uptake and stability
of human and bovine acid alpha-glucosidase in cultured fibroblasts
and skeletal muscle cells from glycogenosis type II patients." Experimental Cell
Research 155: 178–189).
-
Beispiel 28
-
Vergleich der Aufnahme rekombinanter menschlicher
saurer α-Glucosidase
mit oder ohne Modifikation durch GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
in Zellen
-
Menschliche
Fibroblasten aus der Pombe-Krankheit werden von der ATCC erhalten
und in DMEM mit 10% fötalem
Rinderserum in Platten mit 6 Vertiefungen gezüchtet und bei 37°C in 5% CO2 inkubiert. Rekombinante, menschliche, saure α-Glucosidasen
mit unterschiedlichen Kohlehydratstrukturen werden in Bezug auf die
Geschwindigkeit und das Ausmaß der
Internalisierung verglichen. Kontrollen schließen jede Herstellung, die mit
5 mM Mannose-6-phosphat inkubiert wird, und Inkubationen ohne zugegebene
rekombinante, menschliche, saure α-Glucosidase
ein. Die unterschiedlichen zu untersuchenden Herstellungen schließen aus CHO-Zellen
sezernierte saure α-Glucosidase,
aus CHO-Zellen in Anwesenheit von Inhibitoren der α-1,2-Mannosidase
sezernierte saure α-Glucosidase,
aus CHO-Zellen in Anwesenheit von Inhibitoren der α-1,2-Mannosidase
sezernierte saure α-Glucosidase,
die mit GlcNAc-Phosphotransferase behandelt wurde, und aus CHO-Zellen
in Anwesenheit von Inhibitoren der α-1,2-Mannosidase sezernierte
saure α-Glucosidase,
die mit GlcNAc-Phosphotransferase und Phosphodiester-α-GlcNAcase
behandelt wurde, ein. Gleiche Mengen der vier unterschiedlichen
Herstellungen werden zu jeder Vertiefung gegeben und bei 37°C über Zeiträume hinweg inkubiert,
die von 5 Minuten bis 4 Stunden variieren. Am Ende jedes Inkubationszeitraums
werden die einzelligen Zellschichten mit phosphatgepufferter Kochsalzlösung gewaschen,
die 5 mM Mannose-6-phosphat enthält,
und die einzellige Schicht wird in 1% Triton X-100 solubilisiert
und durch einen enzymatischen Assay auf internalisierte saure α-Glucosidase
hin analysiert.
-
Der
Anmelder und der Rechtsinhaber erkennen ihre Verantwortung, diese
Kulturen zu ersetzen, sollten sie vor dem Ende der Laufzeit eines
hierauf erteilten Patents, vor dem Ablauf von 5 Jahren nach der
letzten Anforderung einer Kultur oder vor Ablauf von 30 Jahren sterben,
je nachdem, was davon das Spätere
ist, und ihre Verantwortung, die Hinterlegungsstelle von der Erteilung
eines derartigen Patents zu benachrichtigen, zu welchem Zeitpunkt
die Hinterlegung unwiderruflich für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht
wird, an. Bis zu der Zeit wird die Hinterlegung dem Commissioner
of Patents unter den Bedingungen von 37 C.F.R.1.14 und 35 U.S.C.
112 zugänglich
gemacht.
-
Während die
bevorzugten Ausführungsformen
gezeigt werden, um die Erfindung zu veranschaulichen, können durch
Fachleute zahlreiche Änderungen
der Materialien und Verfahren vorgenommen werden. Alle derartigen Änderungen
sind innerhalb des Sinnes der wie durch die angehängten Ansprüche definierten
Erfindung eingeschlossen.
-
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der am 14. September 1999
eingereichten vorläufigen US-Anmeldung
Nr. 60/153,831 und wird hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-