-
Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr.
60/278,698 mit dem Titel "Vaccine
For Modulating Between T1 And T2 Immune Responses", eingereicht am
27. März
2001.
-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung liefert liposomale Impfstoffe, die die Immunantwort
in vivo, insbesondere die zelluläre
Immunantwort modulieren können.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Um
Erkrankungen wirkungsvoll zu bekämpfen,
sollte ein Impfstoff idealerweise mehrere immunologische Reaktionen,
wie beispielsweise die Produktion von Antikörpern (humorale Immunität) und die
Mobilisierung von immunologischen Zellen (zelluläre Immunität), stimulieren.
-
Eine
zelluläre
Immunantwort bringt eine Proliferation und Stimulation von T-Lymphozyten,
wie zytotoxischen T-Zellen und T-Zellen mit verzögerter Hypersensitivität (DTH),
mit sich, die daraufhin Makrophagen aktivieren und die Verbreitung
von Pathogenen behindern. Die Induktion einer humoralen Antwort
veranlaßt
die B-Zellen des Körpers
zur Bildung von Antikörpern
gegen das angreifende Pathogen. Einige intrazelluläre Pathogene
und Retroviren überleben
jedoch und sind extrem resistent gegen humorale Immunantworten und
erfordern die Stimulation von zytotoxischen T-Zellen, um solche biologischen Eindringlinge
zu vernichten.
-
Synthetische
Peptide werden oft als antigene Epitope verwendet und können unter
Verwendung standardmäßiger Peptidsynthesetechniken
maßgeschneidert
werden, so daß sie
nur minimale Nebenwirkungen hervorrufen. Solche Peptide rufen jedoch
typischerweise nur eine relativ schwache immunogene Antwort hervor.
-
Nichtsdestotrotz
kann die Immunogenität
verstärkt
werden, indem man ein Lipid an das synthetische Peptid anhängt. Beispielsweise
wurde gezeigt, daß die
Lipidierung synthetischer Peptidantigene zur Induktion einer starken
T-Zell-Proliferation, CTL, und Antikörperreaktionen in immunisierten
Mäusen,
Schimpansen oder Menschen führt
(BenMohamed et al., Vaccine, 18, 2843-2855 (2000), Gahery-Segard
et al., J. Virology, 74, 1694-1703 (2000), Seth et al., AIDS Res.
Hum. Retroviruses, 16, 337-343 (2000), Tsunoda et al., Vaccine,
17, 675-685 (1999), BenMohamed et al., Eur. J. Immunol., 27, 1242-1253
(1997), Vitiello et al., J. Clin. Invest., 95, 341-349 (1995)).
-
Ein
Präparat
aus solchen Antigenen kann unter Verwendung eines Impfstoff-"Trägers" in vivo verabreicht
werden, jedoch kann der Träger
selbst zum Ziel der humoralen Immunantwort des Wirts werden. Somit wirken
die Antikörper
des Wirts gegen den Impfstoffträger
und nicht gegen das antigene Epitop, was zu einer raschen Beseitigung
des Impfstoffs durch gegen den Träger gerichtete Antikörper führen kann
und die Nützlichkeit
des tatsächlichen
Impfstoffs zunichte macht.
-
Die
Aufnahme des Lipidrests eines Lipopeptids in ein Liposom jedoch
erwies sich als eine überaus nützliche
Weise zur Zuführung
eines Antigens in vivo, ohne eine Immunantwort gegen den Träger auszulösen. Keiner
dieser Ansätze
unterstützt
jedoch die Modulation einer Immunantwort gegenüber einer anderen. Das heißt, bislang
wurde nicht gezeigt, daß ein
liposomal gebundenes Lipopeptid zelluläre und humorale Immunantworten
auslösen
kann, indem die Anzahl an Lipiden, die an ein einziges Peptid angehängt sind,
verändert wird.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert jedoch eine neue Möglichkeit zum Hervorrufen und
Modulieren der zellulären
Immunantwort unter Verwendung eines einzigen antigenen Peptids und
eines Trägers,
der keine humoralen Antworten gegen sich selbst stimuliert.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft eine Formulierung von Liposomen, die immunogene
Monolipopeptide enthalten. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin
die Verabreichung solcher Liposome in Formulierungen, die Immunantworten
in einem Individuum sowohl auslösen
als auch modulieren können.
-
Die
Erfindung liefert ein Verfahren zum Produzieren immunogener Liposome,
bestehend aus selbstorganisierenden Lipiden, einschließlich Lipidderivaten
von immunogenen Peptiden. Die liposomale Formulierung enthält und verabreicht
Monolipopeptide, um eine zelluläre
Immunantwort auszulösen
und dadurch zu modulieren. Das Peptid ist eine immunogene Sequenz
von Aminosäuren,
die ein Epitop oder ein ähnliches Merkmal
antigener Natur repräsentiert.
-
Die
Erfindung liefert eine Zusammensetzung, die eine Immunantwort stimulieren
und modulieren kann. Eine solche Zusammensetzung umfaßt ein liposomales
Vesikel, wobei die Lipiddoppelschicht des liposomalen Vesikels wenigstens
ein immunogenes Monolipopeptid umfaßt.
-
In
einem Aspekt wird eine liposomale Zusammensetzung bereitgestellt,
welche folgendes umfaßt:
- (a) selbstorganisierende Lipide, die ein Liposom
bilden,
- (b) ein immunogenes Monolipopeptid, wobei:
(i) der Peptidteil
des Monolipopeptids wenigstens fünf
zusammenhängende
Aminosäuren
des Krebsproteins MUC-1 umfaßt,
(ii)
das immunogene Peptid über
eine in dem Peptid vorliegende Aminosäure an wenigstens ein Lipid
angehängt
ist und
(iii) das immunogene Peptid liposomal gebunden ist,
was bedeutet, daß das
Monolipopeptid in die Liposome aufgenommen ist, weil der Lipidteil
des Peptids sich spontan in die Lipiddoppelschicht des Liposoms integriert,
und
- (c) IL-2 als ein Adjuvans.
-
In
einem weiteren Aspekt wird eine liposomale Zusammensetzung bereitgestellt,
welche folgendes umfaßt:
- (a) selbstorganisierende Lipide, die ein Liposom
bilden, und
- (b) ein immunogenes Monolipopeptid, wobei:
(i) der Peptidteil
des Monolipopeptids wenigstens fünf
zusammenhängende
Aminosäuren
aus einem Protein umfaßt,
welches mit einer Erkrankung, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Tuberkulose und Malaria, in Verbindung gebracht wird,
(ii)
das immunogene Peptid über
eine in dem Peptid vorliegende Aminosäure an wenigstens ein Lipid
angehängt
ist, und
(iii) das immunogene Peptid liposomal gebunden ist,
was bedeutet, daß das
Monolipopeptid in die Liposome aufgenommen ist, weil der Lipidteil
des Peptids sich spontan in die Lipiddoppelschicht des Liposoms integriert.
-
Bevorzugt
umfaßt
die Zusammensetzung ein Adjuvans. Am meisten bevorzugt ist das Adjuvans
aus der Gruppe ausgewählt,
bestehend aus Lipid A und IL-2.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird eine Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt,
wobei die selbstorganisierenden Lipide Liposome bilden, die aus
der Gruppe ausgewählt
sind, bestehend aus multilamellaren Vesikeln (MLV), oligolamellaren
Vesikeln (OLV), unilamellaren Vesikeln (UV), kleinen unilamellaren
Vesikeln (SUV), mittelgroßen
unilamellaren Vesikeln (MUV), großen unilamellaren Vesikeln (LUV),
riesigen unilamellaren Vesikeln (GUV), multivesikulären Vesikeln
(MW), durch das Umkehrphasen-Verdampfungsverfahren (REV) hergestellten
einzelnen oder oligolamellaren Vesikeln, durch das Umkehrphasen-Verdampfungsverfahren
hergestellten multilamellaren Vesikeln (MLV-REV), stabilen plurilamellaren
Vesikeln (SPLV), eingefrorenen und aufgetauten MLV (FATMLV), durch
Extrusionsverfahren hergestellten Vesikeln (VET), mittels French-Press
hergestellten Vesikeln (FPV), durch Fusionieren hergestellten Vesikeln
(FUV), Dehydratisierung/Rehydratisierung-Vesikeln (DRV) und Bubblesome
(BSV).
-
Die
Erfindung liefert ein Verfahren zum Stimulieren einer zellulären Immunantwort,
welches die Verabreichung einer wirksamen Menge wenigstens eines
Monolipopeptids an einen Patienten umfaßt, wobei das Monolipopeptid
mit dem liposomalen Vesikel verknüpft ist. Der Prozentanteil
des verabreichten Monolipopeptids kann mehr als etwa 50% betragen.
Der Prozentanteil des Monolipopeptids kann auch mehr als etwa 70% oder
mehr als etwa 90% betragen.
-
Die
Erfindung liefert ein Verfahren zum Stimulieren einer zellulären Immunantwort,
welches die Verabreichung einer wirksamen Menge wenigstens eines
Monolipopeptids an einen Patienten umfaßt, wobei das Monolipopeptid
mit einem liposomalen Vesikel verknüpft ist.
-
Die
vorliegende Erfindung umfaßt
auch Zusammensetzungen, wobei der Peptidanteil des Monolipopeptids
von einem Protein abgeleitet ist, das mit einer Erkrankung, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Tuberkulose, Malaria und Krebs, in Verbindung
gebracht wird. Das Peptid umfaßt
wenigstens 5 zusammenhängende
Aminosäuren
aus einer immunogenen Region des Proteins. Es wird ein Monolipopeptid
bereitgestellt, welches aus wenigstens fünf zusammenhängenden
Aminosäuren
aus dem Krebsprotein aufgebaut ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das MUC I-Lipopeptid wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren mit
der Sequenz GVTSAPDTRPAPGSTA. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist das Monolipopeptid aus einem Tuberkulose-Lipopeptid aufgebaut,
welches wenigstens 5 zusammenhängende Amino säuren mit
der Sequenz DQVHFQPLPPAWKLSDALIK umfaßt. In einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform
kann ein antigenes MUC I-Peptid der vorliegenden Erfindung unter
wenigstens 5 zusammenhängenden
Aminosäuren
mit der Sequenz SGVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGVSSL (SEQ
ID NO:1) ausgewählt
werden.
-
Hier
wird ein Monolipopeptid beschreiben, welches aus einem Tuberkulosepeptid
aufgebaut ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Tuberkulosepeptid
wenigstens 5 zusammenhängende
Aminosäuren
mit der Sequenz DQVHFQPLPPAWKLSDALIK (SEQ ID NO:2).
-
Ein
Malariapeptid kann so modifiziert werden, daß es Lipide enthält. In einer
bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Malariapeptid wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren mit
der Sequenz VTHESYQELVKKLEALEDAVK (SEQ ID NO:4).
-
Somit
liefert die vorliegende Erfindung eine liposomale Zusammensetzung,
welche wenigstens ein Liposom umfaßt, das wenigstens ein Monolipopeptid
umfaßt.
-
Das
Monolipopeptid ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus MUC I-,
Tuberkulose- und
Malariapeptiden.
-
Der
Prozentanteil des in das Liposom aufgenommenen Monolipopeptids kann
von etwa 50 bis etwa 99% betragen.
-
Die
liposomale Formulierung enthält
wenigstens ein Monolipopeptid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus MUC I-, Tuberkulose- und Malariapeptiden.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zum Modulieren
einer Immunantwort, welches die Verabreichung einer wirksamen Menge
wenigstens eines Monolipopeptids an einen Patienten umfaßt. In noch einem
weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Behandeln eines Individuums,
um die Immunantwort des Individuums auf ein immunogenes Peptid zu
regulieren, bereitgestellt, welches die Verabreichung einer wirksamen Menge
wenigstens eines Monolipopeptids an das Individuum umfaßt. Das
Monolipopeptid ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus MUC I-,
Tuberkulose- und Malariapeptiden. In einer bevorzugteren Ausführungsform
ist das Monolipopeptid irgendeine vollständige Sequenz oder wenigstens
5 zusammenhängende
Aminosäuren
aus einer Sequenz, ausgewählt
unter SEQ ID NO:1, 2 oder 4.
-
Das
Monolipopeptid kann mit einem Dilipopeptid in ein Liposom aufgenommen
werden, wobei der Prozentanteil des Monolipopeptids von mehr als
0 bis zu weniger als etwa 100% variiert und wobei der Prozentanteil
des Dilipopeptids von mehr als 0 bis zu weniger als 100% variiert,
basierend auf allen in das Liposom aufgenommenen Lipopeptiden. Der
Prozentanteil des Monolipopeptids und der Prozentanteil des Dilipopeptids,
die in das Liposom aufgenommen sind, kann etwa 50% betragen. Der
Prozentanteil des Monolipopeptids kann von etwa 50 bis etwa 99%
betragen. Der Prozentanteil des Dilipopeptids kann von etwa 50 bis
etwa 99% betragen.
-
Das
Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort führt zur Stimulation einer zellulären Antwort.
Die Modulation kann ebenso zu einer Steigerung der Intensität einer
zellulären
Antwort führen.
-
Das
Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort umfaßt weiterhin die gleichzeitige
Verabreichung eines Adjuvans mit dem Monolipopeptid. Vorzugsweise
ist das Adjuvans Lipid A.
-
Das
Monolipopeptid ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus MUC I-,
Tuberkulose- und
Malariapeptiden. Vorzugsweise ist das Monolipopeptid irgendeine
vollständige
Sequenz oder wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren einer
Sequenz, ausgewählt
unter SEQ ID NO:1, 2 oder 4.
-
Die
vorliegende Erfindung umfaßt
ein Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort, welches die Verabreichung
wenigstens eines im wesentlichen aus einem Monolipopeptid bestehenden
Liposoms an ein Individuum umfaßt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt
auch ein Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort, welches die
Verabreichung wenigstens eines aus einem Monolipopeptid bestehenden
Liposoms an ein Individuum umfaßt.
Die vorliegende Erfindung umfaßt
ein Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort, welches die Verabreichung
wenigstens eines ein Monolipopeptid umfassenden Liposoms an ein
Individuum umfaßt. Die
Verfahren zum Modulieren einer Immunantwort umfassen weiterhin die
gleichzeitige Verabreichung eines Adjuvans. Vorzugsweise ist das
Adjuvans Lipid A.
-
Das
Monolipopeptid ist aus der Gruppe ausgewählt, bestehend aus MUC I-,
Tuberkulose- und
Malariapeptiden. In einer weiteren Ausführungsform ist das Monolipopeptid
irgendeine vollständige
Sequenz oder wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren einer
Sequenz, ausgewählt
unter SEQ ID NO:1, 2 oder 4.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert auch lipidierte antigene Peptide.
In einer Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine MUC I-Peptidzusammensetzung,
welche ein Lipid umfaßt,
das an eine Aminosäure von
wenigstens 5 zusammenhängenden
Aminosäuren
des MUC I-Peptids angehängt
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das MUC I-Peptid die vollständige
Sequenz oder wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren der
Sequenz von SEQ ID NO:1. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfaßt das
MUC I-Peptid wenigstens fünf
zusammenhängende
Aminosäuren
der Sequenz SGVTSAPDTRPAPGSTA oder STAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP.
-
Die
MUC I-Peptidzusammensetzung kann weiterhin ein zweites Lipid umfassen,
welches ebenfalls an eine Aminosäure
des MUC I-Peptids angehängt
ist. Jedes Lipid kann an verschiedene Aminosäuren angehängt sein. In einer Ausführungsform
ist das Lipid entweder am N-Terminus oder am C-Terminus des MUC I-Peptids
positioniert.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert auch eine Tuberkulosepeptidzusammensetzung,
welche ein Lipid umfaßt,
das an eine Aminosäure
des Tuberkulosepeptids angehängt
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Tuberkulosepeptid wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren der
Sequenz DQVHFQPLPPAWKLSDALIK. In einer weiteren Ausführungsform
ist das Lipid entweder am N-Terminus oder am C-Terminus des Tuberkulosepeptids
positioniert.
-
Die
vorliegende Erfindung liefert auch eine Malariapeptidzusammensetzung,
welche ein Lipid umfaßt, das
an eine Aminosäure
des Malariapeptids angehängt
ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Malariapeptid wenigstens 5 zusammenhängende Aminosäuren der
Sequenz VTHESYQELVKKLEALEDAVK. In einer weiteren Ausführungsform
ist das Lipid entweder am N-Terminus
oder am C-Terminus des Malariapeptids positioniert.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann ein Lipid aus der Gruppe ausgewählt sein, bestehend aus Myristyl,
Palmitoyl und Lauryl.
-
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer
Zusammensetzung, die wenigstens ein Liposom, in welches ein Monolipopeptid
eines antigenen Peptids aufgenommen ist, als einen Impfstoff zum
Modulieren der Immunantwort auf das Peptid umfaßt
-
Sowohl
die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die nachfolgende
kurze Beschreibung der Zeichnung und die ausführliche Beschreibung sind beispielhaft
und erläuternd
und sollen eine weitere Erläuterung
der beanspruchten Erfindung liefern. Weitere Ziele, Vorteile und
neue Merkmale werden für
Fachleute auf dem Gebiet aus der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung der Erfindung offensichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
-
1 zeigt die Niveaus der T-Zell-Proliferation
und von IFN-γ in
C57BI/6-Mäusen,
die zweimal mit MUC1-Dilipo- oder -Monolipopeptiden in Liposomen
immunisiert wurden.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
Induktion von Immunantworten in vivo kann durch Verabreichung von
liposomal gebundenen Peptiden, die eine Lipidkette umfassen, und
liposomal gebundenen Peptiden, die wenigstens zwei Lipidketten umfassen,
nacheinander oder in Kombination moduliert werden.
-
Der
Begriff "modulieren" bedeutet eine Veränderung,
Einstellung oder Anpassung auf einen bestimmten Anteil. So kann
eine Immunantwort durch stimulierende Faktoren moduliert werden,
die eine Veränderung der
immunologischen Aktivität
mit sich bringen. Die Intensität
einer Immunantwort kann ebenfalls moduliert werden. Beispielsweise
kann die Intensität
oder das Niveau der T-Zell-Proliferation
nach Verabreichung von Faktoren, die die Modulation bewirken, gesteigert
oder verringert werden. Diese Faktoren können liposomal gebundene Lipopeptide
sein.
-
Ein
Peptid mit einer Lipidkette kann eine starke zelluläre Immunantwort
(d.h. eine "T1"-Immunantwort) auslösen, wenn es in eine liposomale
Formulierung aufgenommen wird, löst
jedoch nur eine minimale oder keine humorale Antwort aus. Das gleiche
Peptid kann jedoch bei Aufnahme in ein Liposom dazu gebracht werden,
eine starke humorale Antwort (d.h. eine "T2"-Antwort),
die mit entweder einer minimalen oder einer massiven zellulären Antwort
einhergeht, auszulösen,
wenn zwei Lipide an seine Oberfläche
angehängt
werden. Der Bereich der bei einem Lipopeptid beobachteten zellulären Antwort
variiert in Abhängigkeit
von der Identität des
Lipopeptids. Das Vorliegen eines oder zweier Lipide oder von mehr
als zwei Lipiden auf einem antigenen Peptid kann auch die Intensität, mit der
eine Immunantwort ausgelöst
wird, steigern oder verringern. Die Intensität einer Immunantwort und die
Art der Immunantwort, die stimuliert wird, kann ebenfalls moduliert
werden, indem die Anzahl an Aminosäureresten zwischen zwei Lipiden
auf einem antigenen Peptid variiert wird.
-
Das
Anhängen
mehr als einer Lipidkette an ein Peptid, welches an eine liposomale
Doppelschicht gebunden ist, stimuliert eine größtenteils humorale Immunantwort,
zusammen mit einer va riablen zellulären Aktivität im Bereich zwischen minimal
und massiv. Das Anhängen
eines zweiten Lipids an ein antigenes Peptid steigert das Niveau
der T-Zell-Proliferation und induziert die Produktion von Antikörpern im
Vergleich zu dem Monolipidderivat. Der Begriff "Derivat" bedeutet eine Verbindung, die von einer
anderen, die wesentliche Bestandteile der Elternsubstanz enthält, abgeleitet
oder erhalten wurde. Somit bezieht sich das Lipidderivat eines Antigens
auf ein Peptid, an das wenigstens ein Lipid angehängt ist.
Daher ist es möglich,
eine wirksame Menge einer liposomalen Formulierung, die nur Dilipopeptide
enthält,
zu verabreichen, um die Antikörperproduktion und
die zelluläre
Aktivität
zu stimulieren. Eine "wirksame
Menge" der liposomal
gebundenen Lipopeptidformulierung bezieht sich auf eine empirisch
bestimmte Menge desjenigen Lipopeptids, welches eine Immunantwort moduliert.
-
Für einige
Antigene löst
eine liposomale Dilipopeptidformulierung zusätzlich zu einer starken humoralen
Antwort eine massive zelluläre
Antwort aus.
-
Insbesondere
zeigen die Beispiele, daß für MUC-1-,
Tuberkulose- und Hepatitis B-Peptide liposomale Formulierungen mit
einem Monolipopeptid größtenteils
zelluläre
Antworten und minimale humorale Antworten induzierten und daß liposomale
Formulierungen mit einem Dilipopeptid größtenteils humorale Antworten
und minimale zelluläre
Antworten induzierten. Die Verabreichung einer Kombination aus einem
Di- und einem Monolipopeptid führte
zu besseren zellulären
und humoralen Antworten.
-
Verschiedene
Lipopeptide können
in ein Liposom aufgenommen und somit gleichzeitig und unter den gleichen
Bedingungen zum Immunsystem transportiert und diesem präsentiert
werden. So ist es möglich,
in einem Individuum mehrere Immunantworten zu induzieren, indem
man dieses Individuum mit einem Liposom behandelt, welches ein T1-induzierendes
Monolipopeptid und ein T2-induzierendes
Dilipopeptid enthält.
Alternativ kann auch ein Gemisch aus liposomal gebundenen Monolipopeptiden
und liposomal gebundenen Dilipopeptiden verwendet werden, um gleichzeitig
mehrere Immunantworten zu stimulieren.
-
Eine
Immunantwort sowie auch die Intensität der Immunantwort können moduliert
werden, indem man zwei oder mehrere Lipide zu einem antigenen Peptid
hinzufügt.
Weiterhin kann die Intensität
einer Immunantwort moduliert werden, indem man die Anordnung von
Aminosäuren
zwischen Lipiden variiert.
-
Eine
Immunantwort kann auch ausgelöst
werden, indem man einem Patienten vorstimulierte Antigen-präsentierende
Zellen oder T-Zellen injiziert. Diese Technik, die als "adoptive Immuntherapie" bekannt ist, erzeugt
in vitro eine erweiterte Population antigenspezifischer Zellen,
die so eingerichtet sind, daß sie
das verursachende Mittel bekämpfen,
sobald sie wieder in den Körper
eingebracht werden. Im wesentlichen werden Zellen aus dem Patienten
entnommen, in vitro stimuliert und wieder in den Blutstrom des Patienten
zurückinjiziert.
Insbesondere Peripherblut-Lymphozyten, wie Antigen-präsentierende
Zellen, werden isoliert und dann "beladen", indem die Zellen in vitro Antigenen
ausgesetzt werden. Das Antigen wird durch eine Antigen-präsentierende
Zelle Endozytose unterzogen, woraufhin es mit einem großen Histokompatibilitätskomplex
verknüpft
und anschließend
auf der äußeren Oberfläche der
Zelle präsentiert
wird. Diese Population eingerichteter Zellen kann dann in den Patienten
zurück
injiziert werden. Vor dem Beladen kann auch eine Fraktionierung der
Peripherblut-Lymphozyten in Dendritenzellen und/oder Makrophagen
durchgeführt
werden.
-
Somit
kann eine liposomale Formulierung der vorliegenden Erfindung, die
membrangebundene antigene Monolipopeptide umfaßt, in vitro zu den isolierten
Antigen-präsentierenden
Zellen zugegeben werden, um sie zu "beladen". Beispielsweise kann eine liposomale
Formulierung, die ein Monolipo-MUC I-Peptid umfaßt, verwendet werden, um Peripherblut-Lymphozyten
zu beladen, die dann als zellulärer
Impfstoff in den Patienten zurück
injiziert werden.
-
Alternativ
kann eine "adoptive
T-Zell-Transfertherapie" durchgeführt werden.
Diese umfaßt
das Inkubieren der T-Zellen eines Patienten mit zuvor beladenen
Antigen-präsentierenden
Zellen in vitro. Die T-Zellen werden aktiviert und wieder in einen
Patienten, der beispielsweise an einem Adenokarzinom leidet, eingebracht.
Für eine
Beschreibung der auf dem Gebiet anerkannten Techniken für die adoptive
T-Zell-Transfertherapie siehe Bartels et al., Annals of Surgical
Oncology, 3(1): 67 (1996), was durch Bezugnahme hierin aufgenommen
ist. So wird gemäß der vorliegenden
Erfindung ein lipidiertes antigenes Peptid ausgewählt, in
ein Liposom aufgenommen und dazu verwendet, Peripherblut-Lymphozyten
zu stimulieren, die dann entweder in den Patienten zurückinjiziert
oder selbst zur Aktivierung isolierter T-Zellen verwendet werden
können.
Ein Verfahren zur Aktivierung von T-Zellen ist auch geeignet, um
die Antworten von zytotoxischen und Helfer-T-Zellen auf Antigene,
die an verschiedenen pathologischen Zuständen, wie Krebs, Tumoren, Virusinfektionen
und bakteriellen Infektionen, beteiligt sind, zu erzeugen.
-
Liposome
-
Liposome
sind mikroskopisch kleine Vesikel, die aus einer oder mehreren Lipiddoppelschichten
bestehen, die wäßrige Kompartimente
umgeben. Siehe z.B. Bakker-Woudenberg et al., Eur. J. Clin. Microbiol.
Infect. Dis. 12 (Erg. 1): S61 (1993) und Kim, Drugs, 46: 618 (1993).
Da Liposome mit großen
Lipidmolekülen
formuliert werden können,
die auch in natürlichen
Zellmembranen zu finden sind, können
Liposome im allgemeinen sicher verabreicht werden und sind biologisch
abbaubar.
-
In
Abhängigkeit
von dem Herstellungsverfahren können
Liposome unilamellar oder multilamellar sein, und ihre Größe kann
mit Durchmessern im Bereich von etwa 0,02 um bis zu mehr als etwa
10 μm variieren. Eine
Vielzahl von Mitteln kann in Liposome eingekapselt sein. Hydrophobe
Mittel verteilen sich in den Doppelschichten und hydrophile Mittel
verteilen sich im wäßrigen Innenraum
(den wäßrigen Innenräumen). Siehe
z.B. Machy et al., LIPOSOMES IN CELL BIOLOGY AND PHARMACOLOGY (John
Libbey, 1987) und Ostro et al., American J. Hosp. Pharm. 46: 1576
(1989).
-
Liposome
können
an praktisch jeden Zelltyp adsorbieren und setzen dann ein darin
aufgenommenes Mittel frei. Alternativ kann das Liposom mit der Zielzelle
fusionieren, wodurch der Inhalt des Liposoms sich in die Zielzelle
entleert. Alternativ kann ein Liposom durch phagozytische Zellen
Endozytose unterzogen werden. Auf die Endozytose folgen der intralysosomale
Abbau liposomaler Lipide und die Freisetzung der eingekapselten
Mittel. Scherphof et al., Ann. N.Y. Acad. Sci., 446: 368 (1985).
-
Weitere
geeignete Liposome, die in den Verfahren der Erfindung verwendet
werden, umfassen multilamellare Vesikel (MLV), oligolamellare Vesikel
(OLV), unilamellare Vesikel (UV), kleine unilamellare Vesikel (SUV),
mittelgroße
unilamellare Vesikel (MUV), große
unilamellare Vesikel (LUV), riesige unilamellare Vesikel (GUV),
multivesikuläre
Vesikel (MW), durch das Umkehrphasen-Verdampfungsverfahren (REV) hergestellte einzelne
oder oligolamellare Vesikel, durch das Umkehrphasen-Verdampfungsverfahren
hergestellte multilamellare Vesikel (MLV-REV), stabile plurilamellare
Vesikel (SPLV), eingefrorene und aufgetaute MLV (FATMLV), durch
Extrusionsverfahren hergestellte Vesikel (VET), mittels French-Press
hergestellte Vesikel (FPV), durch Fusionieren hergestellte Vesikel
(FUV), Dehydratisierung/Rehydratisierung-Vesikel (DRV) und Bubblesome (BSV).
Für den
Fachmann ist es offensichtlich, daß die Techniken zur Herstellung
dieser Liposome auf dem Gebiet gut bekannt sind. Siehe COLLOIDAL
DRUG DELIVERY SYSTEMS, Band 66 (J. Kreuter, Hrsg., Marcel Dekker,
Inc., 1994).
-
Lipide
-
Ein "Lipid" kann ein Myristyl-,
Palmitoyl- oder ein Laurylmolekül
sein, welches an Aminosäuren
angehängt
werden kann, die funktionelle Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelgruppen
enthalten. Solche Aminosäuren
umfassen beispielsweise die Aminosäuren Threonin, Serin, Lysin,
Arginin und Cystein, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Ein "Monolipopeptid" ist ein Peptid,
an das nur eine Lipidkette angehängt
ist. In ähnlicher
Weise ist ein "Dilipopeptid" ein Peptid, an das
zwei Lipidketten an einer oder zwei Aminosäuren angehängt sind. Wenn die beiden Lipidketten
an zwei Aminosäurereste
angehängt
sind, können
diese Reste um irgendeine Anzahl von Aminosäuren beabstandet angeordnet
sein.
-
Eine "liposomale Formulierung" beschreibt in vitro
erzeugte Lipidvesikel, in die Mono- und/oder Dilipopeptide aufgenommen
werden können.
Somit bezieht sich "liposomal
gebunden" auf ein
Peptid, welches teilweise in ein Liposom aufgenommen oder an dieses
angehängt
ist. Eine liposomale Formulierung kann auch als ein "liposomaler Impfstoff" bezeichnet werden.
Eine liposomale Formulierung kann zwei Arten von Liposomen umfassen:
eine, in welcher die meisten, wenn nicht alle Monolipopeptide in
der Struktur aufgenommen sind, und eine zweite, in welcher die meisten,
wenn nicht alle Dilipopeptide in der Struktur aufgenommen sind. Einzelne
Präparate
von "Mono-" und "Di-" Liposomen können zusammen
verabreicht werden, um eine Immunantwort zu modulieren, obwohl das
Monolipopeptid und das Dilipopeptid nicht auf einem Liposom vorliegen.
-
Wenn
sie in ein Liposom aufgenommen werden, können das Monolipopeptid und
das Dilipopeptid Peptide sein, die das gleiche antigene Epitop sind.
Alternativ kann die Peptidsequenz für jedes Lipopeptid verschiedene
Epitope umfassen. Die Lipopeptide können Antigene sein, die mit
dem gleichen Protein oder mit verschiedenen Proteinen assoziiert
sind.
-
Ein
Lipopeptid kann in Liposome aufgenommen werden, weil sich der Lipidteil
des peptidischen Moleküls
spontan in die Lipiddoppelschicht integriert. So kann ein Lipopeptid
auf der "Oberfläche" eines Liposoms präsentiert
werden. Alternativ kann ein Peptid in einem Liposom eingekap selt
sein. Techniken zur Herstellung von Liposomen und zu deren Formulierung
mit Molekülen,
wie Peptiden, sind dem Fachmann gut bekannt.
-
Beispielhafte Adjuvanzien
-
Die
vorliegenden liposomalen Impfstoffe können auch in vorteilhafter
Weise mit einem Adjuvans formuliert werden. Wie es auf dem Gebiet üblicherweise
bekannt ist, sind Adjuvanzien Substanzen, die zusammen mit spezifischen
antigenen Stimuli wirken, um die spezifische Antwort auf das Antigen
zu verstärken.
Monophosphoryllipid A (MPLA) beispielsweise ist ein wirkungsvolles
Adjuvans, welches zu einer gesteigerten Präsentation von liposomalem Antigen
an spezifische T-Lymphozyten
führt.
Alving, C.R., Immunobiol., 187: 430-446 (1993). Für den Fachmann
liegt es auf der Hand, daß lipidbasierende
Adjuvanzien, wie Lipid A und Derivate davon, ebenfalls geeignet
sind. Es wurde auch gezeigt, daß ein
Muramyldipeptid (MDP) bei Aufnahme in Liposome die Wirkung als Adjuvans
steigert (Gupta, R.K. et al., Adjuvants-A balance between toxicity and
adjuvancity", Vaccine,
11, 293-306 (1993)).
-
Eine
weitere Klasse von Adjuvanzien umfaßt stimulatorische Zytokine,
wie IL-2. So können
für eine optimale
antigene Antwort die vorliegenden liposomalen Impfstoffe mit IL-2
formuliert werden oder IL-2 kann separat verabreicht werden. IL-2
wird in vorteilhafter Weise mit Liposomen formuliert.
-
Beispielhafte Impfstoff-Formulierungen
-
Impfstoffe
können
auch mit einem pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoff formuliert
werden. Solche Hilfsstoffe sind auf dem Gebiet gut bekannt, sollten
jedoch typischerweise physiologisch verträglich und im Hinblick auf die
Impfstoffeigenschaften der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen inert
sein oder verstärkend wirken.
Beispiele umfassen flüssige
Vehikel, wie sterile physiologische Kochsalzlösung. Ein Hilfsstoff kann während der
Formulierung eines liposomalen Impfstoffs jederzeit zugegeben werden,
oder er kann mit der fertigen Impfstoffzusammensetzung gemischt
werden.
-
Impfstoffe
können
für verschiedene
Verabreichungswege formuliert werden. Besonders bevorzugte Verabreichungswege
umfassen die intramuskuläre,
subkutane oder intradermale Injektion, die Verabreichung als Aerosol
oder oral oder die Verabreichung durch eine Kombination dieser Wege,
auf einmal oder in mehreren Dosierungseinheiten. Die Verabreichung
von Impfstoffen ist gut bekannt und ist letztendlich von der betreffenden
Formulierung und dem Urteil des behandelnden Arztes abhängig. Impfstofformulierungen
können
als eine Suspension gehalten werden oder sie können lyophilisiert und später hydratisiert
werden, um einen verwendbaren Impfstoff zu erzeugen.
-
Um
eine größere Spezifität bereitzustellen
und dadurch das Risiko toxischer oder anderer unerwünschter
Effekte während
der Verabreichung in vivo zu reduzieren, ist es vorteilhaft, die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
auf die Zellen zu richten, über
die sie ausgestaltungsgemäß wirken
sollen, nämlich
die Antigen-präsentierenden
Zellen. Dies kann in geeigneter Weise unter Verwendung konventioneller
Ausrichtungstechniken zum Richten eines Liposoms, welches ein im munogenes
Peptid enthält,
auf eine bestimmte Stelle innerhalb des Körpers bewerkstelligt werden.
Um auf Antigen-präsentierende
Zellen zu zielen, können beispielsweise
Mannose und der Fc-Teil von Antikörpern chemisch an ein antigenes
Peptid konjugiert werden, oder das Zielpeptid kann mit dem immunogenen
Lipopeptid rekombinant fusioniert werden. Weitere ähnliche Strategien
sind einem Arzt bekannt.
-
Beispielhafte Mengen von
Lipopeptiden und liposomalen Formulierungen
-
Das
Verhältnis
von antigenen Monolipopeptiden und Dilipopeptiden innerhalb eines
Liposoms kann so variiert werden, daß eine Immunantwort auf verschiedene
Intensitätsgrade
moduliert wird. Beispielsweise kann das Erhöhen der Menge an Dilipopeptid,
das in ein Liposom aufgenommen ist, relativ zu der Menge an Monolipopeptid
bewirken, daß die
resultierende Formulierung eine mehr humorale Antwort induziert.
Natürlich
sind aufgrund verschiedener Ausmaße der Antworten auf verschiedene
Antigene möglicherweise
unterschiedliche Verhältnisse
notwendig, um das gewünschte
Gleichgewicht von humoraler und zellulärer Antwort zu erzielen.
-
Beispielsweise
kann der Fachmann Liposome erzeugen, die aus einem Anteil kovalent
verknüpfter
immunogener Monolipopeptide und Dilipopeptide bestehen, wobei der
Prozentanteil des Monolipopeptids von mehr als etwa 0 bis zu weniger
als etwa 100% des Liposoms variiert. In ähnlicher Weise kann das Dilipopeptid in
der liposomalen Membran als ein Prozentanteil von mehr als etwa
0 bis zu weniger als etwa 100% vorliegen. Beispielsweise kann ein
Liposom, welches aus 75% Monolipopeptid und 25% Dilipopeptid besteht,
in hohem Maße
eine T1-Immunantwort mit etwas T2-Aktivität erzeugen. Die vorliegende
Erfindung liefert Verfahren zum Erzeugen eines Liposoms, welches
etwa 1 bis etwa 30% Monolipopeptid, etwa 30 bis etwa 50% Monolipopeptid
oder etwa 50 bis etwa 99% Monolipopeptid umfaßt. In ähnlicher Weise kann auch ein
Liposom erzeugt werden, welches etwa 1 bis etwa 30% Dilipopeptid,
etwa 30 bis etwa 50% Dilipopeptid oder etwa 50 bis etwa 99% Dilipopeptid
umfaßt.
Somit ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Erzeugung von Liposomen, die beispielsweise
Monolipopeptid : Dilipopeptid in Verhältnissen von beispielsweise
etwa 10% etwa 90%, etwa 30% : etwa 70%, etwa 50% : etwa 50%, etwa
70% : etwa 30%, etwa 90% : etwa 10% und etwa 99% : etwa 1 % enthalten. Die
Bestimmung der relativen Antigenität liegt innerhalb des Kenntnisbereichs
eines Durchschnittsfachmanns auf dem Gebiet der Immunologie.
-
Eine
wirksame Menge einer liposomalen Formulierung, die wenigstens ein
Monolipopeptid und wenigstens ein Dilipopeptid enthält, kann
an einen Patienten verabreicht werden, wobei das Monolipopeptid
und das Dilipopeptid entweder mit dem gleichen oder mit verschiedenen
liposomalen Vesikeln assoziiert sind. So kann eine einzige liposomale
Formulierung, die ein Verhältnis
oder Verhältnisse
eines Monolipopeptids und eines Dilipopeptids umfaßt, an einen
Patienten verabreicht werden, um eine gewünschte Immunantwort auszulösen; alternativ
können
Kombinationen von wenigstens zwei liposomalen Formulierungen, die
verschiedene Verhältnisse
eines Monolipopeptids und eines Dilipopeptids umfassen, an einen
Patienten verabreicht werden, um eine ähnliche oder eine andere Immunantwort
auszulösen.
-
"Behandeln" in seinen verschiedenen
grammatikalischen Formen in Bezug auf die vorliegende Erfindung
betrifft das Verhindern, Heilen, Umkehren, Abschwächen, Lindern,
Minimieren, Unterdrücken
oder Stoppen der nachteiligen Auswirkungen eines Erkrankungszustands,
eines Fortschreitens der Erkrankung, des die Krankheit verursachenden
Mittels oder eines anderen abnormalen Zustands.
-
Beispielhafte immunogene
Peptide
-
Jedes
peptidische Antigen oder Epitop kann lipidiert und in ein Liposom
aufgenommen werden, um Immunantworten in vivo zu induzieren oder
zu modulieren. Ein Lipid, zwei oder mehr als zwei Lipide können zu
jedem Teil eines Peptids hinzugefügt werden. Für den Fachmann
ist es offensichtlich, daß das
antigene Peptid auf Basis der Art der Erkrankung, an der das Individuum
leidet, ausgewählt
wird. Beispielsweise ist ein "MUC-1"-Antigen geeignet
für die
Herstellung von antigenspezifischen T-Zellen, die bei der Behandlung
von Adenokarzinom verwendet werden können. In ähnlicher Weise können auch
ein Tuberkulosepeptid oder ein Malariapeptid gemäß der vorliegenden Erfindung
lipidiert und dazu verwendet werden, eine zelluläre Immunität auszulösen, wie es gewünscht ist,
um die spezifischen Erkrankungen, mit denen die Peptide in Verbindung gebracht
werden, zu behandeln. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die
Verwendung von MUC-1, Tuberkulose- oder Malariapeptiden als liposomal
gebundene lipopeptidische Impfstoffe beschränkt.
-
Eine
Vielzahl immunogener Peptide kann lipidiert und in liposomale Membranen
aufgenommen werden, um eine Anzahl verschiedener immunogener spezifischer
Impfstoffe zu erzeugen. Hier wird beispielsweise die immunogene
Wirkung der Lipidierung auf ein von Mucin abgeleitetes Peptid beschrieben.
MUC I-Mucine sind makromolekulare Glycoproteine, die in allen Epithelzellen
gesunder Individuen exprimiert werden. Die Kernpeptidsequenz von
MUC I umfaßt
20 Aminosäurereste,
die sich in dem gesamten Protein 60- bis 120-mal wiederholen. Die
wiederholte Sequenz, GVTSAPDTRPAPGSTAPPAH,
weist fünf
potentielle Glycosylierungsstellen (fettgedrucktes S, Serin, und
T, Threonin) und ein immunogenes "DTR"-Epitop
(unterstrichen) auf.
-
Im
allgemeinen sind Kohlenhydrate mit einem oder mehreren der Serin-
oder Threoninreste als O-verknüpfte
Strukturen verknüpft,
und wenn alle fünf
Stellen glycosyliert sind, ist das Epitop verdeckt. In Krebszellen
wird die Glycosylierungsstufe jedoch vorzeitig beendet, so daß die resultierenden
Kohlehydrate verkürzt sind.
Folglich liegt das DTR-Epitop frei und die Kernpeptidsequenz und
das Kohlehydrat werden immunogen. So ist diese Peptidsequenz ein
Beispiel eines Epitops, welches im Kontext der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, um eine Immunantwort zu induzieren und zu
modulieren. Beispielsweise kann ein antigenes MUC I-Peptid der vorliegenden
Erfindung unter wenigstens 5 zusammenhängenden Aminosäureresten
der Sequenz SGVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGVSSL (SEQ
ID NO:1) ausgewählt und
lipidiert werden.
-
Die
Größe eines
immunogenen Peptids unterliegt auch Variationen. Lipidierte MUC-I-Peptidmoleküle mit einer
Größe im Bereich
von 16 (1882 Dalton) bis 40 (5050 Dalton) Aminosäuren lösen beispielsweise Immunantworten
aus, wie sie in der vorliegenden Erfindung beschrieben sind.
-
Solche
immunogenen Peptide sind jedoch nicht durch ihre Größe beschränkt und
können
ein Teil des gewünschten
Immunogens oder sogar das gesamte gewünschte Immunogen sein. Typischerweise
sind kleine Peptidantigene aufgrund der einfachen Herstellung und
der größeren Spezifität bevorzugt.
Somit sind SGVTSAPDTRPAPGSTA und STAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP kleinere
MUC I-Peptide, als sie gemäß der vorliegenden
Erfindung lipidiert werden können.
Dementsprechend umfassen die meisten Antigene, wenn sie nicht multimer
sind (d.h. mehrere Kopien des gleichen Epitops enthalten), von etwa
9 bis etwa 100 Aminosäuren.
Spezieller können
Antigene mit einer Größe von etwa
9 bis etwa 20, von etwa 20 bis etwa 40, von etwa 40 bis etwa 60,
von etwa 60 bis etwa 80 und von etwa 80 bis etwa 100 Aminosäuren lipidiert
und in Liposome aufgenommen werden, wie es beschrieben ist. Fragmente
von Proteinantigenen können
durch rekombinante DNA-Techniken
hergestellt und getestet werden, um bestimmte Epitope zu identifizieren.
Vorzugsweise werden kleine Peptide durch Syntheseverfahren in vitro
hergestellt und getestet. So kann jede Antigensequenz vollständig oder
teilweise in lipidierter Form verwendet werden. "Vollständig" oder "teilweise" bedeutet, daß entweder das gesamte antigene
Peptid oder irgendein kleineres, von dem größeren abgeleitetes Peptid lipidiert
werden kann. Ein "kleineres
Peptid" kann ein
Fragment eines größeren Peptidantigens
sein, oder es kann rekombinant oder chemisch synthetisiert werden.
-
Weitere
veranschaulichende Beispiele von Peptiden, die synthetisiert, lipidiert
und in liposomal hergestellten Impfstoffen verwendet werden können, umfassen
an Tuberkulose, Hepatitis B, Malaria und Krebserkrankungen beteiligte
Peptide, sind jedoch nicht hierauf beschränkt.
-
Das
Tuberkulosepeptid DQVHFQPLPPAWKLSDALIK (SEQ ID NO:2), welches ursprünglich aus
einem 38 kDa großen
sekretorischen Protein von Mycobacterium tuberculosis stammt, kann
mit einem oder zwei Lipiden hergestellt und in liposomale Formulierungen
formuliert werden, wie es oben beschrieben ist.
-
In ähnlicher
Weise wird ein Hepatitis B-Antigenpeptid durch die Aminosäuresequenz
IRTPPAYRPPNAPILK (SEQ ID NO:3) repräsentiert. Gleichermaßen kann
auch das Malariapeptid VTHESYQELVKKLEALEDAVK (SEQ ID NO:4) in einen
liposomalen Impfstoff formuliert werden.
-
Eine
Aminosäure,
wie Threonin, Serin, Lysin, Arginin oder Cystein, die in der natürlichen
Sequenz eines antigenen Peptids vorkommt, kann eine geeignete Stelle
sein, mit der ein Lipid verknüpft
werden kann. Alternativ kann irgendeine dieser Aminosäuren zu
jedem Ende oder innerhalb einer Peptidsequenz hinzugefügt werden,
um die Verknüpfung
eines Lipidrests zu vereinfachen. So kann ein Antigenpeptid so ausgestaltet werden,
daß es
zwei Lysinreste an seinem Carboxylterminus enthält, um die Verknüpfung zweier
Lipide zu vereinfachen. Mit "ausgestaltet" zieht die vorliegende
Erfindung die Verwendung konventioneller Peptidsyntheseverfahren
in Betracht, um eine oder mehrere zusätzliche Aminosäuren in
eine Peptidsequenz einzubringen. Es können jedoch auch rekombinante
Verfahren verwendet werden, um Polynukleotide auszugestalten, die
die gewünschte
Aminosäuresequenz
codieren. Somit zieht die vorliegende Erfindung die chemische und
die rekombinante Synthese von antigenen Peptiden, die für eine Lipidierung
empfänglich
sind, in Erwägung.
-
Die
untenstehenden Beispiele sollen die Erfindung veranschaulichen und
nicht beschränken.
Obwohl sie für
diejenigen, die verwendet werden können, typisch sind, können auch
andere Verfahren verwendet werden, wie sie Fachleuten auf dem Gebiet
bekannt sind.
-
BEISPIEL 1
-
Der
Zweck dieses Beispiels bestand darin, die Antwort der T-Zell-Proliferation
und die Mengen der Anti-MUC-1-Antikörper in Reaktion auf die Verabreichung
eines liposomalen MUC-1-Antigen-Impfstoffs
zu bestimmen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER VERWENDETEN VERFAHREN
-
(i) Immunisierung
-
MUC1-basierende
liposomale Impfstoffe ("liposomale
BLP25-Impfstoffe")
wurden in einer Dosis von 100 μg
(250 μl)
in zweiwöchigen
Intervallen zwei-, drei- oder viermal subkutan in die rechte und
die linke Leistengegend (125 μl
für jede
Stelle) injiziert.
-
(ii) T-Zell-Proliferationstest
-
Neun
Tage nach der letzten Immunisierung mit liposomalem BLP25-Impfstoff
wurden alle Mäuse
getötet,
und die Lymphknoten wurden chirurgisch entfernt. Mit Nylonwolle
gereinigte T-Zellen aus den Lymphknoten wurden dann mit Antigen-präsentierenden
Zellen (APCs), die aus der Milz unveränderter Mäuse des gleichen Stamms erhalten
wurden, kultiviert und mit Mitomycin C behandelt. Diese gemischten
Kulturen wurden für
vier Tage mit von MUC1 abgeleitetem synthetischem Lipopeptid (BP1-148)
und Kontrollpeptid (BP1-72) gepulst. Nach dem vierten Tag wurden
einige Überstände für den IFN-g-Test
gesammelt, und dann wurden die Kulturen mit einem frischen Medium,
welches ein mit Tritium markiertes Thymidin enthielt, gepulst. Nach
weiteren 18-20 Stunden wurde die Aufnahmemenge von in die DNA aufgenommenem
Tritium in einem Flüssigszintillationszähler gezählt.
-
(iii) IFN-Gamma-Test
-
Die
Menge an IFN-γ in
den gesammelten Überständen wurden
durch einen spezifischen ELISA unter Verwendung einer Sandwich-Technik
bestimmt. Kurz gefaßt
wurden 96-Well-Maxisorp-Platten
mit flachem Boden (Nuno, Dänemark)
mit 50 μl
monoklonalem Einfang-Antikörper
R4.6A2 (Biomira, Charge # IM98A20A) für 35 Min, bei 37°C, 5% CO2, beschichtet. Die Platten wurden dann gewaschen
und für
45 Minuten mit Testproben und mit einer Positivstandard-Zytokinprobe
(Pharmingen, Charge # M031554) inkubiert.
-
Nach
zweimaligem Waschen wurde der zweite biotinylierte Antikörper zugegeben:
XMG1.2 (Biomira Charge # BG98G02B). Nach dem Waschen wurde mit Peroxidase
konjugiertes Streptavidin (Jackson ImmunoResearch, Charge # 42350)
zugegeben und erneut für
30 Minuten inkubiert. Nach fünfmaligem
Waschen wurden 100 μl
HRPO-Substratlösung:
1 μl 30%
H2O2, verdünnt in 10
ml 1 mg/ml ABTS (Aldrich, Charge # 01328ES), gepuffert mit Zitronensäure und
Na2HPO4·7 H2O, unmittelbar vor der Verwendung hergestellt
und zu jedem Well zugegeben. Die optimale Dichte wurde mit einem
Thermomax ELISA-Lesegerät
bei einer Wellenlänge
von 405 nm im kinetischen Modus für 10 Minuten gemessen. Die
Mengen an Zytokin in der Testprobe wurden durch Vergleich mit Referenzstandards
bestimmt.
-
(iv) Anti-MUC1-Antikörper-Mengen
-
96-Well-Mlkrotiterplatten
wurden mit BP1-151HSA-Konjugat (24 Aminosäuren großes MUC1-Peptid, konjugiert
an HSA) oder mit Blend C (Blend C ist ein natürliches menschliches MUC1-Mucin,
welches aus Eierstockkrebs-Aszites gereinigt wurde) beschichtet.
Reihenverdünnungen
von Serum wurden auf den mit Antigen beschichteten Platten bei Raumtemperatur
für 1 h
inkubiert, woraufhin die Wells gründlich gewaschen wurden. Mit
Peroxidase markierter IgG-spezifischer Ziege-Anti-Maus-Antikörper wurde
zugegeben und bei Raumtemperatur für 1 h inkubiert. Jede Platte
wurde dann gewaschen, und ABTS-Substrat wurde zugegeben. Nach 15
Min, wurde die Absorption bei 405 nm mit einem ELISA-Lesegerät gemessen.
-
BEISPIEL 2
-
MONO- UND DILIPIDIERTE
ANTIGENE MUC I-PEPTIDE
-
Der
Zweck dieses Beispiels bestand darin, zu zeigen, daß ein liposomal
gebundenes MUC I-Peptid mit
zwei Lipidketten die Produktion von Anti-MUC I-Antikörpern in
immunisierten Mäusen
im Vergleich zu einem MUC I-Peptid mit einem Lipid drastisch steigert.
-
MUC
I-Peptide wurden chemisch so synthetisiert, daß sie ein oder zwei Lipide
enthielten. "BP1-217" enthält zwei
Liposerinreste, die an den Carboxyterminus der Kernpeptidsequenz
angehängt
sind, und "BP1-228" enthält nur ein
Liposerin, das an den Carboxyterminus angehängt ist. Das Monolipopeptid
und das Dilipopeptid wurden separat in Liposome aufgenommen, und
die resultierenden liposomalen Formulierungen wurden als Impfstoffe
beurteilt.
- BP1-217: GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)S(Myristyl)L
- BP1-228: GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)L
-
Nach
wenigstens zwei subkutanen Immunisierungen von C57BI/6-Mäusen mit
dem liposomalen Dilipopeptidimpfstoff induzierte BP1-217 die humorale
T2-Antwort und produzierte sehr große Mengen an Anti-MUC I-Immunglobulin
G (IgG). Im Gegensatz dazu wurde in Mäusen, die zweimal mit dem Monolipopeptid, BP1-228,
immunisiert worden waren, eine zelluläre Antwort mit sehr geringen
Mengen an IgG ausgelöst.
Beispielsweise erzeugte BP1-217 Anti-MUC I-IgG-Titer im Bereich
von 1/72.000 bis 1/218.700 auf einer festen Phase von BP1-151 HSA
und 1/100 bis 1/2700 Titer auf einer festen Phase von Blend C, wohingegen
BP1-228 nur geringe Titer von IgG-Antikörpern auf fester Phase von
BP1-151 HSA produzierte und auf der festen Phase von Blend C keine
Antikörper
detektiert wurden. Siehe Tabelle 1 unten.
-
BP1-228
oder BLP-25 als Monolipopeptide produzierten sehr geringe Mengen
an Antikörpern
oder überhaupt
keine Antikörper
im Vergleich zu irgendeinem MUC1-Peptid mit zwei Lipidketten. Alle
getesteten Formulierungen sind liposomal und enthalten Lipid A als
Adjuvans.
-
Irgendeine
Menge im Bereich von 40-100 μg
an MUC1-Lipopeptid pro Immunisierung kann verwendet werden, obwohl
die vorliegende Erfindung nicht auf diese Mengen beschränkt ist,
die auch entsprechend dem spezifischen verwendeten Peptid variieren
können.
5 μg MUC1-Peptid
in Liposomen löste
eine starke T1-Immunantwort, jedoch keine Antikörperproduktion aus. In klinischen
Versuchen wurde herausgefunden, daß eine Dosis von 1000 μg BLP25,
die Patienten injiziert wurde, beim Auslösen einer spezifischen T-Zell-Proliferation sehr
effektiv war.
-
Es
wird auch gezeigt, daß eher
quantitative als qualitative Unterschiede zwischen Lipidketten bei
der Auslösung
von T1- oder T2-Antworten von Bedeutung sind. Das heißt, eine
humorale Immunantwort kann ausgelöst werden, ganz gleich welche
Art von Lipidkette an das Peptid angehängt ist. Beispielsweise wurde
auch gezeigt, daß ein
MUC I-Peptid, "BP1-132", bei dem zwei lipophile
Aminosäurereste
von Palmitoyl-Lysin an zwei benachbarte Lysinreste angehängt sind,
humorale Immunität
induziert. Siehe Tabelle 2.
- BP1-132: TAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPPK(Palmitat)K(Palmitat)G
-
Mäuse, die
zweimal mit liposomalen Formulierungen, die BP1-132 enthielten,
immunisiert worden waren, riefen die Produktion von Anti-MUC I-Antikörpern mit
Titern (IgG 1/218.700 und IgM 1/8100 bis 1/72.900) ähnlich denjenigen,
wie sie für
BP1-217 aufgezeichnet wurden, hervor. Tabelle
1: Protokoll I346 Zusammenfassung der Daten zu IgG-Antikörper-Titer
- C57BI/6-Mäuse wurden zweimal mit liposomaler
Formulierung immunisiert:
BLP16 Dilipo, enthaltend MUC1-basierendes
Lipopeptid (BP1-217) und Lipid A, oder
BLP16 Monolipo, enthaltend
MUC1-basierendes Lipopeptid (BP1-228) und Lipid A,
oder BLP25,
enthaltend MUC1-basierendes Lipopeptid (BP1-148) und Lipid A
- BP1-217 GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)S(Myristyl)L
- BP1-228 GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)L
- BP1-148 STAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP-Lys(Palmitoyl)
-
Zwei
Immunisierungen mit Dilipo-MUC I-Peptidliposomen stimulierten am
meisten die humorale T2-Immunantwort, obwohl eine gewisse Aktivität des zellulären Immunsystems
verbleibt, wie es durch T-Zell-Proliferation und IFN-γ-Produktion
zu erkennen ist. Nichtsdestotrotz zeigt die Erfindung, daß die liposomale
Verabreichung eines MUC I-Peptids mit zwei angehängten Lipidketten (z.B. entweder
Palmitoyl-Lysin- oder Myristyl-Serin-Lipidketten) eine drastische
Steigerung der Antikörperproduktion
und der Stimulation des humoralen Immunsystems liefert.
-
Dieses
Ergebnis wurde zuvor in keinem Säugermodell
beobachtet. Tabelle
2: Protokoll I350B (2 × Immunisierung
Daten zu IgM- und IgG-Antikörper-Titer
- C57BI/6-Mäuse wurden zweimal mit liposomaler
Formulierung immunisiert:
BLP24-Dilipo, enthaltend MUC1-basierendes
Lipopeptid (BP1-132) und Lipid A
BLP25, enthaltend MUC1-basierendes
Lipopeptid (BP1-148) und Lipid A
BP1-132 TAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPPK(Palmitoyl)K(Palmitoyl)L
-
Um
das beobachtete Phänomen
weiter zu charakterisieren, wurden transgene MUC I-Mäuse mit
MUC I-basierenden liposomalen Formulierungen, die Mono- oder Dilipopeptide
enthielten, immunisiert. Wie es in Tabelle 3 gezeigt ist, wurde
bei Immunisierung mit dem Dilipopeptid (BP1-217) erneut eine starke
IgG-Antikörperantwort
beobachtet, jedoch erst nach vier Immunisierungen. Dies zeigt, daß transgene
C57BI/6-MUC I-Mäuse,
die für
MUC I-Antigen tolerogen sind, mehr Immunisierungen benötigen als
normale C57BI/6-Mäuse, um
diese Toleranz zu durchbrechen und hohe Niveaus an Anti-MUC I-IgG
zu induzieren. Mäuse,
die nur mit dem Monolipopeptid immunisiert worden waren (z.B. BP1-228),
zeigten jedoch sehr geringe Titer von IgG.
-
Somit
stimuliert die Verabreichung einer liposomalen Formulierung, die
Monolipo-MUC I-Peptid
enthält,
eine zelluläre
Antwort. Die Immunisierung mit einer liposomalen Formulierung, die
Dilipo-MUC I-Peptid enthält,
induziert eine humorale Antwort. Die Erzeugung eines Liposoms, welches
Monolipo-MUC I und Dilipo-MUC I enthält, löst bei Immunisierung sowohl
zelluläre
als auch humorale Antworten aus. Somit kann die Modulation der Immunantwort
durch selektives Verabreichen einer bestimmten liposomalen Formulierung
in einer bestimmten Reihenfolge erzielt werden. Tabelle
3: Protokoll I347C – Daten
zum IgG-Antikörper-Titer
von transgenen MUC1-Mäusen
(4 Immunisierungen)
- Transgene C57BI/6-MUC1-Mäuse wurden
viermal mit liposomaler Formulierung immunisiert:
BLP16-Dilipo,
enthaltend MUC1-basierendes Lipopeptid (BP1-217) und Lipid A, oder
BLP16-Monolipo,
enthaltend MUC1-basierendes Lipopeptid (BP1-228) und Lipid A,
oder
BLP25, enthaltend MUC1-basierendes Lipopeptid (BP1-148) und Lipid
A
- BP1-217 GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)S(Myristyl)L
- BP1-228 GVTSAPDTRPAPGSTAS(Myristyl)L
- BP1-148 STAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP-Lys(Palmitoyl)
-
BEISPIEL 3
-
MONO- UND DILIPIDIERTE
TUBERKULOSEPEPTIDE
-
Wie
es für
MUC I-Monolipo- und Dilipopeptide beobachtet wurde, steigerte die
Immunisierung mit Dilipo-Tuberkulosepeptid die Antikörperproduktion
drastisch. Siehe Tabelle 4. Tabelle
4: Immunantworten in C57BI/6-Mäusen,
die zweimal mit Tuberkulose-Lipopeptidbasierenden liposomalen Impfstoffen
immunisiert wurden
- * TB-Dilipopeptid DQVHFQPLPPAWKLSDALIK
wurde als Festphase im ELISA-Test verwendet
-
Zwei
Immunisierungen mit Dilipo-Tuberkulosepeptid steigerten die Menge
der IgG-Titer im Vergleich zu den Titern, die nach Immunisierung
mit Monolipo-Tuberkulosepeptid induziert wurden, drastisch. Die
Ergebnisse zeigen, daß das
Vorhandensein zweier Lipide den Titer, der einer humoralen Antwort
entspricht, fast um das 10-fache steigert.
-
[LEDIGLICH ZU INFORMATIONSZWECKEN]
-
MONO- UND DILIPIDIERTE
HEPATITIS B-PEPTIDE
-
Tabelle
5: Protokoll I368B Immunantworten in Mäusen, die zweimal mit liposomalem
Hepatitis B-Mono- oder -Dilipopeptid-Impfstoff immunisiert wurden
-
- * Hepatitis B-Dilipopeptid IRTPPAYRPPNAPILK(Palmitat)K(Palmitat)G
wurde als Festphase im ELISA-Test verwendet
-
Zwei
Immunisierungen mit Dilipo-Hepatitis B-Peptid steigerten die Menge
der IgG-Titer im Vergleich zu den Titern, die nach den Immunisierungen
mit Monolipo-Hepatitis B-Peptid induziert wurden, drastisch. In ähnlicher
Weise ist die Menge der IgM-Antikörper größer, nachdem die Dilipopeptid
enthaltende liposomale Formulierung für das Immunisierungsverfahren
verwendet wurde.
-
BEISPIEL 5
-
MONO- UND
DILIPIDIERTE MALARIAPEPTIDE
-
Tabelle
6: Protokoll I368B Immunantworten in Mäusen, die zweimal mit liposomalem,
Mono- oder Dilipopeptid enthaltendem
Malaria-Impfstoff immunisiert wurden
-
- * Malaria-Dilipopeptid VTHESYQELVKKLEALEDAVK(Palmitat)K(Palmitat)G
wurde als Festphase im ELISA-Test verwendet
-
Zwei
Immunisierungen mit Dilipo-Malariapeptid steigerten die Mengen sowohl
des IgG- als auch des IgM-Titers im Vergleich zu den Titern, die
nach Immunisierungen mit Monolipo-Malariapeptid induziert wurden. In diesem
Fall induzierte der Malaria-Impfstoff mit Dilipopeptid im Vergleich
zu dem Impfstoff mit Monolipopeptid eine stärkere Zellproliferation und
größere Mengen
an IFN-γ.
Dies zeigt, daß die
Intensität
einer Immunantwort, d.h. die zelluläre Immunantwort, durch Variieren
der Anzahl von an das Antigen angehängten Lipiden moduliert werden
kann.
-
BEISPIEL 6
-
VARIIEREN DES VERHÄLTNISSES
VON MONO- UND DILIPOPEPTIDEN IN EINEM LIPOSOM
-
Durch
Aufnahme verschiedener Verhältnisse
von Mono- und Dilipopeptiden in Liposome ist es möglich, das
Niveau und die Intensität
von humoralen Antworten zu modulieren. Tabelle 7 faßt die IgM-Titer
in C57BI/6-Mäusen
nach zwei Immunisierungen mit verschiedenen liposomalen Konstrukten
zusammen. Wie erwartet, produzierten Mäuse, die mit BLP25-Monolipopeptid
oder Kochsalzlösung
immunisiert worden waren (Gruppen 5 und 6), keine detektierbaren
IgM-Titer. Alle liposomalen Formulierungen erzeugten jedoch eine vergleichbare
zelluläre
Immunantwort (Daten nicht gezeigt).
-
Das
Gemisch aus Mono- bzw. Dilipopeptiden im Verhältnis 3:1 verbesserte die Antikörpertiter
nicht signifikant (Gruppe 1), es kam jedoch zu einer Zunahme der
Antikörpertiter
im Vergleich zu Gruppe 1, wenn Mono- und Dilipopeptide in einem
Verhältnis
von 1:1 in Liposome aufgenommen wurden. Die stärkste Antikörperantwort wurde in den Mäusen beobachtet,
die mit einer liposomalen Formulierung inkubiert worden waren, welche
MUC1-Mono- und -Dilipopeptide im Verhältnis von 1:3 enthielt (Gruppe
3).
-
Durch
Aufnahme von Mono- und Dilipopeptiden in verschiedenen Verhältnissen
in Liposome ist es daher möglich,
das Niveau der humoralen Antworten zu modulieren.
-
Tabelle
7: Protokoll 1399B (2 × Immunisierung)
Daten zu IgM-Antikörpertiter
-
[NUR ZUR HINTERGRUNDINFORMATION]
-
AUSWIRKUNG DER POSITION
DER LIPIDKETTE IN MUC1-LIPOPEPTID AUF DIE HUMORALE IMMUNANTWORT
-
Die
Demonstration einer starken Antikörperantwort nach Immunisierung
von Mäusen
mit MUC1-Lipopeptid mit zwei am Carboxyterminus angehängten Liposerinresten
wirft die Frage auf, ob diese starke Antikörperantwort aufrechterhalten
werden kann, wenn die Position oder die Anzahl der Liposerinreste
verändert
wird.
-
Um
diese Frage zu beantworten, wurden mehrere MUC1-Lipopeptidkonstrukte
mit verschiedenen Plazierungen der Liposerinreste synthetisiert.
Die in Tabelle 8 aufgelisteten Daten zeigen, daß nur Formulierung #5 mit drei
Liposerinresten am Carboxyterminus eine starke Anti-MUC1-IgG-Antwort erzeugen
konnte. Die Insertion eines drei Serine großen Abstandshalters zwischen
den beiden Lipidketten (Formulierung #4) führte zu einer Abnahme des Niveaus
der Antikörperantworten.
-
In ähnlicher
Weise zeigte Formulierung #2, bei der nur eine Lipidkette in der
Mitte des MUC1-Peptids eingefügt
wurde, einige niedrige Antikörpertiter,
doch waren diese Titer viel höher,
wenn zwei Liposerinreste in die Mittelposition des MUC1-Moleküls eingesetzt
wurden (Formulierung #1). Einige niedrige Antikörpertiter wurden beobachtet,
wenn die Liposerinreste in extremen Positionen angeordnet wurden:
einer am Carboxyterminus und einer am Aminoterminus (Formulierung
#2).
-
Die
stärksten
Antikörperantworten
konnten erzeugt werden, wenn zwei oder drei Liposerinreste am Carboxyterminus
angeordnet wurden. Die Veränderung
der Position der Liposerinreste erhält noch immer einige Antikörpertiter
aufrecht, die höher
sind als der von BLP25 oder Kochsalzlösung (Gruppen 6 und 7), jedoch bedeutend
niedriger im Vergleich zur Anordnung am Carboxyterminus. TABELLE
8: PROTOKOLL 1405 DATEN ZU IgG-ANTIKÖRPERTITER
- [BP1-265: TSAPDTRPAPGSTAPPAHGVTSAPDTRPAPGSTAPPAHGVS(Lipo)S(Lipo)L]
- [BP1-271: TSAPDTRPAPGSS(Lipo)S(Lipo)STSAPDTRPAPGS]
- [BP1-272: TSAPDTRPAPGSS(Lipo)STSAPDTRPAPGS]
- [BP1-273: S(Lipo)GVTSAPDTRPAPGSAS(Lipo)L]
- [BP1-274: GVTSAPDTRPAPGSTAS(Lipo)SSSS(Lipo)L]
- (BP1-275: GVTSAPDTRPAPGSTAS(Lipo)S(Lipo)S(Lipo)L]
- [BP1-148: STAPDAHGVTSAPDTRPAPGSTAPP-Lys(Palmitoyl)]