DE60114018T2 - Von zellen präsentierte peptide - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Bestimmung von Peptiden, die auf der Oberfläche von Säugerzellen nach Zugabe eines Proteins zu den Zellen bereitgestellt werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner diagnostische Tests, die auf der Bestimmung solcher Peptide oder modifizierter Moleküle, die sich aus der Bestimmung solcher Peptide ergeben, wie pharmazeutischer Einheiten, die vorzugsweise eine spezifische biologische Aktivität und verglichen mit den entsprechenden unmodifizierten Molekülen eine geringere oder stärkere Immunogenität besitzen, basieren. Die erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise mit Werkzeugen etabliert, die Massenspektroskopie (MS) verwenden.
  • Nach der Aufnahme von Proteinen durch Säugerzellen (oder der Produktion spezifischer Proteine innerhalb von Zellen) werden die Proteine anschließend abgebaut, und in der Regel erscheinen Peptidfragmente solcher Proteine, oft in Verbindung mit anderen Proteinen, auf der Zelloberfläche. Genauer gesagt, können Peptidfragmente eines Proteins abgebaut und bestimmte Peptide anschließend mit Haupthistokompatibilitätskomplex-(MHC-)Molekülen zusammengelagert werden, die in vielen Fällen durch T-Zellen erkannt werden können, um eine immunologische Antwort auszulösen. Eine derartige immunologische Antwort kann nützlich sein, beispielsweise wenn das Immunsystem Zellen angreift, die das spezifische Protein produzieren, von dem die Peptidfragmente stammen, oder sie kann schädlich sein, beispielsweise wenn das Immunsystem Antikörper produziert, die an das spezifische Protein binden und dessen Aktivität beschränken (zum Beispiel bei einem pharmazeutischen Protein).
  • Bis heute ist es unmöglich, für ein gegebenes Protein genau vorherzusagen, an welchen Stellen innerhalb des Proteins dieser Abbau stattfindet, so dass die genauen Peptide, die auf der Zelloberfläche erscheinen, nicht zuverlässig vorhergesagt werden können. Im Fall von MHC-Molekülen erzielte man einen gewissen Erfolg bei der Vorhersage der Motive von Peptiden, die an MHC binden, aber in der Praxis werden einige dieser Peptide abgebaut, bevor sie MHC-Moleküle erreichen, und die Vorhersage, welche Peptide abgebaut werden, ist nicht zuverlässig. Somit ist das Standardverfahren zum Nachweis von Peptiden auf der Zelloberfläche die Elution solcher Peptide, gefolgt von der Bestimmung ihrer Sequenz. Solche Verfahren sind keine Routine und zudem undurchführbar, wenn eine Ana lyse von Zelloberflächenpeptiden auf mehreren Zelltypen oder an mehreren MHC-Molekülen erforderlich ist.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zum Nachweis von Peptiden, die insbesondere von mehreren MHC-Molekülen bereitgestellt werden, auf der Oberfläche von Zellen bereitzustellen. Es ist ferner eine Aufgabe der Erfindung, diese Information entweder für das Design eines pharmazeutischen Moleküls oder für das Design eines Vakzinmoleküls oder für einen diagnostischen Test zu verwenden.
  • Bei einem pharmazeutischen Molekül ist es eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Peptide zu identifizieren, die nach Aufnahme oder Produktion eines Proteins durch Zellen von MHC-Molekülen bereitgestellt werden, und unter Verwendung dieser Information das Protein so zu verändern, dass solche Peptide nicht mehr bereitgestellt werden.
  • Bei einem Vakzinmolekül ist es eine besondere Aufgabe, Peptide zu identifizieren, die nach Aufnahme oder Produktion eines Proteins durch Zellen von MHC-Molekülen bereitgestellt werden, und eines oder mehrere dieser Peptide innerhalb eines Vakzinmoleküls zur Stimulation des Immunsystems zu verwenden.
  • Sowohl bei pharmazeutischen als auch bei Vakzinmolekülen ist es eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Peptide zu identifizieren, die von vielen verschiedenen MHC-Molekülen bereitgestellt werden, um unterschiedliche allotypische und genotypische Varianten durch verschiedene Populationen hindurch mit einzuschließen.
  • Bei einem diagnostischen Test ist es eine besondere Aufgabe, Peptide zu bestimmen, die nach Aufnahme oder Produktion eines Proteins durch Zellen von MHC-Molekülen bereitgestellt werden, und diese Bestimmung als Basis für einen Test zum Nachweis eines biologischen oder physiologischen Ereignisses, zum Beispiel zum Nachweis einer Infektion, zu verwenden.
  • Bei einem diagnostischen Test ist es eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Peptide zu identifizieren, die von Zellen eines Testindividuums bereitgestellt werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine genaue und umfassende Analyse von Peptiden auf der Oberfläche von Zellen und insbesondere von Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen bereit. Die Bestimmung des Profils oder der Identität von Peptiden auf der Zelloberfläche wird insbesondere mittels Massenspektroskopie (MS) durchgeführt.
  • Von anderen wurden bereits MHC/Peptid-Komplexe zu bestimmten Zwecken gereinigt. Tatsächlich waren Verfahren zur immunologischen Anreicherung von sowohl MHC-Klasse-I- als auch -Klasse-II-Molekülen förderlich bei der Aufklärung der Peptid-MHC-Bindungswechselwirkung und gestatteten die Aufklärung von MHC-Bindungsmotiven. Beispiele in diesem Zusammenhang sind u.a. US5,989,565 und US6,077,519 , in denen Verfahren zur Identifizierung autologer T-Zell-Epitope mittels Säureelution von Peptiden von der Oberfläche von Patiententumorzellen oder dendritischen Zellpopulation bereitgestellt werden. Die eluierten Peptidsequenzen eignen sich zum Design synthetischer Peptide zur Herstellung von Vakzinen.
  • Ebenso stellen Salter et al. [ US5,487,982 ] genetisch veränderte, temperaturempfindliche MHC-Klasse-I-Moleküle bereit, welche die leichte Entfernung von Peptiden, die an das mutierte MHC-Klasse-I-Molekül gebunden sind, von in vitro gezüchteten, veränderten Zellen gestatten.
  • Weitere Beispiele des Standes der Technik sind u.a. Langlade-Demoyen et al. [WO9744667], die gereinigte MHC-Peptid-Komplexe als Affinitätsreagenzien zur Anreicherung tumorspezifischer T-Zellen. für In-vitro- und In-vivo-Tumorimmuntherapien und andere Anwendungen nutzen. Ebenso stellen US5,763,585 , US5,734,023 und andere Verfahren zur Reinigung bestimmter MHC-Peptid-Komplexe für die Verwendung als therapeutische Einheiten zum Beispiel zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen bereit, und Deshpande et al. [WO9740852] offenbaren modifizierte Peptide mit stärkerer Bindung an ein MHC-Klasse-II-Protein, wobei der gesamte Komplex als rekombinantes Fusionsprotein bereitgestellt wird, das auch für die Verwendung bei der Behandlung von Erkrankungen in Verbindung mit autoreaktiven T-Zellen bestimmt ist.
  • WO9734143 und US5,792,604 stellen Verfahren zur Identifikation MHC-Klasse-I-restringierter Antigene bereit, die durch den zellulären Sekretionsweg endogen prozessiert werden. Dieser biologische Assay erfordert geprimete cytotoxische T-Zellen und eine Quelle für "Indikator"-Zielzellen, auf die durch das Vorhandensein prozessierter Peptide, die in das Medium sezerniert werden, die Lyse gerichtet wird. Das Schema eignet sich zur Identifikation von Substanzen, die die endogenen Prozessierungswege der Donorzellen beeinflussen können. Zu weiteren komplexen Schemata auf biologischer Basis für die Identifikation MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-restringierter T-Zell-Epitope gehört WO00/67761, in der ein Verfahren bereitgestellt wird, das genetische Vakzinierung und Isolation von dendritischen Zellen und Splenocyten zur Durchführung eines biologischen In-vitro-T-Zell-Aktivierungsassays nutzt.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass Instrumente auf MS-Basis zur Analyse von ganzen Zellen oder Zellextrakten angewendet und dass die Daten in einen Weg zur rationalen Entwicklung therapeutischer Moleküle oder diagnostischer Assays eingebracht werden können.
  • Große und komplexe Moleküle biologischen Ursprungs sind einer Analyse mittels Massenspektroskopie (MS) zugänglich, jedoch erst nach ihrer Ionisierung. Zwei alternative Ansätze zur Ionisierung biologischer Moleküle für die MS sind auf diesem Gebiet zu anerkannten Technologien geworden. Dabei handelt es sich um Elektrosprayionisation (ESI) und matrixunterstützte Laserdesorptionsionisation (MALDI). Bei der ESI wird die Probe durch eine geladene enge Kapillare gepumpt und durch einen parallelen Gasstrom zerstäubt, bis schließlich durch elektrostatische Abstoßung eine Desorption der Analytionen in das Massenspektrometer ausgelöst wird. Bei der ESI handelt es sich um eine Durchflusstechnik, die sich als solche leicht mit stromaufwärts durchgeführten Probentrenntechnologien, wie Flüssigkeitschromatographie (LC) oder Kapillarelektrophorese (CE) verbinden lässt [Cao & Moini (1998) Am. Soc. Mass Spectrom. 9: 1081-1088]. Diese Merkmale stehen im Gegensatz zu MALDI-MS-Techniken, bei denen die Probe innerhalb eines kristallinen Matrixmaterials eingebettet ist, das auf dem Probenteller des Instruments abgeschieden wird. Eine Ionisierung wird durch Laseranregung der Matrix erzielt, und die desorbierten Analytionen werden in den Massenanalysator hinein beschleunigt. Daher ist MALDI ein diskontinuierliches Verfahren, und es werden mehrere Laser impulse zur Erzeugung von Ionen verwendet, wobei die Daten kumulativ im Massenanalysator gesammelt werden.
  • Bei der MALDI wird die Massenanalyse am häufigsten durch ein Time-of-Flight- (TOF-) Instrument durchgeführt, wobei die Flugzeit vom ionisierenden Laserimpuls bis zum Nachweis gemessen wird, wodurch ein Masse-Ladungs-Verhältnis (m/z) berechnet werden kann. Solche Detektoren sind in verschiedenen kommerziell erhältlichen Instrumenten mehreren technischen Verfeinerungen unterzogen worden. Einige Modelle gestatten die Analyse von metastabilen (post source decay) Ionenfragmenten für die Peptidsequenzableitung und andere Strukturbestimmungen. Die Durchflussnatur der auf ESI basierenden Instrumente führt zur Verwendung von abtastenden Analysegeräten (z.B. Quadrupol- oder Magnetsektor-Massenanalysegeräten), obwohl auch andere Instrumentenformate genutzt werden können. Ein übliches Format ist das Tandem-MS-System, bei dem Doppel-Massenanalysegeräte im Tandem angeordnet und über eine "Kollisionskammer", die Inertgasmoleküle enthält, verbunden sind. Das letztere Merkmal gestattet die Erzeugung von stoßinduzierten (collision induced decay) Ionen sowie die Bestimmung der Peptidsequenz aus der gegebenen Eingabeprobe. Mehrfach- und Hybridinstrumentenformate können zur Analyse von mit der Zelloberfläche verbundenen (MHC-) Peptiden angeordnet und genutzt werden.
  • Andere haben MS zur Analyse von Peptiden genutzt, die von MHC- und insbesondere von MHC-Klasse-I-Molekülen eluiert wurden, worüber Cox et al. eine Übersicht geben [Cox, A. L. et al. (1997) S. 141-160 in MHC1:A Practical Approach Hrsg. Fernadez N. & Butcher G. Oxford University Press, Oxford, GB], und eine neuere Übersicht über dieses Gebiet wird von De Jong gegeben [De Jong, A. (1998) Mass Spectrometry Reviews 17: 311-335]. So nutzen Ovysyannikova et al. [Ovysyannikova et al. (2001) J. Immunol. Methods 246: 1-12] MALDI-TOF zur Analyse von Selbst-Peptiden, die vom MHC-Klasse-II-Allel DRB1*0401 nach Behandlung der Zellen mit einem Masernvirus-Vakzin säureeluiert wurden. Ebenso beschreiben Sickman et al. [Sickman, A. et al. (2000) Analyst 125: 569-573] die Identifizierung von MHC-Klasse-II-gebundenen Peptiden aus Ratten-Langerhans-Zellen unter Verwendung einer Kombination von LC- und MALDI-MS-Techniken.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet und erweitert jedoch diesen gesamten Stand der Technik, indem sie zum ersten Mal ein verallgemeinertes Schema zur Aufklärung von Peptidspezies, die an MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Moleküle binden, unter Verwendung von Instrumenten auf MS-Basis bereitstellt, und stellt in der ersten Ausführungsform Verfahren zur Beseitigung der Bindungswechselwirkung durch Aminosäuresubstitution innerhalb der Peptidsequenz zum Zweck der Entwicklung eines therapeutischen Proteins mit verringerter oder fehlender Fähigkeit, bei Verabreichung an einen Patienten, vorzugsweise einen menschlichen Patienten, eine MHC-vermittelte Immunantwort bereitzustellen, bereit. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Entwicklung eines therapeutischen Moleküls mit verringerter Fähigkeit, nach Verabreichung an einen Patienten eine Immunantwort auszulösen, bereitzustellen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum Nachweis von Peptiden auf der Oberfläche von Zellen bereitzustellen, wobei die Peptide insbesondere in Verbindung mit MHC-Molekülen vorliegen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum formalen Nachweis von auf der Oberfläche von Zellen bereitgestellten Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen bereitzustellen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum Nachweis von Peptiden in Verbindung mit mehreren verschiedenen MHC-Molekülen, die auf der Oberfläche von Zellen vorliegen, bereitzustellen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum Nachweis von Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen bereitzustellen, wobei diese Peptide von einem exogenen Protein stammen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum Nachweis von Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen bereitzustellen, wobei diese Peptide von einem endogenen Protein stammen.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verfahren zum Nachweis von Peptiden auf der Oberfläche einer Zelle nach einem Verfahren bereitzustellen, durch das die Zellen von Interesse mit einem exogenen Protein oder einem exogenen Mikroorganismus in Kontakt gebracht wurden, so dass ihr Repertoire von Oberflächenpeptiden sich von dem Repertoire unterscheidet, das auf ansonsten identischen Bezugszellen, die jedoch nicht mit dem exogenen Protein in Kontakt gebracht wurden, dargeboten wird.
  • Bei dem exogenen Protein kann es sich um eine gereinigte Zubereitung handeln, die aus einer Säugerquelle, wie einer Zelllinie oder Gewebe ex vivo extrahiert wurde, oder das Protein kann eine rekombinante Zubereitung sein, die aus einer beliebigen biologischen Quelle gereinigt wird, die genetisch verändert wurde, damit sie das Protein exprimiert. Das Protein kann repräsentativ für ein natürlich vorkommendes Protein oder eine Fusion von einem oder mehreren natürlich vorkommenden Proteinen sein. Das Protein kann in vitro erzeugt worden sein, wobei es eine Zusammenlagerung natürlich vorkommender Bausteine ist, oder vollkommen synthetisch oder erdacht sein und kein Gegenstück in der Natur besitzen.
  • Das Protein kann beispielhaft für eine Klasse von Proteinen sein, wie Antikörpermoleküle und ihre Derivate, Cytokine, Wachstumsfaktoren, Leukotriene, Hämostasefaktoren, oder kann ein Zelltoxin sein oder enzymatische Fähigkeit oder Funktion besitzen. Am stärksten bevorzugt ist das Protein ein therapeutisches Protein.
  • Es ist bekannt, dass die Wirksamkeit mehrerer therapeutischer Proteine durch die Induktion unerwünschter Immunreaktionen gegen das therapeutische Protein beschränkt wird. Beispiele umfassen monoklonale Antikörper [Schroff, R. W. et al. (1985) Cancer Res. 45: 879-885; Shawler, D. L. et al. (1985) J. Immunol. 135: 1530-1535] und ferner einige Proteine menschlichen Ursprungs, wie Granulocyten-Makrophagen-koloniestimulierenden Faktor [Wadhwa, M. et al. (1999) Clin. Cancer Res. 5: 1353-1361 ] und Interferon-alpha 2 [Russo, D. et al. (1996) Bri. J. Haem. 94: 300-305; Stein, R. et al. (1988) New Engl. J. Med. 318: 1409-1413], unter anderen. Deshalb besteht ein erheblicher Bedarf an Verfahren, die in der Lage sind, Determinanten zu identifizieren, die an der Induktion einer Immunantwort gegen ein therapeutisches Protein beteiligt sind.
  • Ein maßgeblicher Faktor bei der Induktion einer Immunantwort ist das Vorliegen von Peptiden innerhalb des Proteins, die die Aktivität von T-Zellen über die Präsentation an MHC-Klasse-II-Molekülen stimulieren können, so genannten T-Zell-Epitopen. Um Immunogenität zu beseitigen oder zu verringern, ist es wünschenswert, T-Zell-Epitope im Protein zu identifizieren und daraus zu entfernen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren bereitzustellen, die den Nachweis und die Identifizierung von T-Zell-Epitopen gestatten.
  • Exogene Proteine werden aufgenommen und für die Präsentation in Verbindung mit MHC-Klasse-II-Molekülen des DR-, DQ- oder DP-Typs prozessiert. MHC-Klasse-II-Moleküle werden von professionellen antigenbereitstellenden Zellen (APC), wie u.a. Makrophagen und dendritischen Zellen, exprimiert. Die Fähigkeit eines Peptids, für die Präsentation an der Oberfläche einer APC an ein gegebenes MHC-Klasse-II-Molekül zu binden, hängt von einer Reihe von Faktoren, ganz besonders von seiner Primärsequenz, ab. Dies beeinflusst sowohl seine Neigung zur proteolytischen Spaltung als auch seine Affinität zur Bindung innerhalb der Peptidbindungsspalte des MHC-Klasse-II-Moleküls. Der MHC-Klasse-II/Peptid-Komplex auf der APC-Oberfläche stellt eine Bindungsstelle einem bestimmten T-Zell-Rezeptor (TCR) bereit, der in der Lage ist, Determinanten zu erkennen, die sowohl von exponierten Resten des Peptids als auch von dem MHC-Klasse-II-Molekül bereitgestellt werden. Im Stand der Technik gibt es Verfahren zum Identifizieren synthetischer Peptide, die an MHC-Klasse-II-Moleküle binden können. Solche Peptide können möglicherweise aufgrund der Prozessierungswege oder anderer Phänomene insbesondere in vivo nicht in allen Situationen als T-Zell-Epitope fungieren. Im Stand der Technik gibt es ferner Computerverfahren zur Vorhersage potenzieller T-Zell-Epitope oder zur Erkennung von Sequenzmotiven in experimentell bestimmten T-Zell-Epitopen. Die Schemata umfassen Techniken zur Vorhersage MHC-Klasse-II-bindender Peptide, wie in WO98/52976 bereitgestellt, worin ein computergestütztes Faltungserkennungs- (Threading-) verfahren Peptidsequenzen mit dem Potenzial, nur an eine Untergruppe möglicher menschlicher MHC-Klasse-II-DR-Allotypen zu binden, identifiziert.
  • Die T-Zell-Epitop-Identifizierung ist der erste Schritt zur Epitopbeseitigung, wie in WO98/52976 und WO00/34317 erkannt wird. Bei diesen Lehren werden vorhergesagte T-Zell-Epitope durch Verwendung von überlegter Aminosäuresubstitution innerhalb der Primärsequenz des therapeutischen Proteins entfernt. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zur Entwicklung modifizierter Proteine bereitzustellen, wobei das Immuncharakteristikum mithilfe verringerter Anzahlen an potenziellen T-Zell-Epitopen modifiziert wird. Die identifizierten Sequenzen liegen dabei auf der Oberfläche MHC-tragender Zellen oder gebunden an MHC-Präparationen nach den natürlichen intrazellulären Prozessierungsereignissen, die in jeder beliebigen kompetenten APC oder ähnlichen Zelle vorhanden sind, vor. Außerdem können gemäß dem erfindungsgemäßen Schema identifizierte Peptide von jedem MHC-Allotyp oder einem Gemisch von Allotypen, einschließlich derjenigen der Spezifitäten DR, DQ oder DP für MHC-Klasse-II, nachgewiesen werden.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung den Nachweis von Peptiden gestattet, die in der Oberfläche von Zellen und insbesondere in Verbindung mit MHC-Molekülen der Bezeichnungen Klasse I und Klasse II bereitgestellt werden, soll sie nicht auf ganze Zellen beschränkt sein, sondern umfasst auch die Analyse von Peptiden auf der Oberfläche von Exosomen. Peptid-MHC-Komplexe liegen in hoher Konzentration auf der Oberfläche exosomaler Vesikel vor, die von Zellen stammen, die gewöhnlich MHC-Klasse-II-Moleküle exprimieren. Unter bestimmten Umständen kann der Ausstoß an Exosomen von der Oberfläche einer APC erhöht sein, und man kennt Verfahren zur Anreicherung oder Isolation von Exosomen [Raposo, G. et al. (1996) J. Exp. Med. 183: 1161-1172; Clayton, A. et al. (2001) J. Immunol. Methods 247: 163-174]. Die Analyse von APC-Präparationen und Präparationen exosomaler Partikel, die aus APC stammen, fallen daher ebenfalls unter den Umfang der vorliegenden Erfindung.
  • Zusammengefasst, betrifft die Erfindung die folgenden Punkte:
    • • Ein Verfahren zur Entwicklung eines pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids oder Vakzinantigens mit einer spezifischen biologischen Aktivität und einer geringeren oder stärkeren Immunogenität als irgendein unmodifiziertes Protein oder Polypeptid mit der gleichen biologischen Aktivität, durch (i) In-Kontakt-bringen von Zellen mit dem Protein oder Polypeptid, so dass ein Repertoire von Oberflächenpeptiden auf den Zellen oder deren exosomalen Vesikeln erzeugt wird, das sich von dem Repertoire an Oberflächenpeptiden unterscheidet, die auf Bezugszellen dargeboten werden, die nicht in Kontakt gebracht wurden, (ii) Analysieren der Zellen oder deren exosomaler Vesikel hinsichtlich Peptiden, die auf der Oberfläche der Zellen oder deren exosomaler Vesikel gebunden sind, und (iii) Zuordnen der Peptide zu der Sequenz des pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids oder Vakzinantigens gemäß Standardverfahren.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, das ferner die folgenden Schritte umfasst: (iv) Modifizieren der Peptide, um ihre Bindung an MHC-Moleküle zu verändern, und (v) Konstruieren von Sequenzvarianten des endgültigen pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids durch Einbringen von einer oder mehreren der modifizierten Peptidsequenzen in die Sequenz des Protein- oder Polypeptidmoleküls gemäß Standardverfahren.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Analyse der Zellen oder deren exosomaler Vehikel von Schritt (ii) unter Verwendung von Massenspektroskopie (MS), vorzugsweise MALDI-MS und ESI-MS, durchgeführt wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei das pharmazeutische Protein oder Polypeptid derart modifiziert wird, dass eines oder mehrere der Peptide nach In-Kontakt-bringen von Zellen mit dem Protein oder Polypeptid nicht mehr gebunden werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die auf der Oberfläche der Zellen oder exosomalen Vesikel gemäß Schritt (i) gebundenen Peptide in Verbindung mit MHC-Molekülen vorliegen und wobei die Analyse der Zellen oder deren exosomaler Vesikel gemäß Schritt (ii) unter Verwendung von MS durchgeführt wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die auf der Oberfläche der Zellen oder exosomalen Vesikel gemäß Schritt (i) gebundenen Peptide Produkte des intrazellulären Peptidase- und Transport(Trafficking-) Wegs sind.
    • • Ein entsprechendes Verfahren zur Entwicklung eines pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids mit geringerer Immunogenität, wobei die Modifikation der immunogenen Peptide durch Beseitigen oder Verringern ihrer Bindung an MHC-Moleküle, gegebenenfalls durch Testen der modifizierten Peptide hinsichtlich ihrer Bindung an die Zelloberfläche, wie in Anspruch 1 angegeben, durchgeführt wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Beseitigung oder Verringerung der Bindung der Peptide an MHC-Moleküle durch Ersetzen, Hinzufügen oder Deletieren von einem oder mehreren Aminosäureresten innerhalb der Sequenzregion des Peptids innerhalb des pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids durchgeführt wird.
    • • Ein Verfahren zur Entwicklung eines pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids mit stärkerer Immunogenität, wobei die Modifikation der Peptide durch Verstärken ihrer Bindung an MHC-Moleküle, gegebenenfalls durch Testen der modifizierten Peptide hinsichtlich ihrer Bindung an die Zelloberfläche, wie in Anspruch 1 angegeben, durchgeführt wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Verstärkung der Bindung der Peptide an MHC-Moleküle durch Ersetzen, Hinzufügen oder Deletieren von einem oder mehreren Aminosäureresten innerhalb der Sequenzregion des Peptids durchgeführt wird, wodurch die Aktivität des Peptids, als T-Zell-Epitop zu wirken, erhöht und/oder das Spektrum an MHC-Typen, auf die das T-Zell-Epitop restringiert ist, verbreitert wird und/oder mehrere ansonsten nicht zusammenhängende Epitope zu einer einzigen Einheit vereinigt werden.
    • • Ein Verfahren zur Entwicklung eines Vakzins durch (i) In-Kontakt-bringen von Zellen mit einem Protein oder Polypeptid oder Mikroorganismus mit immunogener Aktivität, Erzeugen eines Repertoires von Oberflächenpeptiden auf den Zellen oder deren exosomalen Vesikeln, das sich von dem Repertoire an Oberflächenpeptiden unterscheidet, die auf Bezugszellen dargeboten werden, die nicht in Kontakt gebracht wurden, (ii) Analysieren der Zellen oder deren exosomaler Vesikel, auf deren Oberfläche Peptide gebunden sind, (iii) Zuordnen der Peptide zu der Sequenz des Proteins oder Polypeptids gemäß Standardverfahren und (iv) Konstruieren von Sequenzvarianten des endgültigen pharmazeutischen Vakzins durch Einbringen von einem oder mehreren Peptiden in die Sequenz des Vakzinmoleküls gemäß Standardverfahren, wobei die Analyse der Zellen oder der exosomalen Vesikel darin unter Verwendung von MS durchgeführt wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren unter Verwendung menschlicher Zelllinien, die genetisch verändert wurden, so dass sie MHC-Moleküle produzieren.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Ausgangs- (nicht genetisch veränderte) Zelllinie keine MHC-Moleküle produziert.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Ausgangszelllinie keine MHC-Klasse-I-Moleküle produziert.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Ausgangszelllinie keine MHC-Klasse-II-Moleküle produziert.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei nichtmenschliche Zellen, die nicht ihre eigenen MHC-Moleküle produzieren, genetisch verändert werden, so dass sie MHC-Moleküle produzieren, und wie angegeben verwendet werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die MHC-Moleküle von MHC-Klasse-II stammen.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die MHC-Moleküle HLA-DR, HLA-DQ und HLA-DP sind.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die MHC-Moleküle von MHC-Klasse-I stammen.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei eine Kombination von Zelllinien oder Zellproben, die ein umfassendes Gemisch verschiedener MHC-Allotypen und -Genotypen bereitstellen, verwendet wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Peptide von einem exogenen Protein oder Mikroorganismus stammen.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Peptide von einem endogenen Protein stammen.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei menschliche dendritische Zellen oder deren exosomale Vesikel, die nach Zugabe des Proteins oder Polypeptids oder Mikroorganismus Peptide an MHC-Molekülen bereitstellen, verwendet werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei menschliche antigenbereitstellende Zellen oder deren exosomale Vesikel, die nach Zugabe des Proteins oder Polypeptids oder Mikroorganismus Peptide an MHC-Molekülen bereitstellen, verwendet werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die MHC-Moleküle vor der Peptidanalyse angereichert werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Peptide vor der Analyse von der Zelloberfläche eluiert werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei die Peptide vor der Analyse von MHC-Molekülen eluiert werden.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei MALDI-MS verwendet wird.
    • • Ein entsprechendes Verfahren, wobei ESI-MS verwendet wird.
    • • Ein Verfahren zur Entwicklung eines diagnostischen Tests durch (i) Analysieren geeigneter menschlicher Zellen hinsichtlich Oberflächenpeptiden und (ii) entweder (a) Erzeugen eines Profils von Peptiden, die auf der Zelloberfläche erscheinen, und gegebenenfalls Vergleichen mit anderen Profilen, um eine Anomalität oder Erkrankung in Verbindung mit den menschlichen Zellen zu identifizieren, oder (b) Bestimmen der Sequenz spezifischer Peptide auf der Zelloberfläche als Mittel zum Bestimmen spezifischer Peptide, die zur Identifizierung einer Anomalität oder Erkrankung in Verbindung mit den menschlichen Zellen verwendet werden können.
    • • Verwendung eines Proteins oder Polypeptids, das durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten wird, als pharmazeutische therapeutische Einheit.
    • • Verwendung eines Proteins oder Polypeptids, das durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten wird, als Vakzin.
    • • Verwendung eines Proteins oder Polypeptids, das durch eines der vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten wird, als pharmazeutische therapeutische Einheit mit verringerter Immunogenität.
    • • Verfahren zum Nachweis von Peptiden auf der Oberfläche von Zellen oder deren exosomalen Vesikeln, die von einem Protein oder Polypeptid stammen, durch (i) In-Kontakt-bringen von Zellen mit dem Protein oder Polypeptid oder einem Gen, welches für dieses Protein oder Polypeptid kodiert, was ein Repertoire von Oberflächenpeptiden auf den Zellen oder deren exosomalen Vesikeln erzeugt, das sich von dem Repertoire an Oberflächenpeptiden unterscheidet, die auf Bezugszellen dargeboten werden, die nicht in Kontakt gebracht wurden, (ii) Analysieren der Zellen oder exosomaler Vesikel darin, auf deren Oberfläche die Peptide gebunden sind, (iii) Zuordnen der Peptide zu der Sequenz des Proteins oder Polypeptids gemäß Standardverfahren, wobei die Analyse der Zellen oder exosomalen Vesikel mittels MS, vorzugsweise MALDI-MS, durchgeführt wird.
  • Das Verfahren nach dem Schema unter gemäß der ersten hauptsächlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, die Verfahren hierin anzuwenden, um:
    • 1. Ein oder mehrere prozessierte T-Zell-Epitope innerhalb der Aminosäuresequenz eines Zielproteins zu identifizieren.
    • 2. Neue Sequenzvarianten des Zielproteins zu gestalten, wobei eine oder mehrere Aminosäuren innerhalb der identifizierten potenziellen T-Zell-Epitope derart modifiziert werden, dass die Aktivität des T-Zell-Epitops, wie durch die Bindung der Peptide an MHC-Moleküle oder ganze Zellen oder andere Mittel bestimmt, im Wesentlichen verringert oder beseitigt ist. Es ist wichtig, dass solche Sequenzvarianten auf eine Weise erzeugt werden, dass die Schaffung neuer potenzieller T-Zell-Epitope durch die Sequenzveränderungen vermieden wird, wenn diese neuen potenziellen T-Zell-Epitope nicht wiederum auf eine Weise modifiziert werden, dass die Aktivität des T-Zell-Epitops im Wesentlichen verringert oder beseitigt wird.
    • 3. Solcher Sequenzvarianten und Testen der Varianten zu konstruieren, um eine oder mehrere Varianten mit wünschenswerten Eigenschaften zu identifizieren.
  • Gemäß diesem Schema wird eine Reihe von Variantenproteinen erzeugt und getestet, am stärksten bevorzugt mittels DNA-Rekombinationstechniken, obwohl andere Verfahren, einschließlich chemischer Synthese, ebenfalls ewrogen werden können. Es wird erwartet, dass einzelne Aminosäuresubstitutionen innerhalb eines gegebenen potenziellen T-Zell-Epitops durchgeführt werden, um das Epitop zu beseitigen. Kombinationen von Substitutionen innerhalb eines einzelnen Epitops können erwogen werden.
  • Unter einem hauptsächlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Population von Säugerzellen mit einem Testprotein inkubiert oder mit einem Gen, welches für das Testprotein kodiert, transfiziert, und nach Aufnahme oder Expression des Proteins und seinem Abbau wird das Profil oder die Identität von Peptiden an der Zelloberfläche bestimmt. Genauer gesagt, stellen MHC-Moleküle, insbesondere mehrere MHC-Moleküle, solche Peptide bereit. Als ein Aspekt dieser Ausführungsform ist es wichtig, Peptide zu analysieren, die an vielen verschiedenen MHC-Molekülen bereitgestellt werden, und daher wird die Analyse vorzugsweise an mehreren Zellpopulationen durchgeführt, die einen sehr großen Anteil an MHC-Allotypen und – Genotypen umfassen, die man in der Weltpopulation antrifft. Solche Zellpopulationen können entweder durch Sammeln mehrerer Zellpopulationen aus der Weltpopulation oder unter Verwendung von Zellen, die genetisch verändert wurden, so dass sie mehrere MHC-Typen produzieren, erhalten werden. Von besonderem Nutzen sind Zelllinien, in denen keine endogenen MHC-Moleküle produziert werden und die einen niedrigen Hintergrund von Peptiden auf der Zelloberfläche darbieten.
  • Aufgrund der großen Zahl an menschlichen MHC-Allotypen und -Genotypen, jeweils mit der Fähigkeit, an ein anderes Profil von Peptiden von einem beliebigen gegebenen Protein zu binden, umfassten frühere Ansätze zur umfassenden Identifizierung von T-Zell-Epitopen, wie vorstehend beschrieben, größtenteils prädiktive Ansätze an Stelle entweder biochemischer (wobei Peptide hinsichtlich der Bindung an eine große Zahl von MHC-Typen getestet werden) oder biologischer Ansätze (wobei Peptide hauptsächlich hinsichtlich der Aktivierung oder Stimulation von T-Zellen getestet werden). Für Peptide, die an MHC-Klasse-II binden, umfassen diese prädiktiven Verfahren Motiv- und künstliche neuronale Netzwerk-Techniken, wodurch eine große Anzahl an Sequenzen von T-Zell-Epitopen analysiert werden, um für die anschließende prädiktive Analyse anderer Peptide spezifische Kombinationen von Aminosäuren zu bestimmen, die diesen Epitopen gemeinsam sind. Für MHC-Klasse-II sind solche prädiktiven Ansätze jedoch beschränkt und lassen oft einen Teil der T-Zell-Epitope aus (falsch Negative) oder ordnen bestimmte Peptide den T-Zell-Epitopen zu, wenn diese in der Praxis eine solche Aktivität nicht besitzen (falsch Positive). Eine weitere hauptsächliche Beschränkung prädiktiver Ansätze und auch biochemischer und biologischer Ansätze mit synthetischen Peptiden ist die Unfähigkeit, die Prozessierung des gegebenen Proteins zu erhellen, die beeinflussen kann, welche Peptide durch MHC-Moleküle bereitgestellt werden. Daher werden verbesserte Verfahren zur genauen und umfassenden Identifizierung von T-Zell-Epitopen ohne nennenswerte falsch Negative oder falsch Positive benötigt, und die vorliegende Erfindung als solche stellt eine solche Verbesserung bereit.
  • Zur Entwicklung eines menschlichen pharmazeutischen Proteins gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht eine besondere Anwendung darin, ein Protein zu erzeugen, wobei Epitope zur Aktivierung und/oder Stimulation von Helfer-T-Zellen entfernt werden. In diesem Fall liegt das primäre Interesse an von MHC-Klasse-II bereitgestellten Peptiden. Zur Entwicklung eines pharmazeutischen Proteins, das in einem großen Anteil der Menschen wirksam ist, ist es notwendig, Peptide innerhalb des Proteins zu identifizieren, die durch einen oder mehrere der zahlreichen MHC-Allotypen bereitgestellt werden können, und diese Peptide anschließend zu verändern, um die Fähigkeit zur MHC-Bindung zu beseitigen. Früher war die umfassende Identifizierung von Peptiden, die durch MHC-Klasse-II bereitgestellt werden, beschränkt durch die Schwierigkeit einer genauen Vorhersage solcher Peptide und einer Vorhersage von Peptiden, die an eines oder mehrere der großen Anzahl verschiedener allotypischer und genotypischer menschlicher MHC-Klasse-II-Moleküle binden. Im Vergleich zu Peptiden, die an MHC-Klasse-I binden, bei denen eine Vorhersage zuverlässiger ist, sind Peptide, die an MHC-Klasse-II binden, variabler in der Länge und besitzen Aminosäuren außerhalb der hauptsächlichen Bindungstaschen, die eine signifikantere Wirkung auf die Peptidbindung besitzen. Somit besteht für MHC-Klasse-II ein Bedarf an genaueren und umfassenderen Verfahren, als zurzeit verfügbar, zur Vorhersage oder zum Nachweis von Peptiden, die an einen oder mehrere der zahlreichen MHC-Klasse-II-Allotypen und -Genotypen binden, um potenzielle T-Zell-Epitope umfassend zu identifizieren. Der Hauptnutzen der Verfügbarkeit eines solchen Ansatzes ist die Erzeugung von Pharmazeutika, wobei alle maßgeblichen (oder alle) T-Zell-Epitope identifiziert und anschließend entfernt worden sind.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Entwicklung eines Pharmazeutikums unter Verwendung der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
    • 1. bezüglich des Testproteins für die potenzielle Verwendung als Pharmazeutikum, das Protein zu einer Auswahl an menschlichen Zelllinien oder menschlichen Zellproben zugeben
    • 2. die Zellen nach einem angemessenen Zeitraum hinsichtlich Oberflächenpeptiden analysieren, insbesondere unter Verwendung von MALDI-MS direkt an den Zellen oder alternativ unter Verwendung von MALDI-MS an Zellfraktionen, insbesondere MHC-Fraktionen, oder alternativ durch Eluieren von Peptiden von der Zelloberfläche vor einer Analyse, insbesondere durch MALDI-MS oder ESI-MS
    • 3. von dem gegebenen Protein Peptide, die auf der Zelloberfläche erscheinen, dem Testprotein zuordnen
    • 4. Peptide, die in (2) auf der Zelloberfläche erscheinen, modifizieren um die Bindung an MHC-Moleküle zu beseitigen, in einigen Fällen durch Testen modifizierter Peptide hinsichtlich der Bindung an die Zelloberfläche (wie vorstehend)
    • 5. das endgültige pharmazeutische Proteinmolekül durch Einbringen geeigneter Modifikationen an einem oder mehreren Peptiden innerhalb der Proteinsequenz erzeugen, um die Bindung an MHC-Moleküle zu beseitigen
  • Gemäß der zweiten hauptsächlichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Schema bereitgestellt, wodurch ein Vakzinmolekül oder ein Molekül, das als Vakzin wirken kann, entwickelt werden kann. Das Vakzin ist am stärksten bevorzugt zur Verwendung in Menschen bestimmt, obwohl das Schema gleichermaßen auch auf die Entwicklung von Vakzinmolekülen zur Behandlung oder Vorbeugung von Krankheit in nichtmenschlichen Spezies angewendet werden kann. Für die Entwicklung eines Vakzins unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ist eine besondere Anwendung die Erzeugung eines Peptids oder Proteins, wodurch relevante Epitope zur Aktivierung und/oder Stimulation von T-Zellen, hauptsächlich Epitope für Helfer-T-Zellen, aber auch, bei Anwendungen, die eine Zellabtötung erfordern, Epitope für cytotoxische T-Zellen (hauptsächlich MHC-Klasse-I-restringiert), vorliegen. Zur Entwicklung eines Vakzins, das in einem großen Anteil der Menschen wirksam ist, ist es notwendig, Peptide innerhalb des Proteins zu identifizieren, die durch einen oder mehrere der zahlreichen MHC-Allotypen und -Genotypen bereitgestellt werden können, und dann aus diesen Peptiden ein oder mehrere Epitope für das Einbringen in das endgültige Vakzinmolekül auszuwählen. Solche Epitope können durch MHC-Klasse-I oder MHC-Klasse-II oder beiden restringierte Peptide umfassen. Die vorliegende Erfindung stellt eine solche Identifizierung von durch MHC-Klasse-I und -Klasse-II bereitgestellten Peptiden bereit und ist somit die Basis für die Entwicklung wirksamerer Vakzine.
  • Ein hauptsächlicher Unterschied zwischen MHC-Klasse-I- und MHC-Klasse-II-Epitopen ist der grundlegende Ursprung des Proteins, von dem das Peptid in dem MHC-Peptid-Komplex gewöhnlich stammt. Es ist bekannt, dass exogene Proteine größtenteils zu Peptiden in Verbindung mit MHC-Klasse-II führen, während endogene Proteine, die innerhalb einer Zelle exprimiert werden, gemäß einem anderen Peptidase- und intrazellulären Transportweg prozessiert werden, der hauptsächlich zu einer Verbindung mit MHC-Klasse-I-Molekülen auf der Zelloberfläche führt. Für entweder exogene oder endogene Proteine können während der Abfolge von Prozessierungsschritten bestimmte Peptidsequenzen aus dem Protein, die normalerweise an MHC binden können, zerstört werden, so dass bestimmte T-Zell-Epitope in vivo nicht erzeugt werden. Für solche Peptide können prädiktive (oder biochemische/biologische) Verfahren die Prozessierung bei der Identifizierung von T-Zell-Epitopen nicht aufklären. Es ist ein Merkmal der vorliegenden Erfindung, dass von der Zelloberfläche identifizierte Peptide diejenigen sind, die von der APC (oder einer anderen Zelle) als fähig zur Passage über den intrazellulären Prozessierungs- und Transportweg ausgewählt worden sind. Weil sich die Erfindung auf die Identifizierung echter Produkte der Prozessierungsereignisse konzentriert, verringert die Erfindung somit die Rate an falsch positiven und falsch negativen Epitopen, die unter Verwendung prädiktiver oder von In-vitro-Verfahren der Epitopidentifizierung identifiziert werden.
  • Das Verfahren nach dem Schema gemäß der zweiten hauptsächlichen Aussführungsform der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Verfahren hierin anzuwenden, um:
    • 1. ein oder mehrere T-Zell-Epitope innerhalb der Aminosäuresequenz eines Zielproteins zu identifizieren.
    • 2. neue Sequenzvarianten des Zielproteins zu gestalten, wobei eine oder mehrere Aminosäuren derart modifiziert sind, dass entweder (i) die Aktivität des T-Zell-Epitops erhöht wird und/oder (ii) das Spektrum an MHC-Typen, auf die das T-Zell-Epitop restringiert ist, wie durch die Bindung der Peptide an MHC-Moleküle oder ganze Zellen oder andere Mittel bestimmt, zu verbreitern und/oder (iii) mehrere ansonsten nicht zusammenhängende Epitope zu einer einzigen (kleineren) Einheit zu kombinieren.
    • 3. Konstruieren dieser Sequenzvarianten und Testen der Varianten, um eine oder mehrere Varianten mit wünschenswerten Eigenschaften zu identifizieren.
  • Gemäß diesem Schema wird eine Reihe von Variantenproteinen erzeugt und getestet, am stärksten bevorzugt mittels DNA-Rekombinationstechniken, obwohl andere Verfahren, einschließlich chemischer Synthese, ebenfalls erwogen werden können.
  • Ein bevorzugtes Verfahren zur Entwicklung eines Vakzins unter Verwendung der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte:
    • 1. bezüglich des Proteins für die potenzielle Verwendung als Vakzin, das Protein zu einer Auswahl an menschlichen Zelllinien oder menschlichen Zellproben zugeben
    • 2. die Zellen nach einem angemessenen Zeitraum hinsichtlich Oberflächenpeptiden analysieren, insbesondere unter Verwendung von MALDI-MS direkt an den Zellen oder alternativ unter Verwendung von MALDI-MS an Zellfraktionen, insbesondere MHC-Fraktionen, oder alternativ durch Eluieren von Peptiden von der Zelloberfläche vor einer Analyse, insbesondere durch MALDI-MS oder ESI-MS
    • 3. von dem gegebenen Protein Peptide, die auf der Zelloberfläche erscheinen, dem Testprotein zuordnen
    • 4. ein oder mehrere Peptide, die in (2) auf der Zelloberfläche erscheinen, für die Verwendung im endgültigen Vakzinmolekül auswählen.
  • Es versteht sich, dass zur Analyse von Zelloberflächenpeptiden zur pharmazeutischen oder zur Vakzinverwendung eine Kombination von Zelllinien oder menschlichen Zellproben eingesetzt werden könnte, die ein umfassendes Gemisch verschiedener MHC-Allotypen und -Genotypen bereitstellen, und dass solche natürlichen Zellproben ein umfassendes Gemisch von MHC-Klasse-I- und/oder -Klasse-II-restringierten Epitopen liefern. Von besonderem Nutzen wären menschliche dendritische Zellen (oder Exosomen), die nach Zugabe des Testproteins aktiviert werden können, Peptide an MHC-Molekülen effizient bereitzustellen. Alternativ können für die Analyse von Zelloberflächenpeptiden menschliche Zelllinien genetisch so verändert werden, dass ihre MHC-Repertoires ausgeweitet werden, hauptsächlich durch Transfektion von Genen, die für einen oder mehrere MHC-Typen kodieren, in diese Zellen, so dass Zellen mit mehreren MHC-Typen erzeugt werden. Von besonderem Nutzen wären nichtmenschliche Zellen, die nicht ihre eigenen MHC-Moleküle produzieren, wie Mauszellen, in denen die murinen MHC-Gene deletiert oder anderweitig ausgeschaltet worden sind. Die Analyse von Zelloberflächenpeptiden umfasst ferner den optionalen Schritt der Anreicherung von MHC-Molekülen, zum Beispiel unter Verwendung von Immunaffinitätssäulen, vor der Peptidanalyse. Für MHC-Klasse-II hat das erfindungsgemäße Verfahren zur Analyse von Zelloberflächenpeptiden den besonderen Vorteil, dass eine Analyse der Bindung an andere Allotypen als DR bereitgestellt wird. Eine Analyse der Peptidpräsentation durch Allotypen, wie DQ und DP, war sehr schwierig, weil insbesondere für DQ, bei dem angenommen wird, dass beide Ketten des MHC-Moleküls zur Bindung beitragen (im Gegensatz zu ausschließlich der β-Kette bei DR), kein prädiktives Verfahren zur Verfügung steht.
  • Gemäß dem dritten hauptsächlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Schema bereitgestellt, wodurch die Erfindung auf die Entwicklung eines diagnostischen Tests angewendet wird. Eine besondere Anwendung dieser Ausführungsform ist die Erzeugung eines Profils von auf der Zelloberfläche bereitgestellten Peptiden, um das anomale Vorliegen, Fehlen oder Muster von Peptiden zu identifizieren, das eine bestimmte Erkrankung oder eine Zellverletzung anzeigen kann.
  • Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Verfahren zum Nachweis von Peptiden auf der Oberfläche einer Zelle anschließend an ein Verfahren bereitzustellen, wodurch die Zellen von Interesse mit einem exogenen Protein oder Organismus oder einem anderen Mittel in Kontakt gebracht wurden, so dass ihr Repertoire von Oberflächenpeptiden sich von dem Repertoire unterscheidet, das auf ansonsten identischen Zellen, die aber nicht mit dem exogenen Protein oder Organismus in Kontakt gebracht wurden, dargeboten wird. Bei der Praxis der Erfindung kann das Vorliegen eines "diagnostischen Peptids" oder "Indikatorpeptids" isoliert durch Registrierung der Masse des Indikatorpeptids im Massenspektrum eines MS-Instruments oder durch Aufzeichnung der Indikatorpeptidsequenz in einem CID- (oder einem ähnlichen) Spektrum gezeigt werden. Ebenso kann das Vorliegen des Indikatorpeptids in Bezug zu einem Massenspektrum angezeigt werden, das von einer Bezugsprobe stammt, die nicht mit dem exogenen Protein oder Mittel in Kontakt gebracht wurde. Eine solche vergleichende Analyse ist von besonderem Wert in Fällen, in denen die Masse(n) der Indikatorpeptide nicht bekannt oder durch irgendeine Maßnahme vorhergesagt sind. Eine vergleichende Analyse kann in silico mittels Subtraktion identischer Massenpeaks durchgeführt werden und wäre von besonderem Wert, wenn der Verlust eines bestimmten Massenpeaks der diagnostische Indikator ist. Auch andere haben MS-Techniken zur vergleichenden Analyse biologischer Proben genutzt. Im Fall von Liotta et al.
  • [WO0049410] konzentriert sich eine solche vergleichende Analyse jedoch auf den Proteingehalt einzelner Zellen, die mittels Laser-Capture-Mikrodissektion erhalten werden. Dies unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung, bei der die Diagnose (vergleichend, subtraktiv oder anders) je nach den von der Oberfläche nachgewiesenen Peptiden und insbesondere Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen auf der Zelloberfläche erfolgt.
  • Zu anderen Diagnosetechniken unter Verwendung von MS-Technologie gehört Little et al. [ US6,207,370 ], die ein auf MS basierendes Diagnoseverfahren offenbaren, das sich auf die Identifizierung genetischer Erkrankung richtet, bei der es sich um ein anlagebedingtes Merkmal des Individuums und nicht einen erworbenen Zustand oder Status handelt. Das Verfahren kann die Masse eines Zielproteins identifizieren, das in der Population je nach der genetischen Ausstattung des Einzelnen variabel ist. Ein weiteres Diagnoseschema wird von Geng et al. [Geng, M. (2000) J. Chromafography A. 870: 295-313] offenbart, die MALDI-TOF-Spektren analysierten, die aus tryptischen Spaltungen von Serumproteinproben erhalten wurden. Ihr Verfahren weist "Signaturpeptide" nach, die für das Vorliegen eines in einem komplexen Gemisch vorhandenen Analytproteins diagnostisch sind. Auch dies ist verschieden von der vorliegenden Erfindung, bei der die Diagnose (vergleichend, subtraktiv oder anders) je nach den von der Oberfläche nachgewiesenen Peptiden und insbesondere Peptiden in Verbindung mit MHC-Molekülen auf der Zelloberfläche erfolgt.
  • Daher umfasst nach dem erfindungsgemäßen Schema ein bevorzugtes Verfahren zur Entwicklung eines diagnostischen Tests die folgenden Schritte:
    • 1. geeignete menschliche Zellen hinsichtlich Oberflächenpeptiden analysieren, insbesondere unter Verwendung von MALDI-MS direkt an den Zellen oder alternativ unter Verwendung von MALDI-MS an Zellfraktionen, insbesondere MHC-Fraktionen, oder alternativ durch Eluieren von Peptiden von der Zelloberfläche vor einer Analyse, insbesondere durch MALDI-MS oder ESI-MS
    • 2. entweder ein Profil von Peptiden, die auf der Zelloberfläche erscheinen, erzeugen und, wenn nötig, mit anderen Profilen vergleichen, um eine Anomalität oder Erkrankung in Verbindung mit den menschlichen Zellen zu identifizieren, oder die Sequenz spezifischer Peptide auf der Zelloberfläche bestimmen als Mittel zur Bestimmung spezifischer Peptide, die zur Identifizierung einer Anomalität oder Erkrankung in Verbindung mit den menschlichen Zellen verwendet werden können.
  • Bei allen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es aufgrund des leichten Zugangs zu und des zunehmenden Inhalts in verschiedenen Proteinsequenzdatenbanken nicht entscheidend, dass vollständige Sequenzen erhalten werden, um die Identität von Peptiden zu bestimmen. Eine kleine Menge an interner Sequenzinformation (die nur 2-3 Reste betragen kann) in Verbindung mit der bekannten Masse des Ausgangsions kann ausreichend sein, um eine Peptidspezies zu charakterisieren. Es ist bekannt, dass Algorithmen zum Durchsuchen von Datenbanken ununterbrochener Fragmentionen-Datensätze verfügbar sind. Signifikante Beispiele dafür umfassen den ProteinLynx Global Server-Suchalgorithmus (Micromass, Wythenshawe, GB), Mascot von Matrix Science [www.matrix.com] oder die Protein Prospector-Programmfolge [http://prospector.ucsf.edu] oder ähnliche. Solche Programme simulieren die Fragmentierung von Sequenzeinträgen in den Datenbanken mit Massen des Peptids von Interesse.
  • Die vorliegende Erfindung wird durch die nachstehenden nicht beschränkenden Beispiele weiter erläutert.
  • Beispiel 1
  • Verfahren zum Nachweis an Zelloberflächen-HLA-DR gebundener Peptiden unter Verwendung von MALDI-tof.
  • Die EBV-transformierten menschlichen B-Zelllinien JESTHOM und BSM wurden von ECACC (Porton Down, GB) erhalten. Die B-Zelllinie JESTHOM ist für HLA-DR1*0101 homozygot, und die Linie BSM ist für DRB1*0401 homozygot. Die Zelllinien wurden in vitro unter Verwendung der vom Zuliefererempfohlenen Bedingungen kultiviert. Maus-NSO-Zellen (ECACC #85110503), die unter Verwendung der von den Zulieferern empfohlenen Bedingungen kultiviert wurden, wurden als negative Kontrollzelllinie verwendet.
  • Synthetische Peptide wurden von Zeneca (Zeneca LSM, Northwich, GB) bezogen. Das Peptid HA1 war ein 13mer, das den Resten 307-319 des Influenzavirus-Hämagglutininproteins entsprach (Rothbard, J. B. et al. (1988) Cell 52: 515). Das Peptide MP1 war ein 13mer, das den Resten 17-29 des Influenzavirus-Matrixproteins entsprach [Rothbard, J. B. et al. (1988) ibid.]. Obwohl von beiden Peptiden bekannt ist, dass sie an eine Reihe verschiedener HLA-DR-Spezifitäten binden, erhält man mit dem DR4-Allotyp eine unterscheidbare Bindung. MP1 bindet an DR4, wohingegen MP1 keine signifikante Bindung an die DR4-Spezifität aufweist [Busch R. et al. (1990) Int. Immunol. 2: 443].
  • Für einige Experimente wurden analoge Peptide verwendet, die eine labile Biotin-Linkereinheit enthielten. Dazu wurde der Linker Biotin-HPDP (Pierce, Chester, GB) an einen N-terminalen Cysteinrest gekuppelt, um die Peptide HA1B und MP1B zu erhalten. Mit Ausnahme des zusätzlichen Cysteinrestes sind die Sequenzen ansonsten mit HA1 und MP1 identisch. Die Kupplung wurde unter Verwendung von mit dem Biotin-HPDP bereitgestellten Protokollen (Pierce, Chester, GB) erzielt, ausgenommen dass die Reinigung des gekuppelten Peptids unter Verwendung einer HPLC und eines Standardelutionsprofils durchgeführt wurde. Inhibitionsexperimente wurden unter Verwendung des gereinigten monoklonalen Antikörpers LB3.1 [ATCC-Nummer HB-298] durchgeführt. Der Antikörper wurde aus mit dem Hybridom LB3.1 konditioniertem Medium unter Verwendung von Protein-A-Sepharose- (Millipore, Conset, GB) Affinitätschromatographie und vom Zuliefererempfohlenen Verfahren gereinigt. Das Hybridom war unter Standardbedingungen gehalten worden. LB3.1 wurde mit dem Peptid und Zellen in einer maximalen Konzentration von 10 μg/ml coinkubiert.
  • Die Zellen wurden vor der Behandlung mit verschiedenen synthetischen Peptiden in Test- und Kontrollexperimenten mit Paraformaldehyd fixiert. Die Experimente wurden unter Verwendung von 3 × 106 Zellen in 50 μl Vollmedium, die zu 150 μl Peptidbindungspuffer (50 mM Phosphat-Citrat-Puffer bei pH 4,0; 0,1% NP40), der Peptid in einer Endkonzentration von 50 μM enthielt, gegeben wurden, durchgeführt. Die Inkubation erfolgte bei 37°C für 24 Stunden. Für den Assay wurden peptidbehandelte Zellen durch Zentrifugation geerntet und dreimal unter Verwendung von PBS gewaschen. Die Zellen wurden in ein 10-μl-Aliquot von 50% Acetonitril-0,1% Trifluoressigsäure in einem 0,5-ml-Mikrozentrifugenröhrchen überführt. Jede Probe wurde anschließend vor dem Probenauftrag auf den Probenteller des MALDI-Instruments für 5 s gründlich gemischt. Das Zweischichten- Probenauftragsverfahren wurde verwendet, wobei 1 μl saure Matrixlösung [0,1 M Sinapinsäure in einem 1:1:1-Gemisch aus Acetonitril, Methanol und Wasser] auf dem MS-Probenteller aufgetrocknet wurde. Darauf folgte 1 μl der Zellen und ein weiterer μl der Sinapinsäure-Matrixlösung.
  • Bei Experimenten unter Verwendung synthetischer Peptide, die eine labile Linker-Massenmarkierung enthielten, wurde die Entfernung des Linkers durch Inkubation der Zellen in PBS, das 100 mM β-Mercaptoethanol (BME) enthielt, erreicht. Die Inkubation mit BME erfolgte bei 37°C für 30 Minuten, und die Zellen wurden vor dem Auftrag auf den MALDI-Probenteller, wie vorstehend, 3 Mal unter Verwendung von PBS gewaschen.
  • Ein Voyager-DE-Massenspektrometer (Perseptive Biosystems, Foster City, CA, USA) wurde im positiven Ionenmodus verwendet. Das Instrument wurde mit einem Gemisch aus Pferdeherz-Apomyoglobin und Rinder-Serumalbumin (Sigma, Poole, GB) kalibriert und weniger als 30 Minuten vor jeder Analyse daraufhin überprüft, ob es innerhalb einer Massengenauigkeit von 0,1 % für jeden Standard lag. Die Probentropfen wurden luftgetrocknet und im positiven Ionenmodus analysiert. Die verzögerte Extraktion wurden auf 150 ns bei 25 kV eingestellt. Das "low mass gate" wurde auf 600 Da eingestellt. Insgesamt 125 Laserschüsse wurden von jeder Probe akkumuliert.
  • Die vorhergesagten Massenpeaks für die Peptide HA1 und MP1 wurden in den von JESTHOM-Zellen erzeugten Spektren identifiziert. Dagegen konnte nur das Peptid HA1 von HLA-DR4-exprimierenden BSM-Zellen identifiziert werden. Bei Experimenten unter Verwendung markierter Peptide wurden die Massenverschiebungen des Peptidpeaks in den Spektren BME-behandelter Zellen identifiziert. Spektren von mit LB1.1 inkubierten Zellen (Inhibitionsexperimente) zeigten, dass die Antikörperbehandlung die Peptidbindung nicht aufheben konnte, obwohl bei einem 3-fach-Kompetitionsassay unter Verwendung von Peptid, markierten Peptiden und LB1.1-Antikörper einige Hinweise auf eine geringere relative Ionenhäufigkeit gefunden werden konnten. Spektren von Maus-NSO-Zellen, die mit Peptiden oder Peptidkombinationen behandelt wurden, zeigten eine sehr geringe Häufigkeit von Zielionenpeaks, was auf eine unspezifische Wechselwirkung und/oder unzureichendes Waschen während der Zellaufarbeitung hindeutet.
  • Beispiel 2
  • Verfahren zur Analyse von an MHC-DR gebundenen Peptiden unter Verwendung von MALDI-tof.
  • HLA-DR1*0101 wurde aus JESTHOM-Zellmembranen mittels Immunaffinitätschromatographie gereinigt. HLA DRB1*0401 wurde aus BSM-Zellen gereinigt. Solubilisierte Zellmembranen wurden hergestellt und aufgearbeitet, wie zuvor beschrieben [Gorga et al. (1987) J. Biol. Chem. 262: 16087-16094; Sette et al. (1989) J. Immunol. 42: 35-40]. Der monoklonale Anti-DR-Antikörper LB3.1 [ATCC-Nummer HB-298] wurde als Immunaffinitätsreagenz verwendet. Der Antikörper wurde aus mit dem Hybridom LB3.1 konditioniertem Medium unter Verwendung von Protein-A-Sepharose-(Millipore, Conset, GB) Affinitätschromatographie und vom Zulieferer empfohlener Verfahren gereinigt. Das Hybridom war unter Standardbedingungen gehalten worden. Der LB3.1-Antikörper wurde an Sepharose 4B (Pharmacia Biotech, St. Albans, GB) unter Verwendung des von InVitrogen (InVitrogen, Groningen NL) gelieferten Linx-Systems und vom Zulieferer empfohlener Bedingungen gekuppelt.
  • Die synthetischen Peptide HA1 und MP1, wie im Beispiel 1 beschrieben, wurden mit einem 50 μl-Aliquot der HLA-DR1*0101-Präparation inkubiert. Die Peptide wurden in Peptidbindungspuffer (50 mM Phosphat-Citrat-Puffer bei pH 4,0; 0,1 % NP40) in einer Endkonzentration von 50 μM für 26 Stunden bei 37°C inkubiert. Ungebundenes Peptid wurde durch Ultrafiltration unter Verwendung von Microcon-Zentrifugalfiltrationszellen (Millipore, USA) und mehrere Waschzyklen (mindestens vier) mit PBS entfernt. Das Endvolumen wurde auf 20 μl eingeengt. Bei einigen Experimenten wurden die Peptide vor der MALDI-tof-Analyse vom MHC eluiert. In diesem Fall erfolgte die Elution durch Extraktion mit einer Lösung von 0,1% TFA in H2O. Das Eluat wurde bis zur Trockne eingeengt und direkt unter Verwendung von MALDI-Matrixlösung, wie bei Beispiel 1, resuspendiert. Bei anderen Experimenten wurde der in Matrixlösung resuspendierte MHC-Peptid-Komplex auf den Probenteller des Instruments aufgebracht.
  • Die vorhergesagten Massenpeaks für die Peptide HA1 und MP1 wurden in den von HLA-DR1*0101-Präparationen erzeugten Spektren identifiziert.
  • Dagegen konnte nur der HA1-Massenpeak in Spektren von DRB1*0401-Präparationen identifiziert werden.
  • Beispiel 3
  • Verfahren zur Analyse von Zelloberflächenpeptiden nach Behandlung von Zellen mit Gesamtprotein.
  • Menschliche dendritische Zellen wurden aus 40-ml-Proben von peripherem Blut, die von gesunden Spendern erhalten worden waren, angereichert. Das Blut wurde unter Verwendung von Heparin antikoaguliert, und eine mononukleäre Zellfraktion wurde unter Verwendung von Histopaque-1077-(Sigma, Poole, GB) Dichtegradientenmedium und der vom Zulieferer empfohlenen Bedingungen präpariert. Die dendritischen Zellen wurden durch negative Selektion unter Verwendung eines immunomagnetischen Trennverfahrens erhalten, wobei alle Reagenzien und Bedingungen von Mitenyi Biotec (Bisely, GB) bereitgestellt wurden. Die dendritischen Zellen wurden für die Behandlung mit Proteinantigen in Gewebekulturschalen mit mehreren Vertiefungen eluiert. Die Zellen wurden im Verlauf der Experimente in RPMI-Medium gehalten, das mit 10% (Vol/Vol.) fötalem Rinderserum und Standardantibiotika angereichert war. Alle Reagenzien stammten von Life Technologies (Paisley, GB).
  • In diesen Studien wurde eine Präparation von rekombinanter Staphylokinase verwendet. Das Wildtyp-Staphylokinase-Gen wurde vertragsgemäß von Genosys Biotechnologies Ltd. (Cambridge, GB) synthetisiert. Das Gen wurde mittels Polymerasekettenreaktion unter Verwendung überlappender synthetischer Primer und der Sequenz, wie von Collen et al. [Collen D. (1996) Circulation 94: 197-206] angegeben, konstruiert. Das synthetische Gen wurde als 453-bp-EcoRI-HinDIII-Restriktionsfragment in den bakteriellen Expressionsvektor pMEX (MoBiTec, Göttingen, Deutschland) kloniert. Das pMEX/Staphylokinase-Gen wurde durch Standardtechniken in den kompetenten E.-coli-Stamm TG1 transformiert, und ein einzelner transformierter Klon, der aktive Staphylokinase sezernierte, wurde unter Verwendung eines Fibrin-Pattenassays [Astrup, T. et al. (1952) Arch. Biochem. Biophys. 40: 346-351; Collen, D. et al. (1992) Fibrinolysis 6: 203-213] selektiert. Der am besten exprimierende Klon wurde aufgezogen, und rekombinantes Protein wurde aus dem Kulturüberstand unter Verwendung von aufeinander folgender Säulenchromatographie und zuvor beschrie benen Verfahren gereinigt [Collen, D. et al. (1992) ibid.; Schlott, B. et al. (1994) Biotechnology 12: 185-189].
  • Dendritische Zellen wurden mit gereinigter Staphylokinase in einer Konzentration von 100 μg/ml inkubiert, und die Inkubation wurde über Nacht durchgeführt. Bei einigen Experimenten wurde die Antigenprozessierung durch Verwendung von Inhibitorcocktails blockiert, die zum Kulturmedium gegeben wurden. Die Inhibitoren wurden 1 Stunde vor der Zugabe des Testproteins in den folgenden Konzentrationen hinzugefügt: Ammoniumchlorid 50 mM; Natriumazid 1 mg/ml; Chloroquin und Colchicin 500 μM. Alle Verbindungen stammten von Sigma (Sigma, Poole, GB).
  • Nach der Proteinbehandlung wurden die Zellen aus den Kulturschalen entnommen und unter Verwendung von 3 Zyklen aus Zentrifugation und PBS-Behandlung gewaschen, um jegliches Medium und fremdes Protein zu entfernen. Die Zellen wurden für die MALDI-tof-Analyse aufgearbeitet, wie im Beispiel 1 angegeben. Spektren wurden aufgenommen und hinsichtlich des Vorliegens von Peptiden, die dem Testprotein zugeschrieben werden konnten, analysiert. Diese wurden durch Vergleich mit Spektren identifiziert, die von nicht mit Staphylokinase behandelten Kontrollzellen erhalten wurden.
  • Ionenpeaks, die Staphylokinase zugeschrieben wurden, wurden in Spektren identifiziert, die von mit Staphylokinase behandelten Zellen erhalten wurden, und wurden in den Spektren von Zellen, die mit Stoffwechselinhibitoren behandelt worden waren, oder von nicht mit Staphylokinase behandelten Kontrollzellen nicht erkannt.
  • Beispiel 4
  • Verfahren zur Bestimmung von Peptidsequenzen, die aus der Behandlung von Zellen mit Gesamtprotein stammen.
  • Zellen wurden mit dem Protein von Interesse gemäß dem Verfahren des Beispiels 3 behandelt. Peptide wurden aus den Zellen durch mehrere Extraktionszyklen (4-6) mit einer Lösung von 5% Acetonitril, 0,1 % Ameisensäure eluiert. Das Vorliegen von Sequenzen, die dem Testprotein zugeschrieben werden konnten, wurde unter Verwendung von ESI-MS/MS bestimmt.
  • Eluierte Proben wurden getrocknet und in einer 0,1 %igen Ameisensäurelösung resuspendiert. Das gesamte rohe Eluat wurde mithilfe eines modularen CapLC-Systems (Micromass, Wythenshawe, GB), das direkt mit der Z-Spray-Quelle des Massenspektrometers verbunden war, aufgetrennt. Die Proben wurden auf eine C18-Vorsäule mit einer Flussrate von 30 μl pro Minute aufgetragen und für 3 Minuten unter Verwendung einer 0,1 %igen Ameisensäurelösung entsalzt. Die Flussrate wurde auf 1 μl pro Minute verringert und wieder auf eine C18-180-mm-Pepmap-Säule geleitet. Die Säule wurde unter Verwendung eines Standardelutionsgradienten, der von einer Lösungsmittellösung aus 95% H2O, 5% Acetonitril, 0,1 % Ameisensäure bis zu einer Lösungsmittellösung aus 5% H2O, 95% Acetonitril, 0,1% Ameisensäure reichte, eluiert.
  • Die Elektrospray-MS- und MS/MS-Daten wurden an einem Micromass-Q-Tof-2-Instrument (Micromass, Wythenshawe, GB) aufgenommen, das mit einer Z-Spray-Nanoflow-Elektrospray-Ionenquelle ausgestattet war. Das Instrument wurde im positiven Ionenmodus bei einer Quellentemperatur von 80°C, einer Flussrate des entgegenströmenden Gases von 40 I/Stunde und bei einer an die Nanospray-Durchfluss-LC-Sonde angelegten Spannung von 2800V betrieben. Alle Daten wurden aufgenommen, während das Instrument im automatischen datenabhängigen Umschaltmodus arbeitete.
  • Das Instrument wurde mit einer Zweipunktkalibrierung ausgewählter Fragmentionen, die durch die kollisionsinduzierte Zersetzung von Glufibrinopeptid b erhalten wurden, kalibriert. Alle Daten wurden automatisch mithilfe von ProteinLynx-Software verarbeitet, die Proteinidentifizierung wurde mittels Analyse mit dem ProteinLynx Global Server-Suchalgorithmus (Micromass, Wythenshawe, GB) erreicht.
  • Eine manuelle Datenaufnahme wurde durch Injizieren der rohen Probe in das Instrument über Borsilikat-Nadeln durchgeführt. Die Proben wurden auf eine Konzentration von etwa 1 μM eingestellt. Die Proben wurden vor der Injektion mithilfe von C18-ZipTip-Einweg-Minisäulen (Millipore, USA) entsalzt.
  • Spektren wurden aufgenommen und hinsichtlich des Vorliegens von Peptidmassen analysiert, die dem Testprotein zugeschrieben werden konnten.
  • Diese wurden durch Vergleich mit Spektren identifiziert, die von Kontrollzellen, einschließlich Zellen, in denen die Antigenprozessierung blockiert war, erhalten wurden. Nach der Behandlung mit Staphylokinase wurden Peptidmassen identifiziert, die Staphylokinase zugeschrieben wurden. Äquivalente Ionenpeaks traten in Zellen, die nicht mit Staphylokinase behandelt worden waren, oder in mit Stoffwechselinhibitoren behandelten Zellen nicht auf.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Nachweis immunogener Peptide in Verbindung mit MHC-Molekülen auf der Oberfläche von Zellen oder deren exosomalen Vesikeln, die von einem Protein oder Polypeptid mit einem oder mehreren T-Zell-Epitopen innerhalb seiner Aminosäuresequenz stammen, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: (i) In-Kontakt-bringen von Zellen aus einer Kombination von menschlichen Zelllinien oder Zellproben, die ein Gemisch von MHC-Klasse-II-restringierten Epitopen bereitstellen, mit dem genannten Protein oder Polypeptid, so dass ein Repertoire von Oberflächenpeptiden auf den Zellen oder deren exosomalen Vesikeln erzeugt wird, das sich von dem Repertoire an Oberflächenpeptiden unterscheidet, die auf Bezugszellen dargeboten werden, die nicht in Kontakt gebracht wurden, wobei die genannten Peptide auf der Oberfläche an mehrere verschiedene MHC-Moleküle binden, (ii) Eluieren der genannten Peptide von der Oberfläche der Zellen oder von MHC-Molekülen, (iii) Analysieren der genannten Zellen oder der exosomalen Vesikel darin durch Nachweisen der Peptide auf der Zelloberfläche unter Verwendung von MALDI-MS oder ESI-MS und (iv) Zuordnen der genannten Peptide zu der Sequenz des genannten Proteins oder Polypeptids gemäß Standardverfahren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten Peptide auf der Oberfläche von Zellen Produkte des intrazellulären Peptidase- und Transport- (Trafficking-) Wegs sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannten MHC-Moleküle vor der Peptidanalyse angereichert werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Zellen aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus menschlichen dendritischen Zellen, menschlichen antigenbereitstellenden Zellen und Zellen aus menschlichen Zelllinien ausgewählt sind, die genetisch verändert wurden, so dass sie MHC-Moleküle produzieren.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das genannte Protein oder Polypeptid ein exogenes Protein oder Polypeptid ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das genannte Protein oder Polypeptid ein endogenes Protein oder Polypeptid ist.
  7. Verfahren zum Design neuer Sequenzvarianten eines pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids mit geringerer Immunogenität als das unmodifizierte Protein oder Polypeptid, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: (i) Nachweisen immunogener Peptide, die von dem genannten Protein oder Polypeptid stammen und an MHC-Moleküle binden, durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und (ii) Beseitigen oder Verringern der Bindung der genannten immunogenen Peptide an die genannten MHC-Moleküle durch Ersetzen, Deletieren oder Hinzufügen von einem oder mehreren Aminosäureresten innerhalb des Peptids innerhalb des genannten pharmazeutischen Protein oder Polypeptids.
  8. Verfahren zum Design neuer Sequenzvarianten eines pharmazeutischen Proteins oder Polypeptids mit stärkerer Immunogenität als das unmodifizierte Protein oder Polypeptid, wobei das Verfahren die nachstehenden Schritte umfasst: (i) Nachweisen immunogener Peptide, die von dem genannten Protein oder Polypeptid stammen und an MHC-Moleküle binden, durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und (ii) Verstärken der Bindung der genannten immunogenen Peptide an die genannten MHC-Moleküle durch Ersetzen, Deletieren oder Hinzufügen von einem oder mehreren Aminosäureresten innerhalb des Peptids innerhalb des genannten pharmazeutischen Protein oder Polypeptids.
  9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, das zusätzlich den Schritt umfasst: (iii) Testen der modifizierten Peptide hinsichtlich ihrer Bindung an die genannte Zelloberfläche, wie in Anspruch 1 angegeben.
  10. Verfahren nach den Ansprüchen 7 bis 9, wobei das pharmazeutische Protein oder Polypeptid ein Vakzin ist.
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