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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Mitglieder der Säuger-Cytokinrezeptorfamilie
von Proteinen (einschließlich,
ohne Beschränkung,
der humanen und murinen Rezeptorproteine), Fragmente davon, rekombinante
Polynukleotide und Zellen, die sich zur Expression dieser Proteine
eignen, und Verfahren zur Identifizierung von Verbindungen, die
Immunstörungen
behandeln können,
umfassend das Untersuchen der Fähigkeit
der Verbindungen, die Wechselwirkung der Proteine mit einem STAT-Molekül zu modulieren.
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Hintergrund der Erfindung
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Man
hat eine Reihe als Hämatopoetine
bekannter regulatorischer Moleküle
identifiziert, die an der Entwicklung und Proliferation verschiedener
hämatopoetischer
oder Blutzellen beteiligt sind. Die meisten Hämatopoetine zeigen bestimmte
biologische Aktivitäten,
indem sie mit einem Rezeptor auf der Oberfläche von Zielzellen in Wechselwirkung
treten. Cytokinrezeptoren bestehen in der Regel aus einer, zwei
oder drei Ketten. Viele Cytokinrezeptoren und einige Cytokine, wie
IL-12 p40, sind Mitglieder der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie
von Proteinen. Die Identifikation neuer Mitglieder der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie
kann zur Regulation der Hämatopoese,
zur Regulation von Immunantworten und zur Identifizierung weiterer
Mitglieder der Hämatopoetin-Superfamilie,
einschließlich
Cytokinen und Rezeptoren, nützlich
sein.
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Es
wäre wünschenswert,
die DNA- und Proteinsequenz bisher unbekannter Mitglieder der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie zu identifizieren
und zu bestimmen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Identifizierung einer Verbindung offenbart, die in
der Lage ist, eine Immunerkrankung zu behandeln, umfassend das Prüfen der
Fähigkeit
der Verbindung, die Interaktion eines MU-1-Polypeptids mit einem
STAT-Molekül zu modulieren,
wobei dadurch eine Verbindung identifiziert wird, die in der Lage
ist, eine Immunerkrankung zu behandeln. Der STAT-Signalweg kann
zum Beispiel ein STAT-3-Signalweg oder ein STAT-5-Signalweg sein. Die
Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Identifizierung eines Modulators
der MU-1-Aktivität
bereit, umfassend das in-Kontakt-Bringen einer Zelle, die ein MU-1-Protein
gemäß SEQ ID
Nr.: 2 oder 10 oder einen Teil davon exprimiert, der in der Lage
ist, mit STAT-Molekülen
zu interagieren, mit einer Testverbindung und Bestimmen der Fähigkeit
der Testverbindung, die Interaktion des MU-1-Proteins oder des Teils
davon mit einem STAT-Molekül
zu modulieren. Das STAT-Molekül
kann zum Beispiel STAT 3 oder STAT 5 sein. Weiterhin kann bei diesem
Verfahren das MU-1-Protein
beispielsweise SEQ ID Nr.: 9 entsprechen und kann in der Zelle als
Fusion der intrazellulären
Domäne
von MU-1 und der extrazellulären
Domäne
des humanen BPO-Rezeptors exprimiert werden.
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Ebenfalls
offenbart sind Polynukleotide, die die MU-1-Kette der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie codieren,
einschließlich,
ohne Beschränkung,
derjenigen aus der murinen und der humanen Quelle.
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Bei
bestimmten Ausführungsformen
umfasst ein isoliertes Polynukleotid eine Nukleotidsequenz, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Nukleotidsequenz
der SEQ ID Nr.: 1;
- (b) der Nukleotidsequenz der SEQ ID Nr.: 1 von Nukleotid 238
bis Nukleotid 1852;
- (c) der Nukleotidsequenz der SEQ ID Nr.: 1 von Nukleotid 301
bis Nukleotid 1852;
- (d) der Nukleotidsequenz der SEQ ID Nr.: 1 von Nukleotid 301
bis Nukleotid 945;
- (e) einer Nukleotidsequenz, die sich von der unter einem der
Punkte (a)-(d) angegebenen Nukleotidsequenz infolge der Degeneration
des genetischen Codes unterscheidet;
- (f) einer Nukleotidsequenz, die unter stringenten Bedingungen
mit dem unter einem der Punkte (a)-(d) angegebenen Nukleotid hybridisieren
kann;
- (g) einer Nukleotidsequenz, die ein Spezieshomolog der Sequenz
der SEQ ID Nr.: 2 codiert; und
- (h) einer allelischen Variante der unter einem der Punkte (a)-(d)
angegebenen Nukleotidsequenz.
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Vorzugsweise
codiert die Nukleotidsequenz ein Protein mit einer biologischen
Aktivität
der MU-1-Kette der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie.
Die Nukleotidsequenz kann betriebsfähig mit einer Expressionskontrollsequenz
verbunden sein.
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Ebenfalls
offenbart sind isolierte Polynukleotide, umfassend eine Nukleotidsequenz,
die ein Peptid oder Protein codiert, umfassend eine Aminosäuresequenz,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2;
- (b) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
22 bis 538;
- (c) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
22 bis 236;
- (d) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
1 bis 236; und
- (e) Fragmenten von (a)-(d) mit der biologischen Aktivität der MU-1-Kette
der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie.
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Ferner
wird ein isoliertes Polynukleotid bereitgestellt, umfassend eine
Nukleotidsequenz, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Nukleotidsequenz
der SEQ ID Nr.: 9;
- (b) einer Nukleotidsequenz, die sich von der unter (a) angegebenen
Nukleotidsequenz infolge der Degeneration des genetischen Codes
unterscheidet;
- (c) einer Nukleotidsequenz, die unter stringenten Bedingungen
mit dem unter (a) angegebenen Nukleotid hybridisieren kann;
- (d) einer allelischen Variante der unter (a) angegebenen Nukleotidsequenz.
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Weiterhin
offenbart sind isolierte Polynukleotide, umfassend eine Nukleotidsequenz,
die ein Peptid oder Protein codiert, umfassend eine Aminosäuresequenz,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 10;
- (b) Fragmenten von (a) mit der biologischen Aktivität der MU-1-Kette
der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie.
Wirtszellen, vorzugsweise Säugerzellen,
die mit den Polynukleotiden transformiert sind, werden ebenfalls
bereitgestellt.
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Bei
anderen Ausführungsformen
stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines MU-1-Proteins
bereit. Das Verfahren umfasst:
- (a) das Züchten einer
Kultur der erfindungsgemäßen Wirtszelle
in einem geeigneten Kulturmedium; und
- (b) das Reinigen des humanen MU-1-Proteins aus der Kultur.
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Proteine,
die gemäß diesen
Verfahren hergestellt werden, werden ebenfalls bereitgestellt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein isoliertes MU-1-Protein bereit,
umfassend eine Aminosäuresequenz,
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2;
- (b) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
22 bis 538;
- (c) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
22 bis 236;
- (d) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 von Aminosäuren
1 bis 236; und
- (e) Fragmenten von (a)-(d) mit der biologischen Aktivität der MU-1-Kette
der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie.
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Ebenfalls
offenbart ist ein isoliertes MU-1-Protein, umfassend eine Aminosäuresequenz,
ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus:
- (a) der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 10;
- (b) Fragmenten von (a) mit der biologischen Aktivität der MU-1-Kette
der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie.
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Die
Aminosäuresequenz
von murinem MU-1 (SEQ ID Nr.: 10) ist zu etwa 65% identisch zu der
Aminosäuresequenz
von humanem MU-1.
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Bei
anderen bevorzugten Ausführungsformen
ist die angegebene Aminosäuresequenz
Teil eines Fusionsproteins (mit einer zusätzlichen, nicht von MU-1 stammenden
Aminosäuresequenz).
Bevorzugte Fusionsproteine umfassen ein Antikörperfragment, wie ein Fc-Fragment.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen, die ein MU-1-Protein
und einen pharmazeutisch verträglichen
Träger
umfassen, werden ebenfalls bereitgestellt.
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Ebenfalls
offenbart sind Zusammensetzungen, die einen Antikörper umfassen,
der spezifisch mit einem erfindungsgemäßen Protein reagiert.
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Ein
MU-1-Nukleinsäuremolekül, wie hier
beschrieben, ist zu mindestens 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 86
%, 87 %, 88 %, 89 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97
%, 98 %, 99 %, 99,5 % oder mehr identisch zu der Nukleotidsequenz
(z.B. zu der gesamten Länge
der Nukleotidsequenz), die in SEQ ID Nr.: 1 oder 9 dargestellt ist.
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Vorzugsweise
besteht das Nukleinsäuremolekül aus der
in SEQ ID Nr.: 1 oder 9 dargestellten Nukleotidsequenz. Es ist ebenfalls
bevorzugt, dass das Nukleinsäuremolekül ein Fragment
von mindestens 50, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900,
1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800 oder mehr Nukleotiden
(z.B. aufeinander folgenden Nukleotiden) der Nukleotidsequenz der
SEQ ID Nr.: 1 oder 9 oder eines Komplements davon enthält.
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Vorzugsweise
hat das Mitglied der MU-1-Proteinfamilie
eine Aminosäuresequenz,
die zu mindestens etwa 65 %, 70 %, 75 %, 80 %, 85 %, 86 %, 87 %,
88 %, 89 %, 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 %,
99 %, 99,5 % oder mehr identisch zu der Aminosäuresequenz der SEQ ID Nr.:
2 oder 10 ist.
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Ebenfalls
offenbart sind Fragmente des Proteins mit der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 oder 10, wobei das Fragment mindestens 15, 20,
30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 oder 100 Aminosäuren (z.B. aufeinander folgende
Aminosäuren)
der Aminosäuresequenz
der SEQ ID Nr.: 2 oder 10 umfasst.
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Unter
einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins
eines MU-1-Nukleinsäuremoleküls, -Proteins
oder -Polypeptids in einer biologischen Probe durch in-Kontakt-Bringen
der biologischen Probe mit einem Mittel, das in der Lage ist, ein
MU-1-Nukleinsäuremolekül, -Protein
oder -Polypeptid nachzuweisen, so dass das Vorhandensein eines MU-1-Nukleinsäuremoleküls, -Proteins
oder -Polypeptids in der biologischen Probe nachgewiesen wird, bereitgestellt.
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Unter
einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Nachweisen des Vorhandenseins
von MU-1-Aktivität
in einer biologischen Probe durch in-Kontakt-Bringen der biologischen
Probe mit einem Mittel, das in der Lage ist, einen Indikator für MU-1-Aktivität nachzuweisen,
so dass das Vorhandensein von MU-1-Aktivität in der biologischen Probe
nachgewiesen wird, bereitgestellt.
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Unter
einem anderen Aspekt wird ein Verfahren zum Modulieren von MU-1-Aktivität offenbart,
umfassend das in-Kontakt-Bringen einer Zelle, die in der Lage ist,
MU-1 zu exprimieren, mit einem Mittel, das die MU-1-Aktivität moduliert,
so dass die MU-1-Aktivität
in der Zelle moduliert wird. Bei einer anderen Ausführungsform
hemmt das Mittel die MU-1-Aktivität. Bei einer anderen Ausführungsform
stimuliert das Mittel die MU-1-Aktivität. Bei einer
Ausführungsform
ist das Mittel ein Antikörper,
der spezifisch an ein MU-1-Protein bindet. Bei einer anderen Ausführungsform
moduliert das Mittel die Expression von MU-1, indem es die Transkription
eines MU-1-Gens oder die Translation einer MU-1-mRNA moduliert.
Bei noch einer anderen Ausführungsform
ist das Mittel ein Nukleinsäuremolekül mit einer
Nukleotidsequenz, die zu dem codierenden Strang einer MU-1-mRNA
oder eines MU-1-Gens gegensinnig ist.
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Die
hier offenbarten Verfahren können
zur Behandlung eines Individuums mit einer Erkrankung, die durch
aberrante oder ungewünschte
MU-1-Protein- oder Nukleinsäureexpression
oder -Aktivität
gekennzeichnet ist, (d.h. einer mit MU-1 zusammenhängenden
Erkrankung) durch Verabreichen eines Mittels, das ein MU-1- Modulator ist, an
das Individuum verwendet werden. Bei einer Ausführungsform ist der MU-1-Modulator ein
MU-1-Protein. Bei
einer anderen Ausführungsform
ist der MU-1-Modulator
ein MU-1-Nukleinsäuremolekül. Bei noch
einer anderen Ausführungsform
ist der MU-1-Modulator ein Peptid, Peptidomimetikum, Antikörper oder
ein anderes kleines Molekül.
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Ebenfalls
bereitgestellt werden diagnostische Assays zur Identifizierung des
Vorhandenseins oder Fehlens einer genetischen Veränderung,
gekennzeichnet durch mindestens eines aus einer (i) aberranten Modifikation
oder Mutation eines Gens, das ein MU-1-Protein codiert; (ii) falschen Regulation
des MU-1-Gens; und
(iii) aberranten posttranslationalen Modifikation eines MU-1-Proteins,
wobei eine Wildtypform des Gens ein Protein mit MU-1-Aktivität codiert.
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Unter
einem anderen Aspekt werden Verfahren zur Identifizierung einer
Verbindung bereitgestellt, die an ein MU-1-Protein bindet oder dessen
Aktivität
moduliert, indem eine Indikatorzusammensetzung bereitgestellt wird,
die ein MU-1-Protein mit MU-1-Aktivität umfasst,
die Indikatorzusammensetzung mit einer Testverbindung in Kontakt
gebracht wird und die Wirkung der Testverbindung auf die MU-1-Aktivität (z.B.
die Modulation der STAT-Phosphorylierung, z.B. der STAT-3- oder
STAT-5-Phosphorylierung) in der Indikatorzusammensetzung bestimmt
wird, um eine Verbindung zu identifizieren, die die Aktivität eines
MU-1-Proteins moduliert.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt
die Volllängen-cDNA-Sequenz
von murinem MU-1. Die Nukleotidsequenz entspricht den Nukleotiden
1-2628 der SEQ ID Nr.: 9.
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2 zeigt
die Aminosäuresequenz
von murinem MU-1 (entsprechend den Aminosäuren 1-529 der SEQ ID Nr.:
10). Es gibt eine vorhergesagte Leader-Sequenz bei den Aminosäuren 1-19,
die mittels SPScan mit einer Bewertung von 10,1 vorhergesagt wurde
(fett gedruckt). Es gibt eine vorhergesagte Transmembrandomäne bei den
Aminosäuren
237-253 (unterstrichen). Vorhergesagte Signalmotive sind u.a. die
folgenden Regionen: Box 1: Aminosäuren 265-274 und Box 2: Aminosäuren 310-324
(fett und unterstrichen); sechs Tyrosine befinden sich bei den Aminosäurepositionen
281, 319, 361, 368, 397 und 510. Das WSXWS-Motiv (SEQUENZ ID NR:
8) befindet sich bei Aminosäurerest
214 bis Aminosäurerest
218 (groß,
fett gedruckt). Potenzielle STAT-Andockstellen beinhalten die Aminosäuren 393-398
und Aminosäuren
510-513.
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3 zeigt
den GAP-Vergleich der humanen und der murinen MU-1-cDNA-Sequenz
(entsprechend den Nukleinsäuren
1-2665 der SEQ ID Nr.: 1 bzw. den Nukleinsäuren 1-2628 der SEQ ID Nr.:
9). HuMU-1 = humanes MU-1, murMU-1 = murines MU-1. Gap-Parameter
Gap-Gewicht = 50, Durchschnittliche Übereinstimmung = 10,000, Längengewicht
= 3, Durchschnittlicher Mismatch = 0,000. Prozentuale Identität = 66,116.
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4 zeigt
einen GAP-Vergleich des humanen MU-1-Proteins (entsprechend den Aminosäuren 1-538 der
SEQ ID Nr.: 2) und des murinen MU-1-Proteins (entsprechend den Aminosäuren 1-529
der SEQ ID Nr.: 10). BLOSUM62-Aminosäuresubstitutionsmatrix.
(Henikoff, S. und Henikoff, J.G. (1992)). Amino acid substitution
matrices from protein blocks (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915-10919).
Gap-Parameter = Gap-Gewicht: 8, Durchschnittliche Übereinstimmung
= 2,912, Längengewicht
= 2, Durchschnittlicher Mismatch = -2,003. Prozentuale Identität = 65,267
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5 zeigt
ein Mehrfach-Sequenzalignment der Aminosäuren von humanem MU-1 (entsprechend SEQ
ID Nr.: 2), murinem MU-1 (entsprechend SEQ ID Nr.: 10) und von humaner
IL2-beta-Kette (GENbank Zugangs-Nr. M26062). Leader- und Transmembrandomänen sind
unterstrichen. Konservierte Cytokinrezeptormodul-Motive sind durch
Fettdruck deutlich gemacht. Potenzielle Signalregionen sind durch
Unterstreichen und Fettdruck verdeutlicht.
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6 zeigt
die Signalgebung durch MU-1. MU-1 phosphoryliert STAT 5 in der Klon-E7-EPO-MU-1-Chimäre. Unter
den im Beispiel 3 angegebenen Bedingungen führt die Signalgebung durch
MU-1 an allen getesteten Zeitpunkten zur Phosphorylierung von STAT
5. Die Behandlung von Kontrollen oder der chimären BAF-3-Zellen mit IL-3 führte zur Phosphorylierung von
STAT 3, aber nicht von STAT 1 oder 5.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die
Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben Polynukleotide bereitgestellt,
die die MU-1-Kette der Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie
codieren (im Folgenden "MU-1" oder "MU-1-Protein"), einschließlich, ohne
Beschränkung,
Polynukleotiden, die humanes und murines MU-1 codieren.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind das MU-1-Protein und die MU-1-Nukleinsäuremoleküle humane MU-1-Moleküle. Eine
70 Aminosäuren
lange Region des humanen IL5-Rezeptors (LMTNAFISIIDDLSKYDVQVRAAVS
SMCREAGLWSEWSQPIYVGNDEHKPLREWFVIVIMATICFILLIL, SEQ ID Nr.: 3) wurde
zum Durchsuchen der GenBank-EST-Datenbank unter Verwendung des TBLASTN-Algorithmus
verwendet. Eine Sequenz in dem genomischen BAC-Klon A0002303 des
Humanchromosoms 16p12 wurde mit Homologie zu dieser Region identifiziert,
was darauf hindeutet, dass dieses Segment ein Gen für einen
neuen Hämatopoetinrezeptor codieren
könnte.
Die Untersuchung der offenen Leserahmen innerhalb von 1000 Bp von
Nukleotid 40886 ergaben einen offenen Leserahmen von 270 bp, der
bei Verwendung bei einer BLASTP-Suche von GenPept ausschließlich Mitglieder
der Cytokinrezeptorfamilie identifiziert. Ein Stoppcodon am Ende
dieses Leserahmens wurde so interpretiert, dass es auf einen Übergang über eine
Exon/Intron-Grenze hinweist.
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Dann
wurde bestimmt, ob RNA von einem innerhalb dieses BAC-Klons von
Chromosom 16p12 enthaltenen Gen transkribiert wird. PCR-Primer wurden
auf Basis des größten ORF-Segments
synthetisiert, das eine Peptidsequenz enthielt, die innerhalb der
Cytokinrezeptorfamilie konserviert ist. Die Primer GAGTCCGAGGAGAAAGCTGATCTCA
(5p) (SEQ ID Nr.: 4) und GAAAGATGACCGGGTCRCTCCATT (3p) (SEQ ID Nr.:
5). wurden in PCRs zum Screening von Phagenbanken von verschiedenen
menschlichen Geweben (Clontech) verwendet. PCR-Produkte mit der
erwarteten Größe von 164
bp, die spezifisch mit einem 32-P-markierten Oligonukleotid der
Sequenz ACTCGAGCTATGAGCTGCAGGTGCGGGCA (SEQ ID Nr.: 6) hybridisierten, wurden
in Phagen aus Lunge, Niere, Plazenta und Herz beobachtet. Unter
Verwendung des Oligonukleotids ACTCGAGCTATGAGCTGCAGGTGCGGGCA (SEQ
ID Nr.: 7) wurde ein Volllängen-cDNA-Klon
NN14-1b (MU-1) identifiziert, gereinigt und sequenziert. Die DNA-Sequenz und die vorhergesagte
Aminosäuresequenz sind
in SEQ ID Nr.: 1 bzw. SEQ ID Nr.: 2 dargestellt. Die vorhergesagte
Aminosäuresequenz
des humanen MU-1-Rezeptors
enthält
eine mutmaßliche
Signalsequenz von Aminosäuren
1-21. Es wird angenommen, dass das humane MU-1 die Sequenz der Aminosäuren 24-538
der SEQ ID Nr.: 2 hat. Eine Transmembrandomäne findet sich bei den Aminosäuren 237-254.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
sind das MU-1-Protein
und die MU-1-Nukleinsäuremoleküle murine
MU-1-Moleküle. Um die
Polynukleotidsequenz zu identifizieren, die das murine MU-1-Protein
codiert, wurde ein partielles Fragment des murinen Homologs des
MU-1-Rezeptors mittels PCR aus Maus-cDNA isoliert, wie im Beispiel
1 beschrieben, wobei die von der humanen Sequenz stammenden Oligonukleotide
verwendet wurden. Die DNA-Sequenz dieses Fragments wurde bestimmt,
und zwei Oligonukleotide wurden von einem inneren Abschnitt dieses
Fragments mit den folgenden Sequenzen abgeleitet:
TTGAACGTGACTGTGGCCTT
(5p)(SEQ ID Nr.: 13)
TGRATGAAGTGCCTGGCTGA (3p)(SEQ ID Nr.:
14).
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Die
Oligonukleotide wurden dazu verwendet, ein internes Fragment von
262 Nukleotiden des ursprünglichen
PCR-Produkts (entsprechend den Nukleotiden 781-1043 der murinen
cDNA-Sequenz der 1 und SEQ ID Nr.: 9) zu amplifizieren,
das als Hybridisierungssonde zum Screening einer von der 2D6-T-Zelllinie isolierten
cDNA-Bank verwendet wurde. Von zwei unabhängigen Klonen wurde die DNA-Sequenz
bestimmt. Klon 6 wurde sequenziert, und es wurde bestätigt, dass
er ein Volllängenhomolog
von humanem MU-1 ist.
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Die
Volllängen-Nukleotidsequenz
von murinem MU-1 (entsprechend den Nukleotiden 1-2628 der SEQ ID
Nr.: 9) ist in 1 gezeigt. Die Nukleotidsequenz
hat eine vorhergesagte Leadersequenz bei den Nukleotiden 407-464, eine codierende
Sequenz bei den Nukleotiden 407-1993 und ein Terminationscodon bei
den Nukleotiden 1994-1997. Die Nukleotide 1-406 entsprechen der
5'-untranslatierten
Region, und die Nukleotide 1998-2628 entsprechen der 3'-untranslatierten
Region. Die vorhergesagte Proteinsequenz von murinem MU-1 (entsprechend
den Aminosäuren
1-529 der SEQ ID Nr.: 10) ist in 2 gezeigt.
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Das
murine MU-1-Protein enthält
eine durch SPScan (Bewertung = 10,1) vorhergesagte Leadersequenz
(entsprechend den Aminosäuren
1-19 der SEQ ID Nr.: 10), und eine vorhergesagte Transmembrandomäne (entsprechend
den Aminosäuren
237-253 der SEQ ID Nr.: 10). Vorhergesagte Signalmotive sind u.a.
die folgenden Regionen: Box 1: Aminosäuren 265-274 der SEQ ID Nr.:
10, Box 2: Aminosäuren
310-324 der SEQ ID Nr.: 10, sechs Tyrosinreste an den Positionen
281, 319, 361, 368, 397 und 510 der SEQ ID Nr.: 10. Potenzielle
STAT-Andockstellen
sind u.a., aber nicht beschränkt
auf: STAT 5: EDDGYPA, STAT 3: YLQR.
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Der
offene Leserahmen von MU-1 codiert ein Mitglied der Hämatopoetinrezeptorfamilie.
Bei einer Ausführungsform
hat MU-1 eine Leadersequenz, konservierte Cysteinpaare, PP- und
WSXWS- (SEQ ID Nr.: 8) Motive, die für die Familie charakteristisch
sind, sowie eine Transmembrandomäne
und eine ausgedehnte cytoplasmatische Domäne. MU-1 enthält ferner
ein konserviertes PXPP- sowie Box-I- und Box-II-Signalmotive in der cytoplasmatischen
Domäne
(siehe 5). Diese Domänen
sind zwischen murinem MU-1 und humanem MU-1 konserviert. Ein anschließendes FASTA-Alignment der MU-1-Sequenz
mit GenPept zeigte die größte Homologie
mit humanem IL-2Rb (siehe 5).
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Die
humane MU-1-cDNA wurde bei der American Type Culture Collection
am 10. März
1998 als Zugangsnummer ATCC 98687 hinterlegt.
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Mittels
Northern-Analyse, wie im Beispiel 4 beschrieben, wurde murines MU-1
in adulten Milz-, Lungen- und Herzgeweben nachgewiesen. Humanes
MU-1 wurde in adulten humanen Lymphgeweben, PBLs, Thymus, Milz und
Lymphknoten und in fötaler
Lunge nachgewiesen.
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Jegliche
Formen der MU-1-Proteine mit weniger als voller Länge sind
in die vorliegende Erfindung eingeschlossen und werden hier zusammen
mit den Volllängen-
und den reifen Formen als "MU-1" oder "MU-1-Proteine" bezeichnet. MU-1-Proteine
von weniger als voller Länge
können
durch Expression eines entsprechenden Fragments des Polynukleotids,
das Volllängen-MU-1-Protein
codiert, (SEQ ID Nr.: 4 oder SEQ ID Nr.: 6) hergestellt werden.
Diese jeweiligen Polynukleotidfragmente können ebenfalls verwendet werden. Modifizierte
Polynukleotide, wie vorstehend beschrieben, können durch molekularbiologische
Standardtechniken hergestellt werden, einschließlich Konstruktion geeigneter
gewünschter
Deletionsmutanten, ortsgerichteter Mutageneseverfahren oder durch
die Polymerasekettenreaktion unter Verwendung geeigneter Oligonukleotidprimer.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung hat ein Protein "eine biologische Aktivität der MU-1-Kette der
Hämatopoetinrezeptor-Superfamilie", wenn es eine oder
mehrere der biologischen Aktivitäten
des entsprechenden reifen MU-1-Proteins besitzt. Die MU-1-Aktivität beinhaltet
die Interaktion mit STAT-Molekülen
(z.B. STAT 5, STAT 3).
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MU-1
oder aktive Fragmente davon (MU-1-Proteine) können mit Trägermolekülen, wie Immunglobulinen oder
einem Immunglobulinfragment, fusioniert werden. Zum Beispiel können lösliche Formen
des MU-1 über "Linker"-Sequenzen mit dem Fc-Anteil eines Immunglobulins
fusioniert werden. Andere Fusionsproteine, wie diejenigen mit GST,
Lex-A oder MBP, können
ebenfalls verwendet werden.
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Ebenfalls
offenbart sind allelische Varianten der Nukleotidsequenz, wie in
SEQ ID Nr.: 1 und SEQ ID Nr.: 9 angegeben, d.h. natürlich vorkommende
alternative Formen des isolierten Polynukleotids der SEQ ID Nr.:
1 oder SEQ ID Nr.: 9, die ebenfalls MU-1-Proteine und vorzugsweise
solche Proteine, die eine biologische Aktivität von MU-1 besitzen, codieren.
Ebenfalls in der Erfindung enthalten sind isolierte Polynukleotide,
die mit der in SEQ ID Nr.: 1 oder SEQ ID Nr.: 9 angegebenen Nukleotidsequenz
unter sehr stringenten Bedingungen (zum Beispiel 0,1 X SSC bei 65°C) hybridisieren.
Isolierte Polynukleotide, die MU-1-Proteine codieren, die sich aber
von der in SEQ ID Nr.: 1 oder SEQ ID Nr.: 9 dargestellten Nukleotidsequenz
aufgrund der Degeneration des genetischen Codes unterscheiden, sind
ebenfalls von der vorliegenden Erfindung umfasst. Variationen in
der Nukleotidsequenz, wie in SEQ ID Nr.: 1 oder SEQ ID Nr.: 9 dargestellt,
die durch Punktmutationen oder durch induzierte Modifikationen verursacht
werden, sind ebenfalls enthalten.
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Wie
hier verwendet, soll der Begriff "hybridisiert unter stringenten Bedingungen" Bedingungen für das Hybridisieren
und Waschen beschreiben, unter denen Nukleotidsequenzen, die zu
mindestens 60 % identisch zueinander sind, üblicherweise miteinander hybridisiert
bleiben. Vorzugsweise sind diese Bedingungen derart, dass Sequenzen
mit mindestens etwa 70 %, stärker
bevorzugt mindestens etwa 80 %, noch stärker bevorzugt mindestens etwa
85 % oder 90 % identisch zueinander sind, üblicherweise miteinander hybridisiert
bleiben. Solche stringenten Bedingungen sind dem Fachmann bekannt
und lassen sich in Current Protocols in Molecular Biology, John
Wiley & Sons,
N.Y. (1989), 6.3.1-6.3.6 finden. Ein bevorzugtes, nicht beschränkendes
Beispiel für
stringente Hybridisierungsbedingungen ist eine Hybridisierung in
6X Natriumchlorid/Natriumcitrat (SSC) bei etwa 45°C, gefolgt
von einer oder mehreren Wäschen
in 0,2 X SSC, 0,1 % SDS bei 50°C,
vorzugsweise bei 55°C,
stärker
bevorzugt bei 60°C
und noch stärker
bevorzugt bei 65°C.
Bereiche, die die vorstehend genannten Werte abdecken, z.B. 55-60°C oder 50-65°C sind umfasst.
Vorzugsweise entspricht ein isoliertes Nukleinsäuremolekül, das unter stringenten Bedingungen
mit der Sequenz der SEQ ID Nr.: 1 oder 9 hybridisiert, einem natürlich vorkommenden
Nukleinsäuremolekül. Wie hier
verwendet, betrifft ein "natürlich vorkommendes" Nukleinsäuremolekül ein RNA-
oder DNA-Molekül
mit einer Nukleotidsequenz, die in der Natur vorkommt (z.B. ein
natürliches
Protein codiert).
-
Zur
Bestimmung der prozentualen Identität von zwei Aminosäuresequenzen
oder von zwei Nukleinsäuresequenzen
werden die Sequenzen für
optimale Vergleichszwecke aneinander ausgerichtet (d.h. in eine oder
beide einer ersten und einer zweiten Aminosäuresequenz oder Nukleinsäuresequenz
können
für optimales
Alignment Lücken
eingeführt
werden, und nichtidentische Sequenzen können zu Vergleichszwecken vernachlässigt werden).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Länge
der Referenzsequenz, die zu Vergleichszwecken ausgerichtet wird,
mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 40 %, stärker bevorzugt mindestens
50 %, noch stärker
bevorzugt mindestens 60 % und noch stärker bevorzugt mindestens 70
%, 80 % oder 90 % der Länge
der Referenzsequenz. Die Aminosäurereste
oder Nukleotide an entsprechenden Aminosäurepositionen oder Nukleotidpositionen
werden dann verglichen. Wenn eine Position in der ersten Sequenz
durch den gleichen Aminosäurerest
oder das gleiche Nukleotid besetzt ist, wie an der entsprechenden Position
in der zweiten Sequenz, dann sind die Moleküle an der Position identisch
(wie hier verwendet, entspricht Aminosäure- oder Nukleinsäure-"Identität" Aminosäure- oder Nukleinsäure-"Homologie"). Die prozentuale
Identität
zwischen den zwei Sequenzen ist eine Funktion der Anzahl der identischen
Positionen, die die Sequenzen gemeinsam haben, wobei die Anzahl
der Lücken
und die Länge
jeder Lücke,
die für
das optimale Alignment der beiden Sequenzen eingeführt werden
müssen,
berücksichtigt
werden.
-
Der
Vergleich von Sequenzen und die Bestimmung der prozentualen Identität zwischen
zwei Sequenzen kann unter Verwendung eines mathematischen Algorithmus
erreicht werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die prozentuale
Identität
zwischen zwei Aminosäuresequenzen
unter Verwendung des Needleman-Wunsch-Algorithmus
(J. Mol. Biol. (48): 444-453 (1970)) bestimmt, der in das GAP-Programm
im GCG-Softwarepaket (erhältlich
unter http://www.gcg.com) eingebracht wird, wobei entweder eine
Blosum-62-Matrix oder eine PAM250-Matrix und ein Lückengewicht von 16, 14, 12,
10, 8, 6, oder 4 und ein Längengewicht
von 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 verwendet werden. Bei noch einer anderen
bevorzugten Ausführungsform wird
die prozentuale Identität
zwischen zwei Nukleotidsequenzen unter Verwendung des GAP-Programms im GCG-Softwarepaket
(erhältlich
unter http://www.gcg.com) unter Verwendung einer NWSgapdna.CMP-Matrix und
eines Lückengewichts
von 40, 50, 60, 70 oder 80 und eines Längengewichts von 1, 2, 3, 4,
5 oder 6 bestimmt. Bei einer anderen Ausführungsform wird die prozentuale
Identität
zwischen zwei Aminosäure-
oder Nukleotidsequenzen unter Verwendung des Algorithmus von E.
Meyers und W. Miller (Myers und Miller, 1988, Comput. Appl. Biosci.
4: 11-17), der in
das ALIGN-Programm (Version 2.0) eingebracht wurde, unter Verwendung
einer PAM120- Gewicht-Rest-Tabelle,
einer Lückenlängenstrafe
von 12 und einer Lückenstrafe
von 4 bestimmt.
-
Die
hier offenbarten Nukleinsäure-
und Proteinsequenzen können
ferner als "Abfragesequenz" zur Durchführung einer
Suche gegen öffentliche
Datenbanken verwendet werden, um zum Beispiel weitere Familienmitglieder
oder verwandte Sequenzen zu identifizieren. Diese Suchen können unter
Verwendung der NBLAST- und XBLAST-Programme (Version 2.0) von Altschul
et al. (1990) J. Mol. Biol. 215: 403-10 durchgeführt werden. BLAST-Nukleotidsuchen
können
mit dem NBLAST-Programm, Bewertung = 100, Wortlänge = 12, durchgeführt werden,
um Nukleotidsequenzen zu erhalten, die zu den erfindungsgemäßen Adhr-1-Nukleinsäuremolekülen homolog
sind. BLAST-Proteinsuchen können
mit dem XBLAST-Programm, Bewertung = 100, Wortlänge = 3, durchgeführt werden,
um Aminosäuresequenzen
zu erhalten, die zu den erfindungsgemäßen Adhr-1-Proteinmolekülen homolog sind. Um lückenhaltige
Alignments zu Vergleichszwecken zu erhalten, kann Gapped BLAST wie
in Altschul et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25(17): 3389-3402
beschrieben, genutzt werden. Wenn die BLAST- und Gapped BLAST-Programme
verwendet werden, können
die Defaultparameter der jeweiligen Programme (z.B. XBLAST und NBLAST)
verwendet werden. Siehe http://www.ncbi.nlm.nih.gov.
-
Ebenfalls
offenbart sind Polynukleotide, die Homologe des humanen MU-1 aus
anderen Tierspezies, insbesondere anderen Säugerspezies, codieren. Spezieshomologe
können
identifiziert und isoliert werden, indem Sonden oder Primer von
den hier offenbarten murinen oder humanen Sequenzen hergestellt
werden und eine Bank von einer entsprechenden Spezies gescreent
wird, wie beispielsweise Banken, die von PBMCs, Thymus oder Hoden
der entsprechenden Spezies konstruiert wurden.
-
Die
isolierten Polynukleotide können
betriebsfähig
mit einer Expressionskontrollsequenz verbunden werden, wie den pMT2-
oder pED-Expressionsvektoren, die in Kaufman et al., Nucleic Acids
Res. 19, 4485-4490 (1991) offenbart sind, um das MU-1-Protein rekombinant
herzustellen. Viele geeignete Expressionskontrollsequenzen sind
im Stand der Technik bekannt. Allgemeine Verfahren zur Expression
rekombinanter Proteine sind ebenfalls bekannt und beispielhaft in
R. Kaufman, Methods in Enzymology 185, 537-566 (1990) dargestellt.
Wie hier definiert, bedeutet "betriebsfähig verbunden" enzymatisch oder
chemisch ligiert, so dass eine kovalente Bindung zwischen dem isolierten
Polynukleotid und der Expressionskontrollsequenz derart gebildet
wird, dass das MU-1-Protein von einer Wirtszelle exprimiert wird,
die mit der ligierten Polynukleotid/Expressionskontrollsequenz transformiert/transfiziert
wurde.
-
Eine
Reihe von Zelltypen kann als geeignete Wirtszellen für die Expression
des MU-1-Proteins fungieren. Jeder Zelltyp, der in der Lage ist,
funktionelles MU-1-Protein zu exprimieren, kann verwendet werden.
Geeignete Säuger-Wirtszellen
beinhalten zum Beispiel Affen-COS-Zellen, Chinesischer-Hamster-Ovar- (CHO-) Zellen,
humane 293-Nierenzellen, humane epidermale A431-Zellen, humane Colo205-Zellen,
3T3-Zellen, CV-1-Zellen, andere transformierte Primatenzelllinien,
normale diploide Zellen, Zellstämme,
die aus der In-vitro-Kultur von Primärgewebe stammen, primäre Explantate,
HeLa-Zellen, Maus-L-Zellen, BHK-, HL-60-, U937-, HaK-, Rat2-, BaF3-,
32D-, FDCP-1-, PC12-, M1x- oder C2C12-Zellen.
-
Das
MU-1-Protein kann auch hergestellt werden, indem das isolierte Polynukleotid
mit geeigneten Kontrollsequenzen in einem oder mehreren Insekten-Expressionsvektoren
betriebsfähig
verbunden und ein Insekten-Expressionssystem eingesetzt wird. Materialien
und Verfahren für
Baculovirus/Insektenzellen-Expressionssysteme
sind in Kitform z.B. von Invitrogen, San Diego, Kalifornien, U.S.A.
(das MaxBac-Kit) kommerziell erhältlich,
und solche Verfahren sind im Stand der Technik bekannt, wie in Summers
und Smith, Texas Agricultural Experiment Station Bulletin Nr. 1555
(1987) beschrieben. Lösliche
Formen des MU-1-Proteins können ebenfalls
in Insektenzellen unter Verwendung geeigneter isolierter Polynukleotide,
wie vorstehend beschrieben, hergestellt werden.
-
Alternativ
kann das MU-1-Protein in niederen Eukaryoten, wie Hefe, oder in
Prokaryoten, wie Bakterien, hergestellt werden. Geeignete Hefestämme sind
u.a. Saccharomyces cerevisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces-Stämme, Candida
oder jeder Hefestamm, der in der Lage ist, heterologe Proteine zu exprimieren.
Geeignete Bakterienstämme
sind u.a. Escherichia coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium oder
jeder Bakterienstamm, der in der Lage ist, heterologe Proteine zu
exprimieren.
-
Die
Expression in Bakterien kann zur Bildung von Einschlusskörperchen
führen,
die das rekombinante Protein enthalten. So kann die Rückfaltung
des rekombinanten Proteins erforderlich sein, um aktives oder aktiveres
Material herzustellen. Mehrere Verfahren zur Gewinnung korrekt gefalteter
heterologer Proteine aus bakteriellen Einschlusskörperchen
sind im Stand der Technik bekannt. Diese Verfahren beinhalten gewöhnlich das
Solubilisieren des Proteins aus den Einschlusskörperchen, dann das vollständige Denaturieren
des Proteins unter Verwendung eines chaotropen Mittels. Wenn Cysteinreste
in der primären
Aminosäuresequenz
des Proteins vorliegen, ist es oft notwendig, die Rückfaltung
in einer Umgebung, die die korrekte Faltung von Disulfidbindungen
gestattet, (einem Redoxsystem) durchzuführen. Allgemeine Verfahren
für die
Rückfaltung sind
in Kohno, Meth. Enzym., 185: 187-195 (1990) offenbart.
EP 0433225 und die gleichzeitig eingereichte
Anmeldung USSN 08/163,877 beschreiben weitere geeignete Verfahren.
-
Das
MU-1-Protein kann auch als ein Produkt transgener Tiere, z.B. als
Komponente der Milch transgener Kühe, Ziegen, Schweine oder Schafe,
exprimiert werden, die durch somatische oder Keimzellen gekennzeichnet
sind, die eine Polynukleotidsequenz enthalten, die das MU-1-Protein
codiert.
-
Das
MU-1-Protein kann durch Züchten
einer Kultur transformierter Wirtszellen unter Kulturbedingungen,
die zur Expression des gewünschten
Proteins notwendig sind, hergestellt werden. Das erhaltene exprimierte
Protein kann dann aus dem Kulturmedium oder aus Zellextrakten gereinigt
werden. Lösliche
Formen des MU-1-Proteins
können
aus konditionierten Medien gereinigt werden. Membrangebundene Formen
des MU-1-Proteins können
durch Herstellen einer Gesamt-Membranfraktion aus der exprimierenden
Zelle und Extrahieren der Membranen mit einem ionischen Detergenz,
wie Triton X-100,
gereinigt werden.
-
Das
MU-1-Protein kann unter Verwendung von Verfahren gereinigt werden,
die dem Fachmann bekannt sind. Zum Beispiel kann das MU-1-Protein
unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Proteinkonzentrationsfilters,
zum Beispiel einer Amicon- oder Millipore-Pellicon-Ultrafiltrationseinheit,
eingeengt werden. Nach dem Einengungsschritt kann das Konzentrat auf
eine Reinigungsmatrix, wie ein Gelfiltrationsmedium, aufgebracht
werden. Alternativ kann ein Anionenaustauschharz eingesetzt werden,
zum Beispiel eine Matrix oder ein Substrat mit anhängenden
Diethylaminoethyl- (DEAE-) oder Polyethylenimin- (PEI-) Gruppen.
Die Matrices können
Acrylamid, Agarose, Dextran, Cellulose oder andere Typen sein, die üblicherweise
bei der Proteinreinigung eingesetzt werden. Alternativ kann ein
Kationenaustauschschritt eingesetzt werden. Geeignete Kationenaustauscher
sind u.a. verschiedene unlösliche
Matrices, die Sulfopropyl- oder
Carboxymethylgruppen umfassen. Sulfopropylgruppen (z.B. S-Sepharose®-Säulen) sind
bevorzugt. Die Reinigung des MU-1-Protein aus Kulturüberstand
kann auch eine oder mehrere Säulenschritte über Affinitätsharze,
wie Concanavalin-A-Agarose, Heparin-Toyopearl® oder
Cibacrom-blue-3GA-Sepharose®, oder durch hydrophobe Wechselwirkungschromatographie
unter Verwendung von Harzen, wie Phenylether, Butylether, oder Propylether;
oder durch Immunaffinitätschromatographie
beinhalten. Schließlich
können
ein oder mehrere Umkehrphasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie-
(RP-HPLC-) Schritte unter Verwendung hydrophober RP-HPLC-Medien,
z.B. Silicagel mit anhängenden
Methyl- oder anderen aliphatischen Gruppen, eingesetzt werden, um
das MU-1-Protein
weiter zu reinigen. Affinitätssäulen, die
Antikörper
gegen das MU-1-Protein enthalten, können ebenfalls bei der Reinigung
gemäß bekannten
Verfahren verwendet werden. Einige oder alle der vorstehenden Reinigungsschritte
können
auch in verschiedenen Kombinationen mit anderen bekannten Verfahren
dazu eingesetzt werden, ein im Wesentlichen gereinigtes isoliertes
rekombinantes Protein bereitzustellen. Vorzugsweise wird das isolierte
MU-1-Protein so gereinigt, dass es im Wesentlichen frei von anderen Säugerproteinen
ist.
-
MU-1-Proteine
können
für das
Screening nach Substanzen verwendet werden, die in der Lage sind, an
MU-1 zu binden. Bindungsassays unter Verwendung eines gewünschten
Bindungsproteins, das immobilisiert ist oder nicht, sind im Stand
der Technik bekannt und können
unter Verwendung des erfindungsgemäßen MU-1-Proteins für diesen Zweck verwendet werden.
Auf gereinigten Zellen basierende oder auf Protein basierende (zellfreie)
Screeningassays können
zum Identifizieren solcher Substanzen verwendet werden. Zum Beispiel
kann MU-1-Protein in gereinigter Form auf einem Träger immobilisiert
werden, und bindende oder potenzielle Liganden für das gereinigte MU-1-Protein
können
gemessen werden.
-
MU-1-Proteine,
die aus Zellen gereinigt oder rekombinant hergestellt wurden, können als
pharmazeutische Zusammensetzung verwendet werden, wenn sie mit einem
pharmazeutisch verträglichen
Träger
kombiniert werden. Eine solche Zusammensetzung kann zusätzlich zu
MU-1 oder Inhibitor und Träger
verschiedene Verdünnungsmittel,
Füllstoffe,
Salze, Puffer, Stabilisatoren, Solubilisatoren und andere Materialien
enthalten, die im Stand der Technik bekannt sind. Der Begriff "pharmazeutisch verträglich" bedeutet ein nichttoxisches
Material, das die Wirksamkeit der biologischen Aktivität des (der)
Wirkstoff(s/e) nicht beeinträchtigt.
Die Merkmale des Trägers
hängen
vom Verabreichungsweg ab.
-
Die
pharmazeutische Zusammensetzung kann auch Cytokine, Lymphokine oder
andere hämatopoetische
Faktoren enthalten, wie M-CSF, GM-CSF, IL-1, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6,
IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-14, IL-15, G-CSF, Stammzellfaktor
und Erythropoetin. Die pharmazeutische Zusammensetzung kann auch
Anti-Cytokin-Antikörper
enthalten. Die pharmazeutische Zusammensetzung kann thrombolytische
oder antithrombotische Faktoren, wie Plasminogen-Aktivator und Faktor VIII, enthalten.
Die pharmazeutische Zusammensetzung kann ferner andere entzündungshemmende
Mittel enthalten. Solche zusätzlichen
Faktoren und/oder Mittel können
in die pharmazeutische Zusammensetzung eingebracht werden, um eine
synergistische Wirkung mit isoliertem MU-1-Protein zu erhalten oder
um Nebenwirkungen, die von dem isolierten MU-1-Protein verursacht
werden, zu minimieren. Dagegen kann isoliertes MU-1-Protein in Formulierungen
des bestimmten Cytokins, Lymphokins, anderen hämatopoetischen Faktors, thrombolytischen
oder antithrombotischen Faktors oder entzündungshemmenden Mittels eingebracht
werden, um Nebenwirkungen des Cytokins, Lymphokins, anderen hämatopoetischen
Faktors, thrombolytischen oder antithrombotischen Faktors oder entzündungshemmenden
Mittels zu minimieren.
-
Die
pharmazeutische Zusammensetzung kann die Form eines Liposoms haben,
in dem isoliertes MU-1-Protein zusätzlich zu anderen pharmazeutisch
verträglichen
Trägern
mit amphipathischen Mitteln kombiniert wird, wie Lipiden, die in
aggregierter Form als Mizellen, unlösliche Monolayer, flüssige Kristalle
oder lamellare Schichten vorliegen. Geeignete Lipide für Liposomenformulierungen
sind u.a., ohne Beschränkung, Monoglyceride,
Diglyceride, Sulfatide, Lysolecithin, Phospholipid, Saponin, Gallensäuren und
dergleichen. Die Herstellung solcher Liposomenformulierungen liegt
in den Fähigkeiten
des Fachmanns, wie zum Beispiel im U.S.-Patent Nr. 4,235,871; U.S.-Patent
Nr. 4,501,728; U.S.-Patent Nr. 4,837,028 und U.S.-Patent Nr. 4,737,323
offenbart.
-
Wie
hier verwendet, bedeutet der Begriff "therapeutisch wirksame Menge" die Gesamtmenge
jedes Wirkstoffs der pharmazeutischen Zusammensetzung oder des Verfahrens,
die ausreicht, um einen bedeutenden Nutzen für den Patienten zu erbringen,
z.B. eine Verbesserung der Symptome, die Heilung oder die Zunahme
der Geschwindigkeit der Heilung solcher Zustände. Wenn er auf einen einzelnen
Wirkstoff angewendet wird, der allein verabreicht wird, betrifft
der Begriff nur diesen Inhaltsstoff. Wenn er auf eine Kombination
angewendet wird, betrifft der Begriff die vereinigten Mengen der
Wirkstoffe, die zu der therapeutischen Wirkung führen, ob sie nun in Kombination,
nacheinander oder gleichzeitig verabreicht werden.
-
Isoliertes
MU-1-Protein kann entweder allein oder in Kombination mit anderen
Therapien verabreicht werden, wie Behandlungen, die Cytokine, Lymphokine
oder andere hämatopoetische
Faktoren einsetzen. Wenn es mit einem oder mehreren Cytokinen, Lymphokinen
oder anderen hämatopoetischen
Faktoren gemeinsam verabreicht wird, kann MU-1-Protein entweder
gleichzeitig mit dem (den) Cytokin(en), Lymphokin(en) oder anderen
hämatopoetischen
Faktor(en), thrombolytischen oder antithrombotischen Faktoren oder
aufeinander folgend verabreicht werden. Wird es aufeinander folgend
verabreicht, entscheidet der behandelnde Arzt über die geeignete Reihenfolge
der Verabreichung von MU-1-Protein
in Kombination mit dem (den) Cytokin(en), Lymphokin(en) oder anderen
hämatopoetischen
Faktor(en), thrombolytischen oder antithrombotischen Faktoren.
-
Die
Verabreichung von MU-1-Protein, das in der pharmazeutischen Zusammensetzung
oder zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
verwendet wird, kann auf eine Vielzahl herkömmlicher Weisen durchgeführt werden,
wie orale Aufnahme, Inhalation oder kutane, subkutane oder intravenöse Injektion. Intravenöse Verabreichung
an den Patienten ist bevorzugt.
-
Wenn
eine therapeutisch wirksame Menge MU-1-Protein oral verabreicht wird, hat das
MU-1-Protein die Form einer Tablette, einer Kapsel, eines Pulvers,
einer Lösung
oder eines Elixiers. Wenn sie in Tablettenform verabreicht wird,
kann die erfindungsgemäße pharmazeutische
Zusammensetzung zusätzlich
einen festen Träger,
wie Gelatine, oder einen Hilfsstoff enthalten. Die Tablette, die
Kapsel und das Pulver enthalten von etwa 5 bis 95 % MU-1-Protein
und vorzugsweise von etwa 25 bis 90 % MU-1-Protein. Wenn sie in
flüssiger Form
verabreicht wird, kann ein flüssiger
Träger,
wie Wasser, Petroleum, Öle
tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, wie Erdnussöl, Mineralöl, Sojabohnenöl oder Sesamöl oder Syntheseöle, hinzugefügt werden.
Die flüssige
Form der pharmazeutischen Zusammensetzung kann ferner physiologische
Kochsalzlösung,
Dextrose oder eine andere Saccharidlösung oder Glykole, wie Ethylenglykol,
Propylenglykol oder Polyethylenglykol, enthalten. Wenn sie in flüssiger Form
verabreicht wird, enthält
die pharmazeutische Zusammensetzung von etwa 0,5 bis 90 Gew.-% MU-1-Protein,
und vorzugsweise von etwa 1 bis 50 % MU-1-Protein.
-
Wenn
eine therapeutisch wirksame Menge an MU-1-Protein mittels intravenöser, kutaner
oder subkutaner Injektion verabreicht wird, hat das MU-1-Protein
die Form einer pyrogenfreien, parenteral verträglichen, wässrigen Lösung. Die Herstellung solcher
parenteral verträglicher
Proteinlösungen,
wobei pH, Isotonie, Stabilität
und dergleichen angemessen berücksichtigt
werden, liegt in den Fähigkeiten
des Fachmanns. Eine bevorzugte pharmazeutische Zusammensetzung zur
intravenösen,
kutanen oder subkutanen Injektion sollte zusätzlich zu MU-1-Protein ein
isotonisches Vehikel, wie Natriumchlorid-Injektion, Ringer-Injektion,
Dextrose-Injektion, Dextrose- und Natriumchlorid-Injektion, lactathaltige Ringer-Injektion
oder ein anderes Vehikel, wie im Stand der Technik bekannt, enthalten.
Die pharmazeutische Zusammensetzung kann auch Stabilisatoren, Konservierungsmittel,
Puffer, Antioxidantien oder andere Hilfsstoffe, die dem Fachmann
bekannt sind, enthalten.
-
Die
Menge an MU-1-Protein in der pharmazeutischen Zusammensetzung hängt von
der Art und Schwere des behandelten Zustands und von der Art vorheriger
Behandlungen, denen der Patient unterworfen wurde, ab. letztendlich
entscheidet der behandelnde Arzt über die Menge an MU-1-Protein,
mit der jeder einzelne Patient behandelt werden soll. Zu Beginn
verabreicht der behandelnde Arzt niedrige Dosen von MU-1-Protein
und beobachtet die Reaktion des Patienten. Höhere Dosen von MU-1-Protein
können
verabreicht werden, bis die optimale therapeutische Wirkung für den Patienten
erzielt worden ist, und zu diesem Zeitpunkt wird die Dosierung im
Allgemeinen nicht weiter erhöht.
Es wird erwogen, dass die verschiedenen verwendeten pharmazeutischen
Zusammensetzungen etwa 0,1 μg
bis etwa 100 mg MU-1-Protein pro kg Körpergewicht enthalten sollten.
-
Die
Dauer der intravenösen
Therapie unter Verwendung der pharmazeutischen Zusammensetzung variiert
je nach der Schwere der behandelten Erkrankung und dem Zustand und
der potenziellen idiosynkratischen Reaktion jedes einzelnen Patienten.
Es wird erwogen, dass die Dauer jeder Anwendung des MU-1-Proteins
im Bereich von 12 bis 24 Stunden kontinuierlicher intravenöser Verabreichung
liegen soll. letztendlich entscheidet der behandelnde Arzt über die
angemessene Dauer der intravenösen
Therapie unter Verwendung der pharmazeutischen Zusammensetzung.
-
Es
wird angenommen, dass das Polynukleotid und die Proteine eine oder
mehrere der Anwendungen oder biologischen Aktivitäten (einschließlich derjenigen
in Verbindung mit den hier genannten Assays), die nachstehend dargelegt
sind, aufweisen. Für
Proteine beschriebene Anwendungen oder Aktivitäten können durch Verabreichung oder
Verwendung solcher Proteine oder durch Verabreichung oder Verwendung
von Polynukleotiden, die solche Proteine codieren, (wie zum Beispiel
bei Gentherapien oder in Vektoren, die sich zum Einbringen von DNA
eignen) bereitgestellt werden.
-
Cytokin- und Zellproliferations-/Differenzierungsaktivität
-
Ein
MU-1-Protein kann Cytokin-, (entweder induzierende oder hemmende)
Zellproliferations- oder (entweder induzierende oder hemmende) Zelldifferenzierungs-Aktivität zeigen
oder die Produktion anderer Cytokine in bestimmten Zellpopulationen
induzieren.
-
Viele
bis heute entdeckte Proteinfaktoren, einschließlich aller bekannten Cytokine,
haben eine Aktivität in
einem oder mehreren faktorabhängigen
Zellproliferationsassays gezeigt, und somit dienen diese Assays
als leichte Bestätigung
der Cytokinaktivität.
Die Aktivität
eines MU-1-Proteins wird durch einen von einer Reihe routine faktorabhängiger Zellproliferationsassays
für Zelllinien
nachgewiesen, die ohne Beschränkung
32 D, DA2, DA1G, T10, B9, B9/11, BaF3, MC9/G, M+ (PräB-M+), 2E8,
RB5, DA1, 123, T1165, HT2, CTLL2, TF-1, Mo7e und CMK umfassen.
-
BAF-3-Zellen,
die chimäre
huEPOR-huMU-Rezeptoren exprimieren, proliferieren als Antwort auf
huEPO. Um die Fähigkeit
des MU-Rezeptors zu testen, über
ihre cytoplasmatische Domäne
Signale zu geben, wurden BAF-3-Zellen
genetisch so verändert,
dass sie chimäre
EPOr/MU(cyto)-Rezeptoren exprimierten, und hinsichtlich des 3H-Thymidin-Einbaus in Gegenwart von EPO
untersucht. BAF-3-Zellen, die intakte EPOr-Moleküle exprimieren, proliferieren
als Antwort auf EPO, während
die BAF-3-Elternzellen
nicht proliferieren. Der A5-Klon, der das chimäre EPOr/MU(cyto) besitzt, proliferiert
als Antwort auf EPO, was zeigt, dass der cytoplasmatische Anteil
von MU-1 ein Proliferationssignal aufrecht erhalten kann. Die BAF-3-Zellen,
die EPOr auf ihrer Oberfläche
exprimieren, reagieren auch auf EPO.
-
Die
Aktivität
eines Proteins kann, neben anderen Mitteln, durch die folgenden
Verfahren gemessen werden:
Assays der T-Zell- oder Thymozytenproliferation
beinhalten ohne Beschränkung
diejenigen, die beschrieben sind in: Current Protocols in Immunology,
hrsg. von J.E. Coligan, A.M. Kruisbeek, D.H. Margulies, E.M. Shevach,
W. Strober, Verl. Greene Publishing Associates und Wiley-Interscience
(Kapitel 3, In Vitro assays for Mouse Lymphocyte Function 3.1-3.19; Kapitel 7,
Immunologic studies in Humans); Takai et al., J. Immunol. 137: 3494-3500,
1986; Bertagnolli et al., J. Immunol. 145: 1706-1712, 1990; Bertagnolli
et al., Cellular Immunology 133: 327-341, 1991; Bertagnolli, et
al., J. Immunol. 149: 3778-3783, 1992; Bowman et al., J. Immunol. 152:
1756-1761, 1994.
-
Assays
der Cytokinproduktion und/oder Proliferation von Milzzellen, Lymphknotenzellen
oder Thymozyten beinhalten ohne Beschränkung diejenigen, die beschrieben
sind in: Polyclonal T cell stimulation, Kruisbeek, A.M. und Shevach,
E.M. In Current Protocols in Immunology. J.E.e.a. Coligan Hrsg.
Bd. 1 S. 3.12.1-3.12.14, John Wiley and Sons, Toronto, 1994; und
Measurement of mouse und human Interferon γ, Schreiber, R.D. In Current
Protocols in Immunology. J.E.e.a. Coligan Hrsg. Bd. 1 S. 6.8.1-6.8.8,
John Wiley and Sons, Toronto, 1994.
-
Assays
der Proliferation und Differenzierung hämatopoetischer und lymphopoetischer
Zellen beinhalten ohne Beschränkung
diejenigen, die beschrieben sind in: Measurement of Human und Murine
Interleukin 2 and Interleukin 4, Bottomly, K., Davis, L.S. und Lipsky,
P.E. in Current Protocols in Immunology, J.E.e.a. Coligan Hrsg.
Bd. 1 S. 6.3.1-6.3.12, John Wiley and Sons, Toronto, 1991; de Vries
et al., J. Exp. Med. 173: 1205-1211, 1991; Moreau et al., Nature
336: 690-692, 1988; Greenberger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80:
2931-2938, 1983; Measurement of mouse und human interleukin 6 – Nordan,
R. In Current Protocols in Immunology. J.E.e.a. Coligan Hrsg. Bd.
1 S. 6.6.1-6.6.5,
John Wiley and Sons, Toronto, 1991; Smith et al., Proc. Natl. Acad.
Sci. U.S.A. 83: 1857-1861, 1986; Measurement of human Interleukin
11 – Bennett,
F., Giannotti, J., Clark, S.C. und Turner, K.J. in Current Protocols
in Immunology, J.E.e.a. Coligan Hrsg. Bd. 1 S. 6.15.1 John Wiley
and Sons, Toronto, 1991; Measurement of mouse und human Interleukin
9 – Ciarletta,
A., Giannotti, J., Clark, S.C. und Turner, K.J. in Current Protocols
in Immunology, J.E.e.a Coligan Hrsg. Bd. 1 S. 6.13.1, John Wiley
and Sons, Toronto, 1991.
-
Assays
von T-Zellklon-Antworten auf Antigene (die u.a. Proteine, die APC-T-Zell-Wechselwirkungen sowie
direkte T-Zell-Wirkungen beeinflussen, durch Messen der Proliferation
und der Cytokinproduktion identifizieren) beinhalten ohne Beschränkung diejenigen,
die beschrieben sind in: Current Protocols in Immunology, hrsg.
von J.E. Coligan, A.M. Kruisbeek, D.H. Margulies, E.M. Shevach,
W. Strober, Verl. Greene Publishing Associates und Wiley-Interscience
(Kapitel 3, In Vitro assays for Mouse Lymphocyte Function; Kapitel
6, Cytokines und their cellular receptors; Kapitel 7, Immunologic
studies in Humans); Weinberger et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA
77: 6091-6095, 1980; Weinberger et al., Eur. J. Immun. 11: 405-411,
1981; Takai et al., J. Immunol. 137: 3494-3500, 1986; Takai et al.,
J. Immunol. 140: 508-512, 1988.
-
Immunstimulierende oder
-supprimierende Aktivität
-
Ein
MU-1-Protein kann auch immunstimulierende oder immunsupprimierende
Aktivität
haben, einschließlich,
ohne Beschränkung,
der Aktivitäten,
für die
hier Assays beschrieben sind. Ein Protein kann zur Behandlung verschiedener
Immunschwächen
und -erkrankungen (einschließlich
schwerer kombinierter Immundefizienz (SCID)), z.B. zur Regulation
(nach oben oder nach unten) des Wachstums und der Proliferation
von T- und/oder
B-Lymphozyten, sowie zum Auslösen
der Aktivität
von NK-Zellen und anderen Zellpopulationen, geeignet sein. Diese
Immundefizienzen können
genetisch oder durch Virus- (z.B. HIV) sowie Bakterien- oder Pilzinfektionen
ausgelöst
sein oder von Autoimmunerkrankungen herrühren. Genauer gesagt, können Infektionskrankheiten,
die durch Virus-, Bakterien-, Pilz- oder eine andere Infektion hervorgerufen
werden, einschließlich
Infektionen durch HIV, Hepatitisviren, Herpesviren, Mycobacterien,
Leishmania spp., Malaria spp. und verschiedener Pilzinfektionen,
wie Candidiasis, unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Proteins
behandelbar sein. Natürlich
kann in dieser Hinsicht ein offenbartes Protein auch dort geeignet
sein, wo eine Ankurbelung des Immunsystems allgemein wünschenswert
sein kann, d.h., bei der Behandlung von Krebs.
-
Autoimmunerkrankungen,
die unter Verwendung eines offenbarten Proteins behandelt werden
können,
beinhalten zum Beispiel Bindegewebserkrankung, Multiple Sklerose,
systemischen Lupus erythematodes, rheumatoide Arthritis, autoimmune
Lungenentzündung,
Guillain-Barre-Syndrom,
autoimmune Thyroiditis, insulinabhängigen Diabetes mellitus, Myasthenia
gravis, Transplantat-Wirt-Erkrankung
und autoimmune entzündliche
Augenerkrankung. Ein solches Protein kann auch zur Behandlung von
allergischen Reaktionen und Zuständen,
wie Asthma (insbesondere allergischem Asthma) oder anderen Atemproblemen,
geeignet sein. Weitere Zustände,
bei denen eine Immunsuppression gewünscht ist, (einschließlich zum
Beispiel Organtransplantation) können
ebenfalls unter Verwendung eines offenbarten Proteins behandelbar
sein.
-
Die
MU-1-DNA kartiert ferner auf den chromosomalen Locus von Morbus
Crohn. Dadurch können MU-1-Proteine
zur Behandlung von Morbus Crohn und anderen entzündlichen Darmerkrankungen verwendet werden.
-
Unter
Verwendung der hier offenbarten MU-1-Proteine kann es auch möglich sein,
Immunantworten auf eine Reihe von Weisen zu regulieren. Eine Nach-unten-Regulation kann die
Form eines Hemmens oder Blockierens einer Immunantwort, die bereits
im Gang ist, haben oder kann das Verhindern der Induktion einer Immunantwort
beinhalten. Die Funktionen aktivierter T-Zellen können durch
Unterdrücken
der T-Zell-Antworten oder durch Induzieren einer spezifischen Toleranz
in T-Zellen oder beides gehemmt werden. Eine Immunsuppression von
T-Zell-Antworten
ist gewöhnlich
ein aktiver, nicht antigenspezfischer Prozess, der kontinuierliches
Aussetzen der T-Zellen gegenüber
dem suppressiven Mittel erfordert. Eine Toleranz, die das Induzieren einer
Nicht-Reaktionsfähigkeit
oder Anergie in T-Zellen beinhaltet, ist von der Immunsuppression
dadurch unterscheidbar, dass sie in der Regel antigenspezifisch
ist und bestehen bleibt, nachdem das Tolerisierungsmittel vergangen
ist. Praktisch kann die Toleranz anhand des Fehlens einer T-Zell-Antwort
nach erneutem Aussetzen gegenüber
dem spezifischen Antigen in Abwesenheit des Tolerisierungsmittels
demonstriert werden.
-
Eine
Nach-unten-Regulation oder das Verhindern von einer oder mehreren
Antigenfunktionen (einschließlich,
ohne Beschränkung,
der Funktionen von B-Lymphozytenantigenen
(wie zum Beispiel B7)), z.B. das Verhindern eines hohen Spiegels
an Lymphokinsynthese durch aktivierte T-Zellen, eignet sich in Situationen
einer Gewebe-, Haut- und Organtransplantation und bei Transplantat-Wirt-Erkrankung
(graft-versus-host disease, GVHD). Zum Beispiel sollte eine Blockierung
der T-Zell-Funktion
zu verringerter Gewebezerstörung bei
Gewebetransplantation führen. Üblicherweise
wird bei Gewebetransplantaten die Abstoßung des Transplantats durch
dessen Erkennung durch T-Zellen als fremd eingeleitet, gefolgt von
einer Immunreaktion, die das Transplantat zerstört. Die Verabreichung eines
Moleküls,
das die Interaktion eines B7-Lymphozytenantigens
mit seine (m/n) natürlichen
Liganden auf Immunzellen (wie einer löslichen, monomeren Form eines
Peptids mit B7-2-Aktivität
allein oder in Verbindung mit einer monomeren Form eines Peptids
mit einer Aktivität eines
anderen B-Lymphozytenantigens (z.B. 87-1, B7-3) oder einem blockierenden
Antikörper)
hemmt oder blockiert, vor der Transplantation kann zur Bindung des
Moleküls
an den (die) natürlichen
Liganden auf den Immunzellen führen,
ohne dass das entsprechende costimulatorische Signal übertragen
wird. Das Blockieren der B-Lymphozytenantigen-Funktion verhindert
in dieser Hinsicht die Cytokinsynthese durch Immunzellen, wie T-Zellen,
und wirkt daher als Immunsuppressivum. Außerdem kann das Fehlen einer
Costimulation ferner ausreichend sein, um die T-Zellen zu anergetisieren,
wodurch Toleranz in einem Individuum erzeugt wird. Die Induktion
einer Langzeittoleranz durch B-Lymphozytenantigen-blockierende Reagenzien
kann die Notwendigkeit einer wiederholten Verabreichung dieser blockierenden
Reagenzien beseitigen. Um eine ausreichende Immunsuppression oder
Toleranz in einem Individuum zu erzielen, kann es ebenfalls notwendig
sein, die Funktion einer Kombination von B-Lymphozytenantigenen zu blockieren.
-
Die
Wirksamkeit bestimmter Blockierungsreagenzien zur Verhinderung von
Organtransplantatabstoßung
oder GVHD kann unter Verwendung von Tiermodellen geprüft werden,
die für
die Wirksamkeit bei Menschen prädiktiv
sind. Beispiele für
geeignete Systeme, die verwendet werden können, sind u.a. allogene Herztransplantate
bei Ratten und xenogene Pankreasinselzelltransplantate bei Mäusen, die
beide zur Untersuchung der immunsuppressiven Wirkungen von CTLA4Ig-Fusionsproteinen
in vivo verwendet wurden, wie in Lenschow et al., Science 257: 789-792
(1992) und Turka et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 11102-11105 (1992)
beschrieben. Zusätzlich
können
murine Modelle von GVHD (siehe Paul Hrsg., Fundamental Immunology,
Raven Press, New York, 1989, S. 846-847) zur Bestimmung der Wirkung
einer Blockierung der B-Lymphozytenantigen-Funktion in vivo auf die Entwicklung
dieser Erkrankung verwendet werden.
-
Eine
Blockierung der Antigenfunktion kann auch zur Behandlung von Immunkrankheiten
therapeutisch nützlich sein.
Viele Autoimmunkrankheiten sind das Ergebnis einer unangemessenen
Aktivierung von T-Zellen, die gegen eigenes Gewebe reaktiv sind
und die Produktion von Cytokinen und Autoantikörpern fördern, die an der Pathologie
der Erkrankungen beteiligt sind. Das Verhindern der Aktivierung
der autoreaktiven T-Zellen kann Krankheitssymptome verringern oder
beseitigen. Die Verabreichung von Reagenzien, die die Costimulation
von T-Zellen durch Aufheben der Rezeptor:Ligand-Wechselwirkungen von B-Lymphozytenantigenen blockieren,
können
zur Hemmung der T-Zell-Aktivierung und zur Verhinderung der Produktion
von Autoantikörpern
oder von T-Zellen stammenden Cytokinen, die am Krankheitsprozess
beteiligt sein können,
verwendet werden. Zusätzlich
können
Blockierungsreagenzien eine antigenspezifische Toleranz autoreaktiver
T-Zellen induzieren, die zu einer Langzeitlinderung der Krankheit
führen
könnte.
Die Wirksamkeit von Blockierungsreagenzien zur Verhinderung oder
Linderung von Autoimmunkrankheiten kann unter Verwendung einer Reihe gut
charakterisierter Tiermodelle für
humane Autoimmunkrankheiten bestimmt werden. Beispiele sind u.a.
murine experimentelle Autoimmunenzephalitis, systemischer Lupus
erythematodes bei MRL/lpr/lpr-Mäusen
oder NZB-Hybridmäusen,
murine autoimmune Kollagenarthritis, Diabetes mellitus bei NOD-Mäusen und
BB-Ratten und murine experimentelle Myasthenia gravis (siehe Paul
Hrsg., Fundamental Immunology, Raven Press, New York, 1989, S. 840-856).
-
Eine
Nach-oben-Regulation einer Antigenfunktion (vorzugsweise einer B-Lymphozytenantigen-Funktion)
als Mittel zur Nach-oben-Regulation von Immunantworten kann ebenfalls
zur Therapie geeignet sein. Eine Nach-oben-Regulation von Immunantworten kann die
Form einer Verstärkung
einer bestehenden Immunantwort oder des Auslösens einer anfänglichen
Immunantwort haben. Zum Beispiel kann eine Verstärkung einer Immunantwort über die
Stimulation der B-Lymphozytenantigen-Funktion in Fällen von
Virusinfektion geeignet sein. Zusätzlich können systemische Viruserkrankungen,
wie Influenza, gemeiner Schnupfen und Enzephalitis, durch systemische
Verabreichung stimulatorischer Formen von B-Lymphozytenantigenen gelindert werden.
-
Alternativ
können
antivirale Immunantworten bei einem infizierten Patienten durch
Entnehmen von T-Zellen
aus dem Patienten, Costimulieren der T-Zellen in vitro mit viralen
antigengepulsten APCs, die entweder ein MU-1-Peptid exprimieren,
oder zusammen mit einer stimulatorischen Form eines löslichen
hier offenbarten Peptids und erneutes Einbringen der in vitro aktivierten
T-Zellen in den Patienten verstärkt
werden. Ein anderes Verfahren zur Verstärkung antiviraler Immunantworten
wäre die
Isolation infizierter Zellen aus einem Patienten, ihr Transfizieren
mit einer Nukleinsäure,
die ein Protein, wie hier beschrieben, codiert, so dass die Zellen
das gesamte oder einen Teil des Proteins auf ihrer Oberfläche exprimieren,
und das erneute Einbringen der transfizierten Zellen in den Patienten.
Die infizierten Zellen sind dann in der Lage, ein costimulatorisches Signal
an T-Zellen zu liefern und sie dadurch in vivo zu aktivieren.
-
Bei
einer anderen Anwendung kann eine Nach-oben-Regulation oder Verstärkung der
Antigenfunktion (vorzugsweise der B-Lymphozytenantigen-Funktion)
zur Induktion einer Tumorimmunität
geeignet sein. Tumorzellen (z.B. Sarkom, Melanom, Lymphom, Leukämie, Neuroblastom,
Karzinom), die mit einer Nukleinsäure transfiziert werden, die
mindestens ein erfindungsgemäßes Peptid
codiert, können
einem Individuum verabreicht werden, um eine tumorspezifische Toleranz
in dem Individuum zu überwinden.
Wenn gewünscht,
kann die Tumorzelle so transfiziert werden, dass sie eine Kombination
von Peptiden exprimiert. Zum Beispiel können von einem Patienten erhaltene
Tumorzellen ex vivo mit einem Expressionsvektor, der die Expression
eines Peptids mit B7-2-ähnlicher
Aktivität
steuert, allein oder in Verbindung mit einem Peptid, das B7-1-ähnliche
Aktivität
und/oder B7-3-ähnliche
Aktivität
hat, transfiziert werden. Die transfizierten Tumorzellen können wieder in
den Patienten eingebracht werden, wo sie zur Expression der Peptide
auf der Oberfläche
der transfizierten Zelle führen.
Alternativ können
Gentherapietechniken dazu verwendet werden, eine Tumorzelle für die In-vivo-Transfektion anzusteuern.
-
Das
Vorliegen des offenbarten Peptids, das die Aktivität eines
(von) B-Lymphozytenantigen(s/en) hat, auf der Oberfläche der
Tumorzelle liefert das benötigte
Costimulationssignal an T-Zellen, um eine T-Zell-vermittelte Immunantwort gegen die transfizierten
Tumorzellen hervorzurufen. Zusätzlich
können
Tumorzellen, denen MHC-Klasse-I- oder MHC-Klasse-II-Moleküle fehlen
oder die keine ausreichenden Mengen an MHC-Klasse-I- oder MHC-Klasse-II-Molekülen reexprimieren
können,
mit Nukleinsäure,
die das gesamte oder einen Teil (z.B. einen an der cytoplasmatischen
Domäne
verkürzten
Anteil) eines MHC-Klasse-I-a-Ketten-Proteins und β2-Mikroglobulin-Proteins
oder eines MHC-Klasse-II-α-Ketten-Proteins
und MHC-Klasse-II-β-Ketten-Proteins codiert,
transfiziert werden, um dadurch MHC-Klasse-I- oder MHC-Klasse-II-Proteine
auf der Zelloberfläche
zu exprimieren. Die Expression des geeigneten Klasse-I- oder Klasse-II-MHC
in Verbindung mit einem Peptid, das die Aktivität eines B- Lymphozytenantigens (z.B. B7-1, B7-2,
B7-3) hat, induziert eine T-Zell-vermittelte Immunantwort gegen
die transfizierte Tumorzelle. Gegebenenfalls kann auch ein Gen,
das ein Antisense-Konstrukt codiert, das die Expression eines mit
MHC Klasse II assoziierten Proteins, wie der Invarianten Kette,
blockiert, mit einer DNA, die ein Peptid mit der Aktivität eines
B-Lymphozytenantigens
codiert, cotransfiziert werden, um die Präsentation tumorassoziierter
Antigene zu fördern
und eine tumorspezifische Immunität zu induzieren. Somit kann
die Induktion einer T-Zell-vermittelten Immunantwort in einem menschlichen
Individuum ausreichend sein, um eine tumorspezifische Toleranz in
dem Individuum zu überwinden.
-
Die
Aktivität
eines offenbarten Proteins kann neben anderen Mitteln durch die
folgenden Verfahren gemessen werden:
Geeignete Assays für Thymozyten-
oder Splenozytenzytotoxicität
sind u.a., ohne Beschränkung,
diejenigen, die beschrieben sind in: Current Protocols in Immunology,
hrsg. von J.E. Coligan, A.M. Kruisbeek, D.H. Margulies, E.M. Shevach,
W. Strober, Verl. Greene Publishing Associates und Wiley-Interscience (Kapitel
3, In Vitro assays for Mouse Lymphocyte Function 3.1-3.19; Kapitel
7, Immunologic studies in Humans); Herrmann et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 78: 2488-2492, 1981; Herrmann et al., J. Immunol.
128: 1968-1974, 1982; Handa et al., J. Immunol. 135: 1564-1572,
1985; Takai et al., J. Immunol. 137: 3494-3500, 1986; Takai et al.,
J. Immunol. 140: 508-512, 1988; Herrmann et al., Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 78: 2488-2492, 1981; Herrmann et al., J. Immunol. 128:
1968-1974, 1982; Handa et al., J. Immunol. 135: 1564-1572, 1985;
Takai et al., J. Immunol. 137: 3494-3500, 1986; Bowman et al., J. Virology
61: 1992-1998; Takai et al., J. Immunol. 140: 508-512, 1988; Bertagnolli
et al., Cellular Immunology 133: 327-341, 1991; Brown et al., J.
Immunol. 153: 3079-3092, 1994.
-
Assays
für T-Zell-abhängige Immunglobulinantworten
und Isotyp-Switching (die u.a. Proteine identifizieren, die T-Zell-abhängige Antikörperantworten
modulieren und die Th1/Th2-Profile beeinflussen) sind u.a., ohne
Beschränkung,
diejenigen, die beschrieben sind in: Maliszewski, J. Immunol. 144:
3028-3033, 1990; und Assays der B-Zell-Funktion: In vitro antibody
production, Mond, J.J. und Brunswick, M. In Current Protocols in Immunology.
J.E.e.a. Coligan Hrsg. Bd. 1 S. 3.8.1-3.8.16, John Wiley and Sons,
Toronto, 1994.
-
Lymphozytenmischreaktions-
(MLR-) Assays (die u.a. Proteine identifizieren, die hauptsächlich Th1- und
CTL-Antworten erzeugen) sind u.a., ohne Beschränkung, diejenigen, die beschrieben
sind in: Current Protocols in Immunology, hrsg. von J.E. Coligan,
A.M. Kruisbeek, D.H. Margulies, E.M. Shevach, W. Strober, Verl. Greene
Publishing Associates und Wiley-Interscience
(Kapitel 3, In Vitro assays for Mouse Lymphocyte Function 3.1-3.19;
Kapitel 7, Immunologic studies in Humans); Takai et al., J. Immunol.
137: 3494-3500, 1986; Takai et al., J. Immunol. 140: 508-512, 1988; Bertagnolli
et al., J. Immunol. 149: 3778-3783,
1992.
-
Auf
dendritischen Zellen beruhende Assays (die u.a. Proteine identifizieren,
die von dendritischen Zellen exprimiert werden, die naive T-Zellen
aktivieren) sind u.a., ohne Beschränkung, diejenigen, die beschrieben
sind in: Guery et al., J. Immunol. 134: 536-544, 1995; Inaba et
al., Journal of Experimental Medicine 173: 549-559, 1991; Macatonia
et al., Journal of Immunology 154: 5071-5079, 1995; Porgador et
al., Journal of Experimental Medicine 182: 255-260, 1995; Nair et
al., Journal of Virology 67: 4062-4069, 1993; Huang et al., Science
264: 961-965, 1994; Macatonia et al., Journal of Experimental Medicine
169: 1255-1264, 1989; Bhardwaj et al., Journal of Clinical Investigation
94: 797-807, 1994; und Inaba et al., Journal of Experimental Medicine
172: 631-640, 1990.
-
Assays
für Lymphozytenüberleben/-apoptose
(die u.a. Proteine identifizieren, die nach der Superantigen-Induktion
Apoptose verhindern, und Proteine, die die Lymphozytenhomöostase regulieren)
sind u.a., ohne Beschränkung,
diejenigen, die beschrieben sind in: Darzynkiewicz et al., Cytometry
13: 795-808, 1992; Gorczyca et al., Leukemia 7: 659-670, 1993; Gorczyca
et al., Cancer Research 53: 1945-1951,
1993; Itoh et al., Cell 66: 233-243, 1991; Zacharchuk, Journal of
Immunology 145: 4037-4045, 1990; Zamai et al., Cytometry 14: 891-897,
1993; Gorczyca et al., International Journal of Oncology 1: 639-648,
1992.
-
Assays
für Proteine,
die frühe
Schritte der T-Zell-Widmung
und -Entwicklung beeinflussen, sind u.a., ohne Beschränkung, diejenigen,
die beschrieben sind in: Antica et al., Blood 84: 111-117, 1994;
Fine et al., Cellular Immunology 155: 111-122, 1994; Galy et al.,
Blood 85: 2770-2778, 1995; Toki et al., Proc. Nat. Acad Sci. USA
88: 7548-7551, 1991.
-
Die
erfindungsgemäßen MU-1-Moleküle sind
auch an der Modulation der STAT-Aktivität, d.h. der Signalgebung (z.B.
durch Interaktion mit STAT-Molekülen, z.B.
STAT 3 und/oder STAT 5, and Modulation der STAT-Phosphorylierung)
beteiligt. Modulatoren der STAT-Signalgebung und Modulatoren der
MU-1-Interaktion mit STAT-Molekülen
können
durch Screeningassays, wie hier beschrieben, identifiziert werden.
-
Assays,
die zur Identifikation von Modulatoren der MU-1-Aktivität verwendet
werden können,
sind u.a. Assays der STAT-Aktivität, z.B. der STAT-Signalgebung,
wie im Stand der Technik bekannte Assays und hier beschriebne Assays.
Assays der STAT-Aktivität
sind beispielsweise auch beschrieben in Friedrich K. et al. (2001)
Biol. Chem. 382(2): 343-51. Weitere Assays der STAT-Aktivität beinhalten
Assays der Zellproliferation und der STAT-Phosphorylierung.
-
Unter
einem Aspekt der Erfindung ist ein Assay für einen Modulator der MU-1-Aktivität ein zellbasierter Assay,
in dem eine Zelle, die ein MU-1-Protein oder einen biologisch aktiven
Teil davon exprimiert, mit einer Testverbindung in Kontakt gebracht
wird und die Fähigkeit
der Testverbindung, die MU-1-Aktivität (z.B. die Interaktion mit
STAT-Molekülen
oder die Modulation der STAT-Signalgebung) zu modulieren, bestimmt
wird. Die Bestimmung der Fähigkeit
der Testverbindung, die MU-1-Aktivität zu modulieren, kann erzielt
werden, indem beispielsweise die STAT-Signalgebung, die Phosphorylierung
von STAT-Molekülen,
die Zellproliferation, Zelldifferenzierung oder die Produktion von
Cytokinen überwacht
wird. Die Zelle kann zum Beispiel aus einem Säuger stammen, z.B. eine aktivierte
T-Zelle.
-
Hämatopoese-regulierende Aktivität
-
Ein
MU-1-Protein kann zur Regulation der Hämatopoese und folglich zur
Behandlung von Defizienzen myeloider oder lymphoider Zellen nützlich sein.
Sogar eine marginale biologische Aktivität, die koloniebildende Zellen
oder faktorabhängige
Zellen unterstützt,
zeigt eine Beteiligung an der Regulation der Hämatopoese, z.B. eine Unterstützung des
Wachstums und der Proliferation erythroider Vorläuferzellen allein oder in Kombination
mit anderen Cytokinen, wodurch sich zum Beispiel eine Nützlichkeit
zur Behandlung verschiedener Anämien
oder zur Verwendung in Verbindung mit Bestrahlung/Chemotherapie
zeigt, um die Produktion erythroider Vorläufer und/oder erythroider Zellen
zu stimulieren; eine Unterstützung
des Wachstums und der Proliferation myeloider Zellen, wie Granulozyten
und Monozyten/Makrophagen (d.h. eine herkömmliche CSF-Aktivität), die
sich beispielsweise in Verbindung mit Chemotherapie zur Verhinderung
oder Behandlung einer sich dadurch ergebenden Myelosuppression eignet;
eine Unterstützung
des Wachstums und der Proliferation von Megakaryozyten und folglich
von Plättchen,
wodurch die Verhinderung oder Behandlung verschiedener Plättchenstörungen,
wie Thrombozytopenie, ermöglicht
wird, und allgemein zur Verwendung anstelle oder ergänzend zu
Plättchentransfusionen;
und/oder eine Unterstützung
des Wachstums und der Proliferation hämatopoetischer Stammzellen,
die in der Lage sind, zu einer oder allen der vorstehend genannten
hämatopoetischen Zellen
zu reifen, und die daher bei verschiedenen Stammzellstörungen (wie
denjenigen, die gewöhnlich
mit Transplantation behandelt werden, einschließlich, ohne Beschränkung, aplastischer
Anämie
und paroxysmaler nocturner Hämoglobinurie)
sowie bei der Wiederbesiedlung des Stammzellkompartiments nach Bestrahlung/Chemotherapie
entweder in vivo oder ex vivo (z.B. in Verbindung mit Knochenmarkstransplantation
oder mit (homologer oder heterologer) peripherer Vorläuferzellentransplantation)
als normale Zellen oder für
die Gentherapie genetisch manipuliert therapeutische Verwendung
finden.
-
Die
Aktivität
eines MU-1-Proteins kann neben anderen Mitteln durch die folgenden
Verfahren gemessen werden:
Geeignete Assays für die Proliferation
und Differenzierung verschiedener hämatopoetischer Linien sind
vorstehend angegeben.
-
Assays
der Differenzierung embryonaler Stammzellen (die u.a. Proteine identifizieren,
die die embryonale Differenzierungshämatopoese beeinflussen) sind
u.a. ohne Beschränkung
diejenigen, die beschrieben sind in: Johansson et al. Cellular Biology
15: 141-151, 1995; Keller et al., Molecular und Cellular Biology
13: 473-486, 1993;
McClanahan et al., Blood 81: 2903-2915, 1993.
-
Assays
des Stammzellüberlebens
und der Stammzelldifferenzierung (die u.a. Proteine identifizieren, die
die Lymphohämatopoese
regulieren) sind u.a. ohne Beschränkung diejenigen, die beschrieben
sind in: Methylcellulose colony forming assays, Freshney, M.G. in
Culture of Hematopoietic Cells. R.I. Freshney, et al. Hrsg. Bd.
S. 265-268, Wiley-Liss, Inc., New York, NY, 1994; Hirayama et al.,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 5907-5911, 1992; Primitive hematopoietic
colony forming cells with high proliferative potential, McNiece,
I.K. und Briddell, R.A. in Culture of Hematopoietic Cells. R.I.
Freshney, et al. Hrsg. Bd. S. 23-39, Wiley-Liss, Inc., New York,
NY, 1994; Neben et al., Experimental Hematology 22: 353-359, 1994;
Cobblestone area forming cell assay, Ploemacher, R.E. in Culture
of Hematopoietic Cells. R.I. Freshney, et al. Hrsg. Bd. S. 1-21,
Wiley-Liss, Inc.., New York, NY, 1994; Long term bone marrow cultures
in the presence of stromal cells, Spooncer, E., Dexter, M. und Allen,
T. in Culture of Hematopoietic Cells. R.I. Freshney, et al. Hrsg.
Bd. S. 163-179, Wiley-Liss, Inc., New York, NY, 1994; Long term
culture initiating cell assay, Sutherland, H.J. in Culture of Hematopoietic Cells.
R.I. Freshney, et al. Hrsg. Bd. S. 139-162, Wiley-Liss, Inc., New
York, NY, 1994.
-
Verwendungen und Eignungen
für die
Forschung
-
Hier
offenbarte Polynukleotide können
von der Forschungsgemeinschaft für
verschiedene Anwendungen verwendet werden. Die Polynukleotide können zur
Expression von Protein zur Analyse, Charakterisierung oder therapeutischen
Verwendung; als Marker für
Gewebe, in denen das entsprechende Protein bevorzugt (entweder konstitutiv
oder auf einer besonderen Stufe der Gewebedifferenzierung oder bei
Krankheitszuständen)
exprimiert wird; als Molekulargewichtsmarker auf Southern-Gelen;
als Chromosomenmarker oder -markierungen (wenn markiert) zur Identifikation
von Chromosomen oder zur Kartierung damit zusammenhängender
Genpositionen, für
den Vergleich mit endogenen DNA-Sequenzen
bei Patienten, um potenzielle genetische Erkrankungen zu identifizieren;
als Sonden zur Hybridisierung und damit zur Entdeckung neuer, verwandter
DNA-Sequenzen; als Quelle von Informationen, mit der PCR-Primer
für das
genetische Fingerprinting abgeleitet werden können; als Sonde zum "Subtrahieren" bekannter Sequenzen
im Verlauf der Entdeckung weiterer neuer Polynukleotide; zur Auswahl
und Herstellung von Oligomeren zur Befestigung an einem "Genchip" oder einem anderen
Träger,
einschließlich
zur Untersuchung von Expressionsmustern; zur Erzeugung von Anti-Protein-Antikörpern unter
Verwendung von DNA-Immunisierungstechniken;
und als Antigen, um DNA-Antikörper zu
erzeugen oder eine andere Immunantwort hervorzurufen, verwendet
werden. Wenn das Polynukleotid ein Protein codiert, das (wie zum
Beispiel bei einer Rezeptor-Ligand-Interaktion) an ein anderes Protein bindet
oder potenziell bindet, kann das Polynukleotid auch bei Interaktions-Einfang-Assays
(wie zum Beispiel dem in Gyuris et al., Cell 75: 791-803 (1993)
beschriebenen) verwendet werden, um Polynukleotide zu identifizieren,
die das andere Protein codieren, mit dem die Bindung erfolgt, oder
um Inhibitoren der Bindungswechselwirkung zu identifizieren.
-
Die
hier offenbarten Proteine können
auch in Assays zur Bestimmung der biologischen Aktivität, einschließlich einem
Panel mit mehreren Proteinen für
das Screening mit hohem Durchsatz; zur Erzeugung von Antikörpern oder
um eine andere Immunantwort hervorzurufen; als Reagenz (einschließlich des
Markierungsreagenzes) in Assays, die dazu gestaltet sind, die Spiegel
des Proteins (oder seines Rezeptors) in biologischen Flüssigkeiten
quantitativ zu bestimmen; als Marker für Gewebe, in denen das entsprechende
Protein (entweder konstitutiv oder auf einer besonderen Stufe der
Gewebedifferenzierung oder -entwicklung oder in einem Krankheitszustand)
exprimiert wird; und natürlich
zur Isolation korrelativer Rezeptoren oder Liganden verwendet werden.
Wenn das Protein (wie zum Beispiel bei einer Rezeptor-Ligand-Interaktion)
an ein anderes Protein bindet oder potenziell bindet, kann das Protein
auch zur Identifikation des anderen Proteins, mit dem die Bindung
erfolgt, oder zur Identifikation von Inhibitoren der Bindungswechselwirkung
verwendet werden. Proteine, die an diesen Bindungswechselwirkungen
beteiligt sind, können
auch für
das Screening nach Peptiden oder kleinen Molekülen, die Inhibitoren oder Agonisten
der Bindungswechselwirkung sind, verwendet werden.
-
Jede
oder alle dieser Forschungseignungen können bis zur Reagenzqualität oder bis
zum Kitformat für
die Kommerzialisierung als Forschungsprodukte entwickelt werden.
-
Verfahren
zur Durchführung
der vorstehend aufgeführten
Verwendungen sind dem Fachmann bekannt. Bezugsstellen, die solche
Verfahren offenbaren, sind u.a., ohne Beschränkung, "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", 2. Aufl., Cold
Spring Harbor Laboratory Press, Sambrook, J., E.F. Fritsch und T.
Maniatis Hrsg., 1989, und "Methods
in Enzymology: Guide to Molecular Cloning Techniques", Academic Press,
Berger, S.L. und A.R. Kimmel Hrsg., 1987.
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Verwendungen bei der Ernährung
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Hier
offenbarte Polynukleotide und Proteine können auch als Nahrungsquellen
oder -ergänzungen verwendet
werden. Diese Verwendungen beinhalten, ohne Beschränkung, die
Verwendung als Protein- oder Aminosäureergänzung, die Verwendung als Kohlenstoffquelle,
die Verwendung als Stickstoffquelle und die Verwendung als Quelle
für Kohlenhydrat.
In diesen Fällen
kann das erfindungsgemäße Protein
oder Polynukleotid zu der Nahrung für einen bestimmten Organismus
hinzu gegeben oder als getrennte feste oder flüssige Zubereitung, wie in Form
von Pulver, Pillen, Lösungen,
Suspensionen oder Kapseln, verabreicht werden. Im Fall von Mikroorganismen
kann das Protein oder Polynukleotid zu dem Medium gegeben werden,
in oder auf dem der Mikroorganismus gezüchtet wird.
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MU-1-Proteine
können
auch zur Immunisierung von Tieren verwendet werden, um polyklonale
oder monoklonale Antikörper
zu erhalten, die spezifisch mit dem MU-1-Protein reagieren und die
die Bindung von Liganden an den Rezeptor hemmen können. Solche
Antikörper
können
unter Verwendung des gesamten MU-1 als Immunogen oder unter Verwendung
von Fragmenten von MU-1 erhalten werden. Kleinere Fragmente des
MU-1 können
ebenfalls zur Immunisierung von Tieren verwendet werden. Die Peptidimmunogene
können
zusätzlich
einen Cysteinrest am Carboxylterminus enthalten und werden mit einem
Hapten, wie keyhole limpet hemocyanin (KLH), konjugiert. Weitere
Peptidimmunogene können
durch Ersetzen von Tyrosinresten durch sulfatisierte Tyrosinreste
erzeugt werden. Verfahren zur Synthese solcher Peptide sind im Stand
der Technik bekannt, wie zum Beispiel in R.P. Merrifield, J. Amer.
Chem. Soc. 85, 2149-2154 (1963); J.L. Krstenansky et al., FEBS Lett.
211, 10 (1987).
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Neutralisierende
oder nicht-neutralisierende Antikörper (vorzugsweise monoklonale
Antikörper),
die an MU-1-Protein binden, können
ebenfalls für
die Therapeutik bestimmter Tumoren und auch zur Behandlung der vorstehend
beschriebenen Zustände
nützlich
sein. Diese neutralisierenden monoklonalen Antikörper können in der Lage sein, die
Ligandenbindung an die MU-1-Rezeptorkette
zu blockieren.
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Diese
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele, die nicht als beschränkend aufgefasst
werden sollten, weiter veranschaulicht.
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BEISPIELE
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Beispiel 1: Isolation
und Charakterisierung muriner MU-1-cDNAs:
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Ein
partielles Fragment des murinen Homologs des MU-1-Rezeptors wurde
mittels PCR unter Verwendung von Oligonukleotiden isoliert, die
von der humanen Sequenz stammten. cDNA wurde von RNA hergestellt,
die von 17 Tage altem murinem Thymus oder aus der murinen 2D6-T-Zelllinie isoliert
worden war. Ein DNA-Fragment von etwa 300 Nukleotiden wurde von
der cDNA durch PCR mit den folgenden Oligonukleotiden amplifiziert,
die den Regionen 584-603 bzw. 876-896 der humanen cDNA-Sequenz in 1 (entsprechend SEQ
ID Nr.: 1) entsprechen:
AGCATCAAGC CGGCTCCCCC (5p)(SEQ ID Nr.:
11)
CTCCATTCAC TCCAGGTCCC (3p)(SEQ ID Nr.: 12)
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Die
Amplifikation erfolgte unter Verwendung von Taq-Polymerase in 1 x Taq-Puffer mit 1,5
mM Magnesiumchlorid für
30 Zyklen bei 94°C
für eine
Minute, 50°C
für 1 Minute
und 72°C
für eine
Minute. Die DNA-Sequenz dieses Fragments wurde bestimmt, und zwei
Oligonukleotide wurden von einem internen Abschnitt dieses Fragments
mit den folgenden Sequenzen abgeleitet:
TTGAACGTGACTGTGGCCTT
(5p)(SEQ ID Nr.: 13)
TGAATGAAGTGCCTGGCTGA (3p)(SEQ ID Nr.:
14)
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Die
Oligonukleotide wurde dazu verwendet, ein internes 262 Nukleotide
langes Fragment des ursprünglichen
PCR-Produkts (entsprechend den Nukleotiden 781-1043 in der murinen
cDNA-Sequenz der 1 und SEQ ID Nr.: 9) zu amplifizieren,
das als Hybridisierungssonde für
das Screening einer cDNA-Bank, die von der 2D6-T-Zelllinie isoliert
wurde, verwendet wurde. Die Filter wurden bei 65°C unter Verwendung von Standard-5-X-SSC-Hybridisierungsbedingungen
hybridisiert und in SSC bei 65°C
gewaschen. Bei einem Screen von 426000 Klonen wurden zwanzig Klone
isoliert, die mit der Sonde hybridisierten. Die DNA-Sequenz wurde
von zwei unabhängigen
Klonen bestimmt. Die Volllängensequenz
des Klons #6 bestätigte,
dass es sich um das murine Volllängenhomolog
von humanem MU-1 handelte (SEQ ID Nr.: 9).
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Die
Volllängen-Nukleotidsequenz
von murinem MU-1 ist in 1 (entsprechend SEQ ID Nr.:
9) gezeigt. Die Nukleotidsequenz hat eine vorhergesagte Leader-Sequenz bei den Nukleotiden
407-464, eine codierende Sequenz bei den Nukleotiden 407-1993, ein
Terminationscodon bei den Nukleotiden 1994-1997. Die Nukleotide
1-406 entsprechen der 5'-untranslatierten
Region, und die Nukleotide 1998-2628 entsprechen der 3'-untranslatierten
Region.
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Die
vorhergesagte Proteinsequenz des murinen MU-1 ist in 2 dargestellt
(entsprechend SEQ ID Nr.: 10). Dieses murine MU-1-Protein enthält eine
durch SPScan (Bewertung = 10,1) vorhergesagte Leadersequenz (entsprechend
den Aminosäuren
1-19 der SEQ ID Nr.: 10), und eine vorhergesagte Transmembrandomäne (entsprechend
den Aminosäuren
237-253 der SEQ ID Nr.: 10). Vorhergesagte Signalmotive sind u.a. die
folgenden Regionen: Box 1: Aminosäuren 265-274 der SEQ ID Nr.:
10, Box 2: Aminosäuren
310-324 der SEQ ID Nr.: 10, sechs Tyrosinreste an den Positionen
281, 319, 361, 368, 397 und 510 der SEQ ID Nr.: 10. Potenzielle
STAT-Andockstellen
sind u.a.: STAT 5: EDDGYPA, STAT 3: YLQR.
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Beispiel 2: Vergleich
von humanem und murinem MU-1:
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Der
GAP-Algorithmus wurde für
einen Vergleich der humanen und der murinen MU-1-Aminosäuren verwendet.
Ein Vergleich der vorhergesagten murinen und humanen Proteinsequenzen
ist in 4 dargestellt. Die Aminosäuren waren unter Verwendung
des GAP-Algorithmus zu 65,267 % identisch. Das Alignment wurde durch
die BLOSUM62-Aminosäuresubstitutionsmatrix
(Henikoff, S. und Henikoff, J.G. (1992), Amino acid substitution
matrices from protein Blocks (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 10915-10919))
erzeugt. Gap-Parameter = Gap-Gewicht: 8, Durchschnittliche Übereinstimmung
= 2,912, Längengewicht
= 2, Durchschnittlicher Mismatch = -2,003. Prozentuale Ähnlichkeit
= 69,466.
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Ein
Vergleich der vorhergesagten murinen und humanen cDNA-Nukleotidsequenzen
ist in 3 dargestellt. Die DNA-Sequenzen waren unter Verwendung
des GAP-Algorithmus zu 66,116 % identisch. Gap-Parameter = Gap-Gewicht:
50, Durchschnittliche Übereinstimmung
= 10,000, Längengewicht
= 3, Durchschnittlicher Mismatch = 0,000. Prozentuale Ähnlichkeit
= 66,198.
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Sowohl
das humane als auch das murine MU-1-Protein sind Mitglieder der
Typ-1-Cytokinrezeptor-Superfamilie. Eine Bewertung der Sequenz sowohl
von murinem als auch von humanem MU-1 zeigt das Vorliegen potenzieller
Box- 1- und Box-2-Signalmotive.
Sechs Tyrosinreste sind in der cytoplasmatischen Domäne vorhanden
und könnten
bei Signalfunktionen von MU-1 wichtig sein. Ein Vergleich der Sequenzen
von MU-1 mit anderen Mitgliedern der Familie legte das Vorhandensein
potenzieller Andockstellen für
STAT 5 und STAT 3 nahe.
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Beispiel 3: Bestimmung
der STAT-Signalwege, die von humanem MU-1 verwendet werden:
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BAF-3-Zellen
wurden derart verändert,
dass sie einen chimären
Cytokinrezeptor exprimierten, der aus der extrazellulären Domäne des humanen
EPO-Rezeptors und der intrazellulären Domäne des MU-1-Rezeptors bestand.
BAF-3-Zellen, die die chimären
huEPOR/MU-1(cyto)-Rezeptoren
exprimierten, proliferierten als Antwort auf humanes lösliches
EPO. Diese Zellen wurden analysiert, um zu bestimmen, welche STAT-Moleküle als Antwort
auf die EPO-Signalgebung phosphoryliert wurden. Kurz gesagt, ließ man unmodifizierte
parentale Kontroll-BAF-3-Zellen und chimäre EPOR/MU-BAF-3-Zellen aus
IL-3-haltigem Wachstumsmedium ruhen und restimulierte sie entweder
mit IL-3 oder EPO für
0, 15, 30 und 60 Minuten. Die Zellen wurden sedimentiert und in
eiskaltem Lysepuffer, der Orthovanadat enthielt, um die phosphorylierten
Tyrosine beizubehalten, resuspendiert. Gleiche Mengen an Zelllysat
wurden mittels SDS-PAGE elektrophoretisch aufgetrennt und für die Western-Analyse
auf Nitrocellulosemembranen geblottet. Doppelansätze von Blots wurden im Hinblick auf
phosphorylierte und nicht phosphorylierte Formen von STAT 1, 3,
5 und 6 unter Verwendung von Antikörpern, die jeweils für die Form
des STAT-Moleküls
spezifisch waren, angefärbt.
HELA-Zellen, die nicht aktiviert oder mit alpha-Interferon aktiviert
waren, wurden als positive Kontrollen verwendet.
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Diese
Ergebnisse zeigten, dass unter diesen spezifischen Bedingungen die
Signalgebung durch MU-1 an allen getesteten Zeitpunkten (T = 0,
T = 15', T = 30', T = 60') zur Phosphorylierung
von STAT 5 führte.
Die Behandlung von Kontrollen oder der chimären BAF-3-Zellen mit IL-3 führte zur Phosphorylierung von
STAT 3, aber nicht von STAT 1 oder 5.
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Beispiel 4: Gewebeexpression
von murinem und humanem MU-1
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Northern-Analyse
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Northern-Blots
von polyA+-RNA aus verschiedenen Geweben (Clonetech, Palo Alto,
CA) wurden wie vom Hersteller empfohlen durchgeführt. Für die murinen Blots wurde ein
262 Nukleotide langes Fragment entsprechend den Nukleotiden 781-1043
der 1 und SEQ ID Nr.: 9 für die Hybridisierung verwendet.
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Ein
einziges Transkript von murinem MU-1 wurde in adulten murinen Milz-,
Lungen und Herzgeweben nachgewiesen. Das in humanen Geweben beobachtete
größere Transkript
wurde in den Mäusegeweben
nicht beobachtet.
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Zwei
Transkripte von humanem MU-1 wurden in adulten humanen Lymphoidgeweben,
PBLs, Thymus, Milz und Lymphknoten sowie in fötaler Lunge nachgewiesen.
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In-Situ-Hybridisierung
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In-situ-Hybridisierungsstudien
wurden von Phylogency Inc. in Columbus, OH (gemäß dem Verfahren von Lyons et
al., 1990, J. Cell Biol. 111: 2427-2436.) durchgeführt. Kurz
gesagt, wurden serielle 5-7 Mikron dicke Paraffinschnitte deparaffinisiert,
fixiert, mit Proteinase K verdaut, mit Triethanolamin behandelt
und dehydratisiert. cRNAs wurden von linearisierten cDNA-Matrizen hergestellt,
um Antisense- und Sense-Sonden herzustellen. Die cRNR-Transkripte
wurden gemäß den Bedingungen
des Herstellers (Ambion) synthetisiert und mit 35S-UTP
markiert. Die Schnitte wurden über
Nacht hybridisiert, stringent gewaschen, mit RNAase A behandelt,
in Kernaufspüremulsion
getaucht und 2-3 Wochen exponiert. Kontrollschnitte wurden mit Sense-Sonden hybridisiert,
um den Hintergrundspiegel des Verfahrens nachzuweisen. Die murine
Sonde bestand aus einem 186 Bp großen Fragment entsprechend den
Nukleotiden 860-1064 (SEQ ID Nr.: 9). Die humane Sonde war ein 231-bp-PCR-Produkt,
das von humaner MU-1-DNA hergestellt worden war.
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Die
Expression von murinem MU-1 wurde in den Lymphknoten des adulten
Dünndarms
an den Keimzentren und der Muscularis externa beobachtet. Spezialisierte
Lymphknoten und Peyer-Plaques zeigten ebenfalls eine Expression
von murinem MU-1.
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Die
Expression von humanem MU-1 wurde in Keimzentren der Lymphknoten
im Cortex nachgewiesen. Die Medulla, die Makrophagen enthält, war
negativ im Hinblick auf humanes MU-1. In menschlicher Milz wurde
die Expression von humanem MU-1 in den Regionen der weißen Pulpa,
aber nicht der roten Pulpa nachgewiesen.
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Beispiel 5: Expression
von humanem MU-1 in Zellen und Zelllinien:
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Eine
RNAse-Schutz-Analyse wurde an ruhenden und aktivierten humanen T-Zellen
und den B-Zelllinien Raji und RPMI 8866 sowie der T-Zelllinie Jurkat
durchgeführt.
Humane T-Zellen wurden mit Anti-CD3 und Anti-CD28 aktiviert. Die
Zelllinien wurden durch Phorbolester und Ionomycin aktiviert. Ein
eine MU-1-Ribosonde
produzierendes Plasmid wurde durch Insertion eines 231-bp-PCR-Produkts
(die PCR erfolgte unter Verwendung des 5'-Primers CACAAAGCTTCAGTATGAGCTGCAGTACRGGAACCGGGGA
(SEQ ID Nr.: 15) und des 3'-Primers
CACAGGATCCCTTTAACTCCTCTGACTGGGTCTGAAAGAT (SEQ ID Nr.: 16)) in die
BamHI- und HindIII-Stellen des pGEM3zf(-)-Vektors (Promega, Madison, WI) konstruiert.
Zur Herstellung der Ribosonde wurde das die Ribosonde produzierende
Plasmid mit HindIII linearisiert. Die erhaltene DNA wurde mit Phenol/Chloroform
extrahiert und mit Ethanol gefällt.
T7-RNA-Polymerase wurde zur Herstellung der Ribosonde gemäß dem vom
Zulieferer (PharMingen, San Diego, CA) vorgeschlagenen Protokoll
verwendet. Der RNAse-Schutz-Assay wurde unter Verwendung des RiboQuant-Multi-Probe-Ribonuclease-Schutz-Assaysystems von
PharMingen durchgeführt.
Es wurden 2,0 μg
Gesamt-RNA in jede RPA-Reaktion gegeben, nach dem RNAse-Verdau wurden
die geschützten
Ribosonden auf das schnelle Nukleinsäureauftrennsystem QuickPoint (Novex,
San Diego, CA) aufgetragen. Die Gele wurden nach den Vorschlägen des
Zulieferers getrocknet und exponiert.
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Die
humane MU-1-RNA ist in Anti-CD3+Anti-CD28-stimulierten humanen gereinigten CD3+-Zellen
im Vergleich zu unstimulierten Populationen nach oben reguliert.
MU-1 ist nach Restimulierung auch in Th- und Th2-verzerrten T-Zell-Populationen
nach oben reguliert. Die B-Zelllinien RPMI 8866 und Raji exprimieren MU-1
konstitutiv, die Jurkat-T-Zelllinie jedoch nicht.
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Beispiel 6: Bindung von
humanem MU-1 an bekannte Cytokine
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Sowohl
humane als auch murine Ig-Fusionsproteine wurden konstruiert und
an Biacore-Chips immobilisiert, um den Liganden für MU-1 zu
identifizieren. Eine Vielzahl zellkulturkonditionierter Medien sowie
ein Panel bekannter Cytokine wurden hinsichtlich der Bindung an
MU-1 untersucht. Einige Cytokine wurden auch in Kombination mit
anderen Rezeptorketten der Familie getestet, um die Möglichkeit
in Betracht zu ziehen, dass MU-1 eine zweite Rezeptorkette für die Ligandenbindung
benötigt.
Die folgenden Cytokine wurde getestet, und es stellte sich heraus,
dass sie hinsichtlich der MU-1-Bindung negativ waren: mIL-2, hIL-2,
hIL-15, mIL-7, TSLP, TSLP+IL7, TSLP+IL7R, TSLP+IL7g, TSLP+IL-2,
TSLP+IL2+IL2Rbeta, IL2Rbeta, IL2Rgamma, IL7R, IL2+2Rbeta, IL2+2Rgamma,
IL15+IL2Rbeta, IL15+2Rgamma, IL7+2Rgamma, IL2+IL7R, IL15+IL7R, IL7+IL7R.
Es wurden auch bekannte Rezeptoren immobilisiert und mit negativen
Ergebnissen hinsichtlich der MUFc-Bindung getestet. IL-15 bindet
an IL2Rb, aber nicht an IL2Rg oder MUFc.
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