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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweisen der
für übertragbare
subakute spongiforme Enzephalopathien verantwortlichen pathogenen
Formen des Prions.
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Das
native oder normale, mit PrP oder PrPc für zelluläres Prionen-Protein
bezeichnete Protein ist ein in den lymphoiden und neuronalen Zellen
von Säugetieren
weit exprimiertes Glykoprotein.
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Konformationale Änderungen
des Prpc führen zum Auftreten und zur
Verbreitung des pathogenen Proteins PrPsc' das gegen die Proteinase
K resistent ist. Dieses pathogene Protein kann gleichermaßen als
PrPsc oder PrPres bezeichnet
werden. Die Anhäufung
von PrPsc in den Organen von Tieren ist
die Ursache zahlreicher Krankheiten und insbesondere der Traberkrankheit
der Kleinwiederkäuer,
der chronischen zehrenden Krankheit (oder Chronic Wasting Disease 'CWD') beim Elch und der
Antilope, der bovinen spongiformen Enzephalopatie (BSE) und der
Creutzfeld-Jakob-Krankheit (CJK) beim Menschen.
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Das
späte Auftreten
nach einer Inkubationszeit von 2 bis 6 Jahren und die langsame Entwicklung
der Symptome beim mit BSE infizierten Vieh hat die Entwicklung von
epidemiologischen Modellen beträchtlich
verlangsamt. BSE ist durch Aufnahme auf den Menschen übertragbar
und hat zum Auftreten einer neuen Form der Creutzfeld-Jakob-Krankheit
(CJKv) geführt.
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Der
Nachweis des pathogenen Proteins Prpsc ist
bei gesunden infizierten Tieren vor der Entwicklung der Krankheit
und vor allem im Blut und im Urin bei kranken Tieren schwierig.
Es steht inzwischen fest, dass das bei zur menschlichen Ernährung bestimmten
Tieren vorhandene Prpsc bei der Aufnahme
der infizierten Gewebe auf den Menschen übertragen wird. Ein wichtiges
Ziel für
die Volksgesundheit ist daher die Vermeidung dieser Übertragung
durch den Nachweis des Prpsc:
- – bei
den zum menschlichen Verzehr bestimmten Tieren, um diese aus der
Nahrungskette zu entfernen,
- – bei
zur Transfusion beim Menschen bestimmten Blutspenden und Blutderivaten.
Wie nämlich
ein Vorhandensein von pathogenem Protein PrPsc im Blut und den Lymphflüssigkeiten
noch lange vor dem Erreichen des Gehirns und damit vor der Möglichkeit,
neurologische, die klinische ausgebrochene Krankheit mit Prionen
anzeigende Zeichen festzustellen aufzeigt, ist die Physiopathologie
beim Menschen kaum bekannt, und da nicht wie beim Schaf experimentelle
Infektionen realisiert werden können,
erlaubt das Fehlen von Tests zum Nachweisen im Blut oder anderen
Körperflüssigkeiten
nicht die Studie und damit die Verhinderung einer Übertragung
von Mensch zu Mensch zu Blutspenden oder die Behandlung von infizierten
Personen, bevor die zerebralen Schäden eingetreten sind; und
- – in
den Tierherden vor dem neurologischen Stadium, was somit die frühzeitige
Eliminierung der Tiere vor ihrem Eintreffen auf dem Schlachthof
erlaubt.
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Der
Nachweis des Vorhandenseins von PrPsc in
biologischen Proben oder bei Tieren wird damit extrem wichtig, und
mehrere For schungsteams entwickeln Verfahren zum immunologischen
Nachweis (WO02/086511). Darüber
hinaus sind Methoden zum Komplexieren von Peptiden, Molekülpeptiden
oder Inhibitoren mit Prpsc zur Behandlung
von KJKv Gegenstand aktiver Forschungen. Allerdings stoßen die
Methoden des Standes der Technik ohne Unterlass auf die Schwierigkeit,
das Prpsc auf zuverlässige Weise zu identifizieren,
wenn es sich in geringer Menge in einer biologischen Probe befindet,
und insbesondere in Körperflüssigkeiten.
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist daher ein den Nachweis des Proteins
PrP und insbesondere des Prpsc in Verdünnungen
zu erlauben, bei denen es mit den derzeitig verwendeten Methoden
nicht mehr feststellbar ist, wobei diese Feststellung bei den von
den Erfindern gestesteten 119 Proben eine Zuverlässigkeit von 100 % hat. Das
erfindungsgemäße Verfahren
erlaubt vorteilhaft die Verstärkung
des Nachweises von Prpsc um einen Faktor
4.
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Genauer
gesagt ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum
Nachweis von PrP und insbesondere von Prpsc,
dadurch gekennzeichnet, dass man zu einer biologischen Probe, die
PrP enthalten könnte,
als Adjuvans einen makrozyklischen Liganden (AML) hinzufügt, der
an einen Träger
gebunden sein kann, man die daraus resultierende Suspension mit
einem Anti-PrP Antikörper
reagieren lässt
und das Vorhandensein von PrP nachweist.
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Die
Bindung des makrozyklischen Liganden an den Träger kann auf dem Fachmann bekannte
Weise umgesetzt werden, wie z. B. Adsorption oder kovalente Bindung,
wobei die kovalente Bindung oder auch als Bindung durch Aufpfropfen
bezeichnet, bevorzugt wird.
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Wenn
man Prpsc nachweisen möchte, kann die vorliegende
Erfindung ebenfalls eine zusätzliche
Behandlungsphase der Probe mit der Proteinase K vor oder nach dem
Kontakt mit dem AML umfassen.
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Das
Vorhandensein von PrP kann durch den Nachweis der Antiköper-Reaktion
Anti-PrP/PrP, und zwar durch jedes dem Fachmann bekannte Mittel
und insbesondere durch Sandwich-Methoden, wie z. B. ELISA, Immunoblotting,
Immuno-Mikro-Cantilever-Nachweise, Massenspektrometrie oder durch
optische und spektroskopische Analysen umgesetzt werden. Die Identifikation
des Komplexes AML-PrP erfolgt mittels profilometrischer Rastertechniken,
wie z. B. Raster-Reflexionsmikroskopie im nahen Bereich oder konfokale
Rastermikroskopie.
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Gemäß einem
bevorzugten Realisierungsmodus der Erfindung stammt die biologische
Probe von einem Tier, aber auch von einem Menschen. Diese Probe
stammt bevorzugt aus dem Gehirn, dem Gewebe des Zentralnervensystems
oder Organen, und insbesondere der Milz oder dem Darm. Gemäß einem
bevorzugten Realisierungsmodus der Erfindung ist diese Probe eine
Körperflüssigkeit,
insbesondere die zerebrospinale Flüssigkeit oder das Serum.
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Unter
makrozyklischem Liganden wird eine Komponente verstanden, die in
der Lage ist, sich an PrP zu binden, und insbesondere an PrPsc,
und die aus einer Folge von einen Makrozyklus bildenden Zyklen gebildet
wird. Die makrozyklischen Liganden sind dem Fachmann bekannt. Als
nicht einschränkende
Beispiele können
Zyklophane, Metazyklophane, Zyklodextrine, Zyklo(Tetra-chromotropische
Säuren)
Sphäranden
und Zyklo[n]Veratrylene genannt werden.
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Der
als Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand ist vorteilhaft in
der Lage, sich an andereinandergrenzenden oder räumlich nahe beieinander liegenden
Stellen im Bereich der Bindungsstellen mit einem Antikörper zu
verbinden und hat die Wirkung, die Bindung an den Antikörper-PrPsc zu verstärken.
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Der
als Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand wird vorteilhaft aus
der Familie der Metazyklophane ausgewählt. Unter den Metazyklophanen
sind die funktionalisierten Pa ra-Sulfonat-Calixarene auf der phenolischen
Seite besonders vorteilhaft. Diese Komponenten können gemäß der von Da Silva et al.,
J. Supramol. Chem 1, (2001), 135-138 beschriebenen Methode erhalten
werden.
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Der
als Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand hat die nachstehende
allgemeine Formel,
in der
R
1 ein
Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, eine Gruppe OR oder eine Gruppe
OCOR ist und R der Definition unten entspricht,
R
2 ein
Wasserstoffatom, eine Gruppe R, COR, Pol, CH
2Pol
ist, in der Pol eine Phosphat-, Sulfat-, Amin- Ammonium-, Carbonsäure-Gruppe
ist und R der Definition unten entspricht,
R
3 ein
Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, eine Gruppe OR oder OCOR ist
und R der Definition unten entspricht,
R
4 ein
Wasserstoffatom, eine Hydroxylgruppe, eine Gruppe OR, OCH
2R oder OCOR ist, in der R der Definition unten
entspricht, Y ein Kohlenstoff-, Stickstoff- oder Schwefelatom ist
R
5 und R
6, können jeweils
einzeln betrachtet fehlen oder ein Wasserstoffatom, eine CH
2-Gruppe oder R gemäß der Definition unten sein,
oder
R
5 und R
6 bilden
zusammen ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
X ist eine CH
2 Gruppe oder ein Sauerstoff- oder Schwefelatom,
m
ist eine ganze Zahl gleich 0 oder 1,
R ist ein Wasserstoffatom
oder eine gesättigte
oder ungesättigte,
verzweigte oder unverzweigte, zyklische oder nicht zyklische Kohlenwasserstoffkette,
die durch eine Halogengruppe ersetzt oder nicht ersetzt sein und
Polfunktionen haben kann, n ist eine ganze Zahl zwischen 3 und 15,
die
Substituenten R
1 bis R
5,
R, X, Y und die ganze Zahl m können
je nach Muster unterschiedlicher Art sein.
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Somit
stellen sch die Verbindungen der Formel (I) in Form einer Folge
von n Mustern dar, gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines
benzenhaltigen Zyklus, und die Substituenten dieses Zyklus können unter der
Einschränkung
ihrer obigen Definitionen von einem Muster zum anderen unterschiedlich
sein.
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Die
makrozyklischen Liganden können
gemäß den dem
Fachmann bekannten Techniken zubereitet werden, z. B. gemäß der Beschreibung
in Comprehensive Supramolecular Chemistry, Pergamon, Oxford, 1996.
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Die
kohlenwasserstoffhaltige, gesättigten
oder ungesättigten,
verzweigten oder nicht verzweigten, zyklischen oder nicht zyklischen
durch eine Halogengruppe substituierte oder nicht substituierte
und Polfunktionen und Nicht-Polfunktionen tragenden Ketten sind
dem Fachmann durchaus bekannt. Beispielhaft können Alkyle, Alkene, Aryle
und gesättigte
Zyklen genannt werden, wie z. B. Zyklohexan. Ein Beispiel einer
nicht polaren Gruppe ist CF3 und Beispiele
für polare
Gruppen sind Pol-Substituenten gemäß vorheriger Definition.
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Gemäß einem
besonderen Realisierungsmodus der Erfindung entspricht der als Adjuvans
verwendete makrozyklische Ligand der obigen allgemeinen Formel (I)
und ganz besonders der nachstehenden allgemeinen Formel (Ia)
in der
jede R
2-Gruppe einzeln betrachtet eine Sulfat-
oder eine Phosphatgruppe ist, R
7 eine Gruppe
(CH
2)
r-Z ist, in der
Z eine Gruppe COOEt, COOH, CN oder NH
2 ist,
r
eine ganze Zahl zwischen 1 und 20 ist,
p eine ganze Zahl zwischen
1 und 10 ist,
n eine ganze Zahl zwischen 2 und 10 ist.
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Gemäß einem
bevorzugten Realisierungsmodus der Erfindung ist der als Adjuvans
verwendete makrozyklische Ligand das Calix[4]Aren-P-Sulfonat, das
Calix[6]Aren-P-Sulfonat, das Calix[8]Aren-P-Sulfonat oder eines
ihrer Derivate.
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Gemäß einem
zweiten Realisierungsmodus der Erfindung entspricht der als Adjuvans
verwendete makrozyklische Ligand der obigen allgemeinen Formel (I)
und ganz besonders der nachstehenden allgemeinen Formel (Ib)
in der n eine ganze Zahl
zwischen 4 und 8 ist,
jede R
2-Gruppe
einzeln betrachtet eine Sulfat- oder Phosphatgruppe ist, R
8 eine Gruppe (CH
2)
t-(CO)
s-(NH
2) oder eine Gruppe (CH
2)
t-COOH ist, in der t eine ganze Zahl zwischen
0 und 6 und s eine ganze Zahl zwischen 0 und 6 ist.
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Vorteilhaft
ist das Calixaren der Formel (Ib) derart, dass die beiden R2-Gruppen jeweils eine Sulfatgruppe sind,
n 4, 6 oder 8 ist und R8 ein Wasserstoffatom,
eine Gruppe CH2COOH, eine Gruppe CH2CONH2 oder eine
Gruppe CH2CH2NH2 ist.
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Das
Calixaren der Formel (Ib) ist bevorzugt derart, dass die beiden
R2-Gruppen jeweils eine Sulfatgruppe sind,
n eine ganze Zahl gleich 6 ist und R8 eine
Gruppe (CH2)2-NH2 ist.
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Gemäß einem
besonderen Realisierungsmodus der Erfindung wird der Ligand erfindungsgemäß auf einen
festen Träger
aufgepfropft. Dieser Träger
wird durch eine Funktion funktionalisiert, die eine Bindung mit einer
vom Liganden getragenen Funktion bilden kann. Gemäß einem
bevorzugten Realisierungsmodus wird der feste Träger durch eine Bindung NHS
(N-Hydroxysuccinimid) oder durch eine Funktion NE2 realisiert.
Diese Funktion kann mit einer auf dem Liganden getragenen Funktion
reagieren. In diesem Realisierungsmodus werden die eine Funktion
tragenden Calixarene, die reagieren können, um eine Bindung mit der
funktionalen Bindung des festen Trägers einzugehen, insbesondere
eine Bindung NH2 oder COOH tragende Calixarene, besonders
bevorzugt.
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Gegenstand
der Erfindung ist ebenfalls ein als Adjuvans verwendeter, auf dem
funktionalisierten Träger
aufgepfropfter makrozyklischer Ligand, bei dem der Ligand der Formel
(Ib) gemäß der obigen
Definition entspricht, bei der n eine ganze Zahl zwischen 4 und
8 ist und der Träger
vom Typ fester, bevorzugt durch eine Gruppe NHS oder eine Gruppe
NH2 funktionalisierter Träger und
bevorzugt eine Magnetkugel oder eine Mikroplatte ist. Ein derartiges
Aufpfropfen wahrt die spätere
Interaktion zwischen dem Protein und dem Liganden, sowie die stereochemische Präsentation
des Epitots für
den Nachweis durch einen Antikörper
Anti-PrP, wobei die durch das Aufpfropfen auf dem Träger identifizierten
Stellen unterschiedlich von denen sind, die zur Interaktion mit
dem PrP dienen.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsmodus
der Erfindung wird der genannte als Adjuvans verwendete makrozyklotische
Ligand in der Familie der Zykledextrine ausgewählt, und insbesondere der der
allgemeinen Formel (II) entsprechenden Zylodextrine
in der
R
9 ein
Wasserstoffatom oder eine Gruppe CH
2, OH,
OR, OCOR, COR, CH
2Pol, OCH
2R,
SR, NR, Pol ist und wobei R nachstehend definiert wird,
R
10 und R
11, jeweils
unabhängig
betrachtet, ein Wasserstoffatom oder eine Gruppe CH
2,
OH, OR, OCOR, COR, CH
2Pol, OCH
2R,
Pol ist und wobei R nachstehend definiert wird,
Pol eine Phosphat-,
Sulfat-, Amin-, Ammonium- oder Carbonsäure ist
R eine kohlenwasserstoffhaltige,
gesättigte
oder nicht gesättigte,
verzweigte oder nicht verzweigte, zyklische oder nicht zyklische,
durch eine Halogengruppe substituierte oder nicht substituierte
und polare oder nicht polare Funktionen tragende Kette ist,
n
eine ganze Zahl zwischen 6 und 8 ist,
die Substituenten R
9 bis R
11 je nach
den Mustern unterschiedlicher Art sein können. Damit stellt sich die
Verbindung der Formel (II) in Form von einer Folge von n Mustern
dar, gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines Zyklus, und die
Substituenten dieses Zyklus können
von einem Muster zum anderen unter den Einschränkungen ihrer obigen Definitionen
variabel sein.
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Gemäß einer
Realisierungsvariante der Erfindung wird der genannte als Adjuvans
verwendete makrozyklische Ligand aus der Familie der chromotropischen
Zyklon-Tetra-Säuren
ausgewählt,
und insbesondere den der allgemeinen Formel (III) entsprechenden
chromotropischen Zyklon-Tetra-Säuren
in der
R
12 und
R
13, jeweils unabhängig voneinander betrachtet,
ein Wasserstoffatom oder eine Gruppe R oder Pol gemäß nachstehender
Definition sind,
R
14 und R
15,
jeweils unabhängig
voneinander betrachtet, ein Wasserstoffatom, eine Gruppe CH
2 oder eine Gruppe R gemäß nachstehender Definition
ist oder
R
14 und R
15 gemeinsam
ein Sauerstoff- oder Schwefelatom sind,
R
16 und
R
17, jeweils unabhängig voneinander betrachtet
ein Wasserstoffatom oder eine Hydroxylgruppe oder eine Gruppe OR,
OCH
2R, OCOR, SR, SCH
2R,
SCHOR sind, wobei R nachstehender Definition entspricht,
M
ein Wasserstoffatom oder ein aus Na, K, Li, Cs, Rb, Mg und Ca ausgewähltes Atom
ist
Pol eine Phosphat-, Sulfat-, Amin-, Ammoniumgruppe oder
Carbonsäure
ist,
R eine kohlenwasserstoffhaltige, gesättigte oder nicht gesättigte,
verzweigte oder nicht verzweigte, zyklische oder nicht zyklische,
durch eine Halogengruppe substituierte oder nicht substituierte
und polare oder nicht polare Funktionen tragende Kett ist,
n
eine ganze Zahl zwischen 3 und 15 ist,
die Substituenten R
12 bis R
17, M, Pol
und R je nach den Mustern unterschiedlicher Art sein können. Damit
stellt sich die Verbindung der Formel (III) in Form einer Folge
von n Mustern dar, gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines
Zyklus, und die Substituenten dieses Zyklus können unter den Einschränkungen
ihrer obigen Definitionen von einem Muster zum anderen variabel
sein.
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Gemäß einem
weiteren Realisierungsmodus der Erfindung wird der genannte als
Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand in der Familie der Zyklo[n]Veratrylene,
ausgewählt,
die der folgenden allgemeinen Formel (IV) entspricht
in der
R
18 ein
Wasserstoffatom oder eine Gruppe CH
2, OH,
OR, OCOR, COR, CH
2pol, OCH
2R,
SR, NR, Pol ist und R nachstehend definiert wird,
R
19, R
20, R
21 und R
22, jeweils
unabhängig
voneinander betrachtet ein Wasserstoffatom oder eine Gruppe CH
2, OH, OR, OCOR, COR, CH
2Pol,
OCH
2R, Pol sind und R nachstehend definiert
wird,
Pol eine Phosphat-, Sulfat-, Amin-, Ammoniumgruppe oder
Carbonsäure
ist,
R eine kohlenwasserstoffhaltige, gesättigte oder nicht gesättigte,
verzweigte oder nicht verzweigte, zyklische oder nicht zyklische,
durch eine Halogengruppe substituierte oder nicht substituierte
und polare oder nicht polare Funktionen tragende Kette ist,
n
eine ganze Zahl zwischen 1 und 10 ist,
die Substituenten R
18 bis R
22, R, Pol
und R je nach den Motiven unterschiedlicher Art sein können. Damit
stellt sich die Verbindung der Formel (IV) in Form einer Folge von
n Mustern dar, gekennzeichnet durch das Vorhandensein eines Zyklus,
und die Substituenten dieses Zyklus können von einem Muster zum anderen
unter der Einschränkung
ihrer obigen Definitionen variabel sein.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung liegt in der Benutzung eines als
Adjuvans verwendeten makrozyklischen Liganden (AML) für den Nachweis
eines Prions PrPSC in einer biologischen
Probe und insbesondere eines Liganden mit der Formel (I), (Ia) oder
(Ib) oben, frei oder an einen Träger
gebunden.
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Gegenstand
der Erfindung ist ebenfalls ein Diagnoseset der Krankheiten, für die PrPSC verantwortlich ist, vom Typ BSE, Traberkrankheit
der Kleinwiederkäuer,
Creutzfeld-Jakob, dadurch gekennzeichnet, dass es die Benutzung
des als Adjuvans verwendeten makrozyklischen Liganden und insbesondere
eines Liganden mit der obigen Formel (I), (Ia) oder (Ib) frei oder
an einen Träger
gebunden umfasst.
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Gegenstand
der Erfindung ist ebenfalls ein immunologisches Dosierungsset für Prpsc' dadurch
gekennzeichnet, dass es die Benutzung eines als Adjuvans verwendeten,
makrozyklischen Liganden und insbesondere eines Liganden mit der
obigen Formel (I), (Ia) oder (Ib), frei oder an einen Träger gebunden,
umfasst.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung warden bei der Lektüre der nachfolgenden
Beispiele bezüglich
der Amplifikation des Nachweises von PrPsc deutlich,
wenn die biologische Probe mit einem als Adjuvans verwendeten, makrozyklischen,
freien oder aufgepfropften Liganden zusammengebracht wird.
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In
diesen Beispielen wird auf die Zeichnungen im Anhang Bezug genommen,
in denen:
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Unter Bezugnahme auf Beispiel
1:
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1 ein
komparatives Beispiel des Nachweises durch Immunoblotting von Prpsc einerseits in einem mit einem als Adjuvans
verwendeten makrozyklischen Liganden (AML1), dessen Zubereitung
nachstehend beschrieben wird, zusammengebrachten Probe ist und andererseits,
in einer nicht mit AML1 zusammengebrachten Probe;
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2 die
optischen Dichtigkeitskurven des Nachweises von PrPsc einerseits
in einer mit AML1 zusammengebrachten Probe und andererseits in einer
nicht mit AML1 zusammengebrachten Probe AML1 darstellt;
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3 per Rastersondenmikroskopie (SPM) bei
den getrockneten Filmen im kontaktlosen Modus aufgenommene Bilder
des rekombinanten Prionenproteins (recPrP) allein (A), recPrP in
Gegenwart von AML1 (B) und AML1 allein (C) zeigt;
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4 per Rastersondenmikroskopie (SPM) bei
den ge trockneten Filmen im kontaktlosen Modus aufgenommene Bilder
des recPrP bei Vorhandensein von AML in unterschiedlichen Proportionen:
1/1000 AML1/recPrP, 1/100 AML1/recPrP, 1/10 AML1/recPrP zeigt.
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5 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, welche in Abhängigkeit
von der Konzentration an Calixaren C6S erhalten werden, das nach
der Inkubation einer rekombinanten PrP-Lösung vom Rind und der Entwicklung
durch den mit Peroxydase gekennzeichneten Antikörper Anti-PrP AC23 aktiviert
wird,
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6 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, welche in Abhängigkeit
von der Konzentration an auf einer aktivierten Amin-Kugel aufgepfropften
Calixaren C6S nach der Inkubation mit einer Lösung aus zu 0,25 g/ml dosiertem,
rekombinanten PrP des Menschen durch direkte Entwicklung mit dem
per Peroxydase markiertem Antikörper
Anti-PrP 8D11G12 erhalten werden,
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7 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) angibt, die nach der Inkubation mit einer Lösungsserie menschlichen Serums
in 0,05 %igem PBST erhalten werden, das mit auf einer aktivierten
Aminkugel (NHS) aufgepfropften Calixaren C6S durch direktes Entwickeln
mit dem mit Peroxydase markiertem Antikörper Anti-PrP 8D11G12 in Kontakt
gebracht wird,
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8 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, die nach dem Verbringen des auf eine aktivierte Aminplatte
(NHS) aufgepfropften Calixarens mit Proben positiver (LCR+) und
negativer (LCR–)
menschlicher Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit
für das
MJC in Abhängigkeit
von der Erhitzung, durch Entwicklung mit dem mit alkaliner Phosphatase
markiertem Antikörper
Anti-PrP AC23 erhalten werden,
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9 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, die nach dem Verbringen in Kontakt von auf einer aktivierten
Aminplatte (NHS) aufgepfropftem Calixaren C6S mit dem aus den Gehirnen
von von der Creutzfeld-Jacob-Krankheit betroffenen oder nicht betroffenen
(CJK+/CJK–)
Patienten extrahierten Prpsc durch Entwickeln
mit dem mit alkaliner Phosphatase markierten Antikörper Anti-PrP AC23
erhalten werden,
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10 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, die in Abhängigkeit
von der Konzentration an auf eine aktivierte Aminplatte (NHS) aufgepfropftem
Calixaren C6S nach dem Verbringen einer zu ½ oder zu 1/6 verdünnten LCR-Probe
eines nicht von MJC betroffenen Patienten, in Kontakt und bei Fehlen
der Verdauung durch die Proteinase K erreicht werden,
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11 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, die in Abhängigkeit
von der Konzentration an auf einer aktivierten Aminplatte (NHS)
aufgepfropftem Calixaren C6S nach dem Verbringen in Kontakt mit
einer eventuell zu ½ (LCR+1/2
oder LCR–1/2)
verdünnten
LCR-Probe von nicht von CJK (LCR–) oder von dieser Krankheit
(LCR+) betroffenen Patienten bei Fehlen der Verdauung durch die Proteinase
K erreicht werden, und
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12 eine
graphische Darstellung ist, die die optischen Dichtigkeitswerte
(DO) aufgibt, die in Abhängigkeit
von der Konzentration an Proteinase K nach dem Verbringen in Kontakt
des auf einer aktivierten Aminplatte (NHS) aufgepfropften Calixaren
C6S mit einer LCR-Probe von nicht von CJK (LCR–) betroffenen oder von dieser
Krankheit betroffenen (LCR+) Patienten erreicht werden,
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Beispiel 1: Zubereitung
der als Adjuvans verwendeten makrozyklischen Liganden
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1.1 Zubereitung von Dup-Sulphonat-3,7-(2-Carboxy-Methyloxy)-Calix-[6]-Aren
(bezeichnet als AML 1)
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Dieser
als Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand AML1 besitzt die allgemeine
Formel (V):
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Dieser
Ligand wird wie folgt synthetisiert: eine Calix[6]Aren-Suspension
in Acetonitril bei Vorhandensein eines Basisäquivalents (K2CO3) wird unter Rückfluss geschüttelt. Nach
30 Minuten werden 0,5 Äquivalent
Alkylantwirkstoff (Brom-Ethyl-Acetat) zu der Reaktionsmischung hinzugefügt, die
24 Stunden lang im Rückfluss
und unter Schütteln
gehalten wird. Nach dem Abkühlen
der Suspension wird das Lösungsmittel
unter reduziertem Druck verdampft, und der resultierende Feststoff
wird in 200 ml CH2Cl2 aufgelöst und zwei
Mal mit einer Lösung
aus Salzsäure
(1M) und ein Mal mit entmineralisiertem Wasser gewaschen. Nach dem
Trocknen auf Magnesiumsulfat (MgSO4) wird
das organische Lösungsmittel
unter reduziertem Druck verdampft und erlaubt den Erhalt eines weißen Pulvers.
Dieses wird auf einer Silizium-Chromatographiesäule gereinigt (Elutionsmittel:
CH2Cl2: Hexan; 4:1).
Das gereinigte Produkt wird in RMN des 1H, 13C und in der Massenspektrometrie Elektrospray
analysiert. Die Verseifung des Carbonesters wird durch Kaliumhydroxyd
in einer Lösung in
einer Wassermischung realisiert: Ethanol (30:70) 24 Stunden lang
unter Schütteln
bei Raumtemperatur. Die gebildete Fällung wird gefiltert, anschließend mit
50 ml Salzsäure
(1M) und 50 ml Wasser gewaschen, anschließend auf der Silizium-Chromatographiesäule gereinigt
(Elutionsmittel Chloroform : Methanol : Essigsäure; 95 : 5 : 0.1%) und erlaubt
nach dem Verdampfen des Lösungsmittels
den Erhalt eines weißen
und kristallinen Feststoffs. Dieses Produkt wird im RMN des 1H, 13C und in der
Massenspektrometrie Elektrospray analysiert. Die Sulfonierung wird
24 Stunden lang durch eine Behandlung mit Schwefelsäure bei
50°C realisiert. Das
Produkt wird mit Ether gefällt
und erlaubt den Erhalt des AML1 in Form eines weißen kristallinen
Pulvers.
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1.2 Zubereitung des p-Sulphonat-3,7-(2-Mmino-Ethyloxy)-Calix-[6]-Aren (bezeichnet
als C6S)
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Dieser
als Adjuvans verwendete makrozyklische Ligand C6S besitzt die allgemeine
Formel (VI):
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Dieser
Ligand wird gemäß der in
Eric Da Silva und Anthony W. Coleman, Synthesis and complexation properties
towards amino acids of mono-substituted p-sulphonato-calix-[n]-arene,
Tetrahedron 59 (2003) 7357-7364 beschriebenen Methode zubereitet.
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1.3 Pfropfen des Liganden
C6S auf Platten und Kugeln
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Dieser
Ligand ist mit einem eine aktivierte Fläche tragenden festen Träger (Kugel
oder Platte) gekoppelt.
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Pfropfen auf eine Platte:
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Die „ NHS activated
plates" Platten
mit 96 Schälchen
stammen von der Firma Covalab (Lyon, Frankreich). 100 ml einer Ligandenlösung werden
in unterschiedlichen Konzentrationen in Phosphatpuffer 50 mM pH
8,2 aufgelöst.
Die Schälchen
werden nach zweistündiger
Inkubation bei 37°C
3 Mal (3 × 200
ml) mit Wasser MilliQ gewaschen. Die Platten werden vor ihrer Benutzung
bei Raumtemperatur getrocknet.
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Es
wurden mehrere Platten in unterschiedlichen Konzentrationen des
Liganden C6S hergestellt. Diese Platten werden im gesamten Text
als „Platten
C6S" bezeichnet.
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Aufpfropfen auf Kugeln:
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4
ml einer aktivierten Kugellösung
NHS (2 × 109 Kugeln/ml; Dynabeads® M270Amine,
Firma Dynals, Norwegen) werden in 1 ml Röhrchen restlos aufgeteilt.
Die Kugeln werden zentrifugiert und per Magnetisierung gefällt. Der Überstand
wird entfernt, und die Kugeln werden 3 Mal mit 1 ml Wasser gewaschen.
Der Kugel-Rückstand
wird mit unterschiedlichen Volumen an Cali xaren-Lösung in
einem Phosphatpuffer 50 mM pH 8, 2 aufgenommen. Es werden 600 μL, 120 μL, 60 μL und 12 μL einer Ligandenlösung von
50 mg/ml (Phosphatpuffer 50mM, pH 8,2) hinzugefügt. Die Kugeln werden 24 Stunden
lang bei Raumtemperatur geschüttelt. Die
Kugeln werden 3 Mal mit Wassers MilliQ 1852 gewaschen, um den Liganden
zu eliminieren, der nicht reagiert hat. Die Kugeln werden in 1 ml
Wasser konserviert, um die ursprüngliche
Konzentration von 2 × 109 Kugeln/ml wieder aufzubauen. Die Kugellösung ist
fertig zum Gebrauch. Diese Kugeln werden im gesamten Text als „Kugeln
C6S" bezeichnet.
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Aufpfropfschema
des C6S auf den Kugeln:
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1.4 Aufpfropfen des AML1
auf einer modifizierten mineralischen Fläche
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Es
wird 1 ml 3-Aminopropyltri-Methoxysilan (Firma ABCR) in einer Lösung aus
50 ml (95 % Ethanol und 5 % H2O) 5 Min.
lang in Lösung
gebracht. Die Siliziumplatte wird 4 Min. lang unter Schütteln in
diese Lösung
getaucht. Die Siliziumplatte wird mit Ethanol gespült, und
dann wird die Platte 15 Min. lang bei 130°C zum Trocknen gebracht. Es
wurden 10 μL
AML1 in Lösung
0, 1 M in DMSO auf einer modifizierten Siliziumplatte unter Verwendung
eines Kopplungsmittels (DCC/HOBT) gekoppelt. Die Probe wurde 12
Stunden lang bei 23°C
getrocknet.
-
-
Beispiel 2: Nachweis von
PrP unter Verwendung von nicht auf einen festen Träger gekoppeltem
AML1
-
2.1 Zubereitung der Proben
-
Die
Proben, die zur Realisierung der Beispiele der 1 und 2 gedient
haben, wurden wie folgt zubereitet:
Proben ohne AML: 0,5 g
Gehirngewebe wird in 4,5 ml 5 %iger Gluskoselösung zermahlen, um eine 10
%ige Suspension zu erhalten (Gewicht/Volumen). Auf 100 μl 10 %iges
Gehirnhomogenat in 5 %iger Glukose (Äquivalent von 10 μg Gehirn)
wird 1 mg Proteinase K (Boehringer) in 10 μl hinzugefügt. Die Lösung wird einem Wirbel unterzogen
und bei 37°C
eine Stunde lang inkubiert. Nach dem Hinzufügen von 100 ml denaturierendem
Puffer Laemmli wird 5 Minuten lang bei 100 °C erhitzt, 5 Minuten lang bei
12000 G zentrifugiert und der Überstand
aufgefangen, um ihn auf SDS PAGE migrieren zu lassen.
-
Probe
mit AML: 0,5 g Gehirngewebe wird in 4,5 ml 5 %iger Glukoselösung zermahlen,
um eine 10 %ige Suspension (Gewicht/Volumen) zu erhalten. Auf 100 μl 10 %igem
Gehirnhomogenat in 5 %iger Glukose (Äquivalent von 10 mg Gehirn),
wird 1 μl
AML 0,1 M hinzugefügt.
Nach einer Stunde bei 37 ° C
wird 1, 5 μg Proteinase
K (Boehringer) in 10 μl
hinzugefügt.
Die Lösung
wird einem Wirbel unterzogen und eine weitere Stunden lang bei 37°C inkubiert.
Nach dem Hinzufügen
von 100 μl
denaturierendem Puffer Laemmli wird 5 Minuten lang bei 100 °C erhitzt,
5 Minuten lang bei 12000 G zentrifugiert und der Überstand
aufgefangen, um ihn auf SDS PAGE migrieren zu lassen.
-
2.2 Verfahren zum Nachweis
durch Immunoblotting
-
Nach
der Migration auf einem eindimensionalen Elektrophoresegel mit 15
% Polyacrylamid bei Vorhandensein von Natrium-Dodecyl-Sulfat (SDS
PAGE) wird von Laemmli, Nature 227 (1970), 680-685 beschrieben,
werden die Proteinasen per Elektrophorese auf Nitrozellulose-Membranen übertragen
und bei Raumtemperatur 60 Minuten lang mit einem monoklonalen Antikörper immunoblottiert,
der einen aus Aminosäuren 126-160
gebildeten spezifischen Epitop erkennt. Der sekundäre Antikörper (1/5000)
ist ein gegen die schweren und leichten Ketten der Mäuse-Immunoglobuline,
die an der Raifort-Peroxydase (IgG H+L) konjugiert werden, gerichteter
Ziegenantikörper.
-
Die
Blots werden anschließend
gewaschen, und die Signale werden durch Chemilumineszenz entweder
mit einem Kit ECL (Amersham) auf Filmen (Biomex light, Kodak) oder
mit einem Super Signal Ultra (Pierce) und Visualisierung Fluor S.
Multimager (BioRad) detektiert.
-
1 ist
ein vergleichendes Beispiel, das anzeigt, dass der Nachweis des
Prions im Vergleich zum Nachweis desselben Prions bei Fehlen des
AML1 wenigsten vier Mal verstärkt
wird, wenn das Verfahren der Erfindung umgesetzt wird.
-
Bei
Fehlen des AML1 wird bei den höheren
Verdünnungen
als 1/8 keinerlei Prpsc detektiert. Bei
Vorhandensein von AML ist der Nachweis des Prpsc in
derselben Probe bis zu einer Verdünnung von 1/32 möglich. Die
Ergebnisse der 2 zeigen den Nachweis.
-
2.3 Mikroskopische Ergebnisse
-
Die
Proben, die zu den Experimenten mit der Raster-Sondenmikroskopie
gedient haben und die in den 3 und 4 wiedergegeben wurden, wurden wie folgt
zubereitet:
Ausschließlich
als Adjuvans verwendeten makrozyklischen Liganden enthaltende Proben:
Es werden als Adjuvans verwendete makrozyklische Liganden enthaltende
Proben (50 mM) durch Aufbringen von frisch aus 10 μl AML-Lösung bzw.
10 μl Wasser
abgespaltenem Mica enthaltende Proben zubereitet und 24 Stunden
lang bei 37°C
getrocknet.
-
Ausschließlich das
rekombinante Protein (recPrP) enthaltende Proben: recPrP (50 mM)
enthaltende Proben werden per Aufbringen auf frisch mit 10 μl Lösung aus
jeweils 1/10 (v/v) AML1/recPrP, 1/100 (v/v) AML1/recPrP und 1/1000
(v/v) AML1/recPrP und 10 μl
Wasser versetztem Mica zubereitet und 24 Stunden lang bei 37°C getrocknet.
-
Gleichzeitig
als Adjuvans verwendete makrozyklische Liganden und recPrP umfassende
Proben: 1) Es werden gleichzeitig als Adjuvans verwendete makrozyklische
Liganden und recPrP ent haltende Proben durch Aufbringen auf frisch
von jeweils 1 μl
AML-Lösung
und 1000 μl
recPrP abgespaltenem Mica zubereitet und 24 Stunden lang bei 37°C getrocknet;
2) es werden gleichzeitig als Adjuvans verwendeter makrozyklischer Ligand
(AML1) und recPrP enthaltende Proben durch Aufbringen auf frisch
jeweils mit 1 μl
AML-Lösung
und 100 μl
recPrP versetztem Mica zubereitet und 24 Stunden lang bei 37°C getrocknet;
3) Es werden gleichzeitig als Adjuvans verwendeter makrozyklischer
Ligand und recPrP enthaltende Proben durch Aufbringen auf frisch mit
jeweils 1 ml AML-Lösung
und 10 μl
recPrP versetztem Mica zubereitet und 24 Stunden lang bei 37°C getrocknet.
-
Es
wird eine Analyse durch Bildgebungstechnik mittels eines mit einem
dreifüßigen Scanner
100 μm ausgerüsteten Thermomikroscop
Explorer AFM im Modus ohne Kontakt unter Verwendung von hohen Resonanzfrequenzen
(F0 = 320 kHz) des pyramidalen Cantilevers
mit Silikonsonden mit einer Rasterfrequenz von 1 Hz durchgeführt. Die
Verarbeitung der Bilder wird mit der Software SPMlab 5.1 realisiert
und nicht gefiltert präsentiert.
-
Aus
den 3 und 4 geht
hervor, dass die recPr-Filme allein eine charakteristische Struktur
in kreisförmigen
Aggregaten zeigen. Bei Vorhandensein von AML werden die beim recPrP
beobachteten Strukturen sequentiell modifiziert, sind eine steigende
Funktion der Menge an AML und zeigen abgerundete und eventuell orthogonale
Kristallit-Muster. Die Bilder des als Adjuvans verwendeten makrozyklischen
Liganden (AML1) allein zeigen ähnliche,
jedoch kleinere Strukturen als die Muster der Filme recPrP-AML.
-
Weitere
Experimente wurden per Mikroskopie mit Atomkraft realisiert.
-
Eine
spätere
Analyse per Oberflächenanalyse
der Rauheit wird in Tabelle 1 aufgeführt. Der Einsatz dieser Rauheitsmessungen
kann auf profilometrische Analysetechniken ausgeweitet werden.
-
-
Die
berechneten Rauheitswerte werden durch die Software des Thermomikroskops
SPML 5.01 erhalten. Die durchschnittliche Rauheit Ra wird als das
arithmetische Mittel der Höhenabweichungen
(Formel A), die durchschnittliche Wurzel der Rauheit zum Quadrat
(root mean square roughness RMS) wird als die Wurzel zum Quadrat
des durchschnittlichen Wertes der Entfernungen der Punkte zum durchschnittlichen
Bildwert (Formel B) und die durchschnittliche Höhe der Probe (Formel C) definiert.
-
Beispiel 3: Nachweis von
rekombinantem PrP durch Verwendung von auf einen festen Träger aufgepfropftem C6S
-
3.1 Nachweis von rekombinantem
PrP vom Rind auf Platten
-
a) Protokoll
-
Das
in diesem Experiment verwendete Protokoll ist genau dem in einem
klassischen ELISA realisierten Protokoll nachempfunden.
-
Gemäß Beispiel
1 wird das Aufpfropfen der aktivierten Aminplatten (NHS) 6 Stunden
lang mit einer Reihe von in einer Lösung aus PBS 50 mM (salzigem
Phosphatpuffer) gelöstem
sulfoniertem Calix-6-Aen (C6S) realisiert. Die Platten werden anschließend mit
destilliertem Wasser gespült,
bevor sie durch eine Lösung
aus PBST (PBS Tween) (0,05 % 5 %iger Milch 1 Stunde lang bei Raumtemperatur
gesättigt
werden. Nach dem Spülen
wird eine rekombinante, bei einer Konzentration von 0,25 μg/ml in 0,05
%iger PBST gelöster Prionenproteinlösung (PrP)
vom Rind aufgebracht. Sie wird eine Stunde lang bei Raumtemperatur
inkubiert. Die Platte wird erneut drei Mal gespült. Dann wird sie eine Stunde
lang bei Raumtemperatur mit einer mit 0, 5 μg/ml in 0,05 %igem PBST gelöster Peroxydase
markierter Anti-PrP Antikörperlösung inkubiert.
Der verwendete Antikörper
erkennt die von den Aminosäuren
145-154 des PrP vom Menschen definierte Region und die entsprechenden
Regionen des PrP von Tieren (AC23). Nach einem neuen Spülzyklus
wird schließlich
der Entwickler, eine OPD-Lösung
(Ortho-Phenylendiamin), hinzugefügt,
die 10 Minuten lang bei Raumtemperatur vor Licht geschützt inkubiert
wird. Die Reaktion wird mithilfe einer Lösung aus H2SO4 gestoppt. Das Auslesen des erhaltenen Signals
erfolgt mithilfe eines Spektrophotometers bei 495 nm.
-
b) Ergebnisse
-
Die
Ergebnisse sind auf der 5 identisch, die aufzeigt, dass
die in der Ordinate gemessene optische Dichte (DO) die Menge des
von den C6S eingefangenen und nach dem Waschen hängen gebliebenen PrP reflektiert.
Das bei den unterschiedlichen Aufpfropfungen erhaltene Signal zeigt,
dass das rekombinante PrP vom Rind von den C6S eingefangen wurde.
Das rekombinante PrP vom Rind fixiert sich an den auf den Platten
aufgepfropften C6S.
-
3.2 Nachweis des rekombinanten
PrP vom Menschen auf Kugeln
-
a) Versuchsbedingungen:
-
Gemäß Beispiel
1 werden die Kugeln NHS zunächst
mit einer in destilliertem Wasser verdünnten Lösung aus C6S zum Aufpfropfen
des C6S auf den Kugeln in Kontakt gebracht. Nach dieser Periode
werden die Kugeln mit destilliertem Wasser und dann mit 0,05 %igem
PBST gewaschen. Eine Lösung
aus zu 0,25 μg/ml in
0,05 %igem PBST dosiertem rekombinantem PrP vom Menschen wird parallel
dazu zubereitet. Anschließend
wird eine Kugelreihe C6S jeweils durch Hinzufügen realisiert von: 0; 0,1;
1; 5 und 10 μl
der Kugellösung auf
100 μl der
Lösung
aus PrP realisiert. Die Inkubation dauert 1 Stunde bei 37 °C, dann werden
die Kugeln durch Magnetisierung vom Überstand getrennt. Das auf
den Kugeln fixierte PrP wird direkt mithilfe eines gemäß einer
der Methode ELISA nahen Sandwich-Methode markierten Antikörpers dosiert.
-
Der
mit der Peroxydase markierte Entwicklungsantikörper wird nach dem Spülen der
Kugeln mit einer 0, 05 %igen PBST-Lösung eine Stunde lang bei 37°C inkubiert.
Die Kugeln werden vom Überstand
per Magnetisierung getrennt, bevor sie erneut gewaschen werden und
dann durch eine 10 Minuten lang inkubierte OPD-Lösung gewaschen. Die Reaktion
wird mithilfe einer Lösung
aus H2SO4 gestoppt.
Der verwendete Entwicklungs-Antikörper ist der 8D11G12 (bioMérieux,
Frankreich).
-
Das
Auslesen des erhaltenen Signals erfolgt mithilfe eines Spektrometers
bei 495 nm.
-
b) Ergebnisse
-
Die
Entwicklungsergebnisse auf den Kugeln sind identisch mit der 6 und
zeigen, dass die C6S ohne Funktionsverlust auf den Trägern NHS
ordnungsgemäß aufgepfropft
sind, behalten aber vor allem ihre Einfangeigenschaft des rekombinanten
PrP unterschiedlicher Spezies und verstärken sogar das mit den spezifischen
Antikörpern
dieses Proteins erhaltene Signal auf reproduzierbare Weise.
-
Beispiel 4: Nachweis des
physiologischen PrP unter Verwendung des auf einen festen Träger aufgepfropften C6S
-
4.1 Serum vom Menschen
auf Kugeln
-
a) Protokoll:
-
Gemäß Beispiel
1 werden die Kugeln NHS zunächst
mit einer in destilliertem Wasser verdünnten Lösung aus C6S zum Aufpfropfen
in Kontakt gebracht. Nach dieser Periode werden die Kugeln mit destilliertem Wasser
und dann mit 0,05 %igem PBST gewaschen.
-
Es
wird parallel eine Serumreihe durch Verdünnung in PBS zubereitet. Eine
zu 0,25 μg/ml
dosierte Lösung
aus rekombinantem PrP vom Menschen wird in PBS zubereitet sowie
eine Lösung
aus 0, 05 %iger PBST und 5%iger Milch, die jeweils als positive
und negative Kontrolle dienen.
-
Die
Kugeln werden in einer Menge von 5 μl in einer Lösung von 2.10e9
Kugeln/ml auf 250 μl
Probe hinzugefügt.
Die Inkubation dauert 1 Stunde bei 37°C unter Schütteln. Anschließend werden
die Kugeln vom Überstand
durch Magnetisierung getrennt. Das auf den Kugeln fixierte PrP wird
direkt mithilfe eines markierten Antikörpers dosiert.
-
Die
Entwicklung auf Kugeln verwendet ein ELISA ähnliches Protokoll. Der mit
Peroxydase markierte Entwicklungsantikörper wird eine Stunde lang
bei 37°C
unter leichtem Schütteln
nach dem Spülen
der Kugeln durch eine 0,05%ige PBST-Lösung inkubiert. Die Kugeln
werden vom Überstand
durch Magnetisierung getrennt, bevor sie erneut gewaschen und dann
durch eine 10 Minuten lang inkubierte OPD-Lösung entwickelt werden. Die
Reaktion wird mithilfe einer Lösung
aus H2SO4 gestoppt.
Der verwendete Entwicklungsantikörper ist
das 8D11G12.
-
Das
Auslesen des erhaltenen Signals erfolgt mithilfe eines Spektrometers
bei 495 nm.
-
b) Ergebnisse
-
Ergebnisse
werden in 7 angezeigt, die Folgendes aufzeigt:
- – Der
negative Vergleich in der Milch erlaubt die Bewertung des Hintergrundgeräuschs, während der
positive Vergleich in einer Lösung
aus 0,25 μg/ml
PrP die Überprüfung erlaubt,
dass das Experiment funktioniert hat und auswertbar ist.
- – Die
auf den Kugeln NHS aufgepfropften C6S fangen das im Serum vom Menschen
vorhandene physiologische PrP ein. Darüber hinaus ist das Einfangen
besser, wenn die Verdünnung
des Serums mit einer bei den Verdünnungen zu 1/5 und 1/10 erreichten
Sättigungsplatte
erhöht
wird.
-
c) Schlussfolgerung
-
Auf überraschende
Weise fangen diese auf den Kugeln NHS aufgepfropften C6S das im
Serum des Menschen vorhandene physiologische PrP ein. Die Verdünnungen
des Serums erlauben die Erhöhung
des auf den Kugeln erhaltenen Signals.
-
4.2 Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit
(LCR) vom Menschen auf Platten
-
a) Versuchsbedingungen:
-
Die
LCR-Proben werden zunächst
in Röhrchen
mit äquivalenten
Volumen verteilt. Zwei Verdünnungspunkte:
rein und zu 1/12 werden für
jede Probe realisiert. Dann werden diese drei Arten von Hitzebehandlung unterzogen:
30 Minuten bei 56°C,
15 Minuten bei à 75°C oder 5
Minuten bei 95°C.
Bei den reinen Proben wird parallel ein Vergleich ohne Erhitzen
realisiert.
-
Gemäß Beispiel
1 werden die Platten NHS parallel 6 Stunden lang mit einer Lösung aus
in einer Lösung
aus PBS 50 mM verdünntem
C6S zum Aufpfropfen in Kontakt gebracht.
-
Die
Platten werden anschließend
mit destilliertem Wasser und dann mit 0,05 %igem PBST gespült.
-
Dann
werden die Proben eine Nacht lang bei 2-8°C abgelegt und inkubiert. Anschließend wird
die Platte sechs Mal gespült.
Dann wird sie mit einer Anti-PrP, mit zu 0, 5 μg/ml in 0, 05 %igem PBST verdünntem Biotin
markierten Antikörperlösung eine
Stunde bei Raumtemperatur inkubiert. Der verwendete Antikörper ist AC23.
-
Nach
einem neuen Spülzyklus
wird eine Lösung
aus Streptavidin-PAL (Phosphatase Alcaline) hinzugefügt, die
20 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert wird. Die Platte wird
ein letztes Mal gespült,
und die Entwicklungslösung
aus PNPP wird abgelegt und 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert.
Die Reaktion wird mithilfe einer Lösung aus NaOH 0,4N gestoppt.
-
Das
Auslesen des erhaltenen Signals wird mithilfe eines Spektrometers
bei 405 nm gegen einen Filter von 490 nm durchgeführt.
-
b) Ergebnisse:
-
Die
Ergebnisse werden in 8 angegeben, die aufzeigt, dass
das physiologische PrP im LCR dosiert werden kann.
-
Beispiel 5: Nachweis von
PrPsc im Gehirn unter Verwendung des auf
einen festen Träger
aufgepfropften C6S
-
5.1 Nachweis auf der Platte
-
a) Versuchsbedingungen:
-
Die
erste Phase besteht in dem Erhalt des durch Extraktion ausgehend
von Gehirnen von von der Creutzfeld-Jacob-Krankheit (CJK) betroffenen
oder nicht betroffenen Patienten gereinigtem PrPsc.
Es wird eine Probe von 260 mg jedes Gehirns entnommen und dann zermahlen,
um ein 10 %iges Homogenat in 5 %iger Glukose zu erhalten. Das zermahlene
Gehirn wird anschließend
mithilfe einer Nadel gefiltert. Darauf folgt eine Verdauungsstufe
durch die Proteinase K. Sie wird in einer Konzentration von 20 μg auf 100
mg Gewebe bei 37°C
1 Stunde lang eingesetzt. Anschließend werden 650 μl einer Lösung aus
30 %igem Sarkosyl hinzugefügt. Parallel
dazu wird ein Saccharosekissen von 400 μl auf dem Boden eines Röhrchens
zum Ultrazentrifugieren hinzugefügt.
Die Probe wird anschließend
auf diesem Kissen aufgebracht. Die Röhrchen werden vor dem Versiegeln
vervollständigt
und dann 2 Stunden bei 20°C
bei 100 000 U/Min. ultrazentrifugiert. Die Überstände werden eliminiert, und
die Wände
der Röhrchen
werden grob mit saugfähigem
Papier getrocknet. Die Rückstände werden
anschließend
in Tris-Maleat übernommen.
Dann werden die Proben 5 Minuten lang bei 95°C erhitzt und anschließend 15
Minuten lang bei 12.000 U/Min. bei 20°C zentrifugiert. Diese Proben
werden bei –80°C bis zur
nächsten
Verwendung aufbewahrt. Der Erfolg dieser ersten Stufe wurde per
Western Blot bestätigt.
-
b) Test auf Calix-6-Sulphonat-Platten
-
Gemäß Beispiel
1 wird das Aufpfropfen der Platten NHS 6 Stunden lang mit einer
Serie von in einer Lösung
aus PBS 50 mM verdünntem
C6S realisiert. Sie werden zunächst
durch eine Lösung
aus 0, 05 %igem PBST und 5 % Milch 6 Stunden lang bei Raumtemperatur
gesättigt.
Anschließend
werden sie drei Mal mit einer Lösung
aus 0,05 %igem PBST gewaschen. Die zuvor in Tris-Maleat gelöste Probe
wird auf der Platte aufgebracht und eine Nacht lang bei 2-8°C inkubiert.
Anschließend
wird die Platte 6 Mal mit 0,05 %igem PBST gewaschen. Die Lösung aus
Entwicklungs-Antikörper
wird 1 Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert. Nach einer neuen
Waschserie wird das Streptavi din-PAL 20 Minuten lang inkubiert.
Die Platte wird ein letztes Mal vor dem Aufbringen von PNPP (Para-Nitrophenylphosphat)
gewaschen, das 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert wird. Dann wird
die Entwicklungsreaktion durch Hinzufügen von Natron gestoppt.
-
Das
Auslesen der DO wird bei 405 nm gegen einen Filter bei 490 nm mithilfe
eines Spektrophotometers durchgeführt.
-
c) Ergebnisse
-
Die
Ergebnisse werden in 9 angezeigt, die auf überraschende
Weise aufzeigt, dass das PrPsc der aus von
der Creutzfeld-Jacob-Krankheit betroffenen Patienten stammenden
Proben durch das erfindungsgemäße Verfahren
unter Verwendung eines Einfangens durch die auf Platten NHS aufgepfropfte
C6S und den Nachweis durch einen speziell gegen das Protein PrP
gerichtete Antikörper
feststellbar ist, wobei dieses durch die positiven Vergleiche rekombinanter
PrP vom Menschen und negativen Vergleiche 0,05 %igen PBSTs bestätigt wird.
-
Beispiel 6: Nachweis von
PrPsc in der LCR unter Verwendung von auf
einen festen Träger
aufgepfropftem C6S
-
6.1 Zubereitung der Proben
-
Die
Proben werden aus entnommener, bevorzugt nicht hämolysierter Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit (LCR)
ohne Zellbruchstücke
gebildet. Diese Entnahmen sind anonym und werden bei –(80°C) in Röhrchen mit für die Proteine(„Pre-lubricated
micro centrifuge tube 1,7 ml",
Marsh Biomedical Products, Ref. T6050G) schwach adsorbierenden Wänden aufbewahrt.
-
Sie
werden in zwei Kategorien unterteilt:
Einerseits die für die CJK
positiven Proben.
-
Es
handelt sich um LCR post mortem, die bei der Autopsie per Punktion
in den Hohlräumen
aufgefangen wurden und deren Suche nach PrPSC im
zerebralen Gewebe per Western Blot die Bestätigung der Diagnose der CJK
(sichere Fälle)
erlaubt hat. Bei der Autopsie wird die entnommene LCR ohne vorheriges
Zentrifugieren sofort in die zuvor beschriebenen Röhrchen verteilt
(hiervon ausgenommen sind die in einer erheblichen Menge zelluläre Bruchstücke aufweisenden
Proben) und die restlos aufgeteilten Mengen werden bei –80°C tiefgefroren.
-
Andererseits
die für
die CJK negativen Proben. Sie sind von 2 Arten:
Bei der Autopsie
post mortem aufgefangene LCR, deren Suche nach Prpsc im
zerebralen Gewebe durch Western Blot die Ausschaltung der Diagnose
CJK (negative Vergleiche für
CJK) erlaubt hat LCR von nicht von CJK betroffenen Patienten, die
aus externen ventrikularen Derivationen (EVD) stammt. Die Lagerungsbedingungen dieser
Entnahmen sind identisch mit den zuvor beschriebenen Bedingungen.
-
6.2 ELISA-Ansatz
-
a) Analytisches Prinzip
-
Die
Proben werden einfach bei hoher Temperatur eine bestimmte Zeit lang
inkubiert und dann nach dem Abkühlen
zu ½ oder
1/5 in einem mit einer immunometrischen Analyse (ELISE) kompatiblem
Puffer verdünnt
(Puffer Tris-Maleat, pH 8). Wenn die Verdauung durch die Proteinase
K vor der Ablagerung auf der Platte C6S erfolgt, werden die Proben
durch die Proteinase K 15 Minuten lang verdaut und dann somit auf
der Platte C6S ohne vorherige Inhibition aufgebracht.
-
Der
Begriff ELISA wird verwendet, obwohl das Einfangen nicht immunologisch
ist, denn es handelt sich um eine Reaktion vom Typ Ligand/Affiniermittel
mit immunologischer Entwicklung.
-
Die
ELISA-Techniken sind immuno-enzymologische, quantitative Techniken,
die die Dosierung des gesuchten Antigens durch die Umwandlung eines
Substrats in ein in der Probe vorhandenes zur Antigenmenge proportionales
lösliches,
messbares Produkt erlauben. Die hier verwendete Technik umfasst
dieselben Phasen wie ein nicht kompetitives klassisches ELISA-Sandwich,
mit Ausnahme der Sensibilisierung der Schälchen. Der eingefangene Antiprionen-Antikörper wird
durch die sulfonierten, auf den Gruppen NHS der Mikroplatten durch
ihre Aminfunktion aufgepfropften Calix-6-Arenen ersetzt.
-
Nach
der Immobilisierung der C6S auf dem Boden der Schälchen einer
Mikroplatte und Sättigung
der nicht spezifischen Fixierungsstellen des Antigens wird die Probe
aufgebracht und die Platte inkubiert, um die Verbindung des Antigens
mit dem C6S zu erlauben. Dann, nach mehreren Waschungen, wird der
für das
Prionenprotein spezifische und markierte Entwicklungsantikörper hinzugefügt. Die
gebildeten Komplexe werden nach dem Hinzufügen des Substrats des Enzyms,
das sich in eingefärbtes
Produkt umwandelt, dessen Extinktion mithilfe eines Mikroplatten-Lesegeräts (automatisierter
Spektrometer) bestimmt wird, per kolorimetrischer Methode angezeigt.
-
b) Vorgehensweise
-
Es
wird ein LCR-Volumen 15 Minuten lang bei 75°C im trockenen Laborbad inkubiert.
Nach dem Abkühlen
wird die Probe 5 Mal im Puffer Tris-Maleat 0, 2 M, pH 8 (Hinzufügen von
4 Puffervolumen) verdünnt
und wird entweder direkt auf einer zuvor durch C6S sensibilisierten
Mikroplatte aufgebracht oder durch die Proteinase K 15 Minuten lang
bei 37°C
verdaut und dann auf der Mikroplatte aufgebracht.
-
Die
sukzessiven Phasen der immunometrischen Analyse werden nachstehend
in der chronologischen Reihenfolge aufgezählt:
- 1 – Das Aufpfropfen
der sulfonierten Calix-6-Arenen C6S auf den aktivierten (NHS) Aminplatten
wird gemäß der oben
genannten Methode 6 Stunden lang bei Raumtemperatur gemäß einer
Konzentrationsauswahl oder gemäß einer
bestimmten Konzentration verdünnt
in einer Lösung
aus PBS 50 mM realisiert.
- 2 – Die
Platten werden anschließend
3 Mal in 0,05 %igem PBST gewaschen und dann in 0,05 %igem PBST – 5 %iger
Milch 1 Stunde lang bei 37°C
gesättigt.
- 3 – Nach
dem Waschen werden per Schälchen μL gemäß dem oben
beschriebenen analytischen Prinzip zubereitetem aufgebracht; die
Platten werden 1 ½ Stunden
lang bei 37°C
inkubiert.
- 4 – Nach
dem Waschen werden per Schälchen
100 μL des
Entwicklungsantikörpers
aufgebracht (AC23-HRP, HPR für
Raifort-Peroxydase, zu 0,5 μg/ml
oder AC23-Biotin zu 0,5 μg/ml).
Die Platten werden 1 Stunde lang bei Raumtemperatur inkubiert.
- 5 – Nach
dem Waschen werden die gebildeten Komplexe entwickelt:
- 5.1 – Wenn
der Entwicklungsantikörper
mit Biotin gekoppelt wird, werden 100 μL einer Lösung aus zu 1/20.000 verdünntem SA-PAL
in 0,05 %igem Puffer in Schälchen
aufgebracht. Anschließend
werden die Platten 20 Minuten lang bei Raumtemperatur inkubiert.
Nach dem Waschen werden 100 μL
PNPP pro Schälchen
aufgebracht. Die Platten werden 10 bis 30 Minuten lang bei 37°C inkubiert.
Nach Abschluss der Inkubation wird die kolorimetrische Reaktion
durch das Hinzufügen
von 50 μL
NaOH zu 0, 4 N in jedem Schälchen
gestoppt. Die optische Dichte wird anschließend mit dem Spektrometer bei
405 nm gegen einen Filter von 450 nm gemessen.
- 5.2 – Wenn
der Entwicklungsantikörper
mit der Peroxydase gekoppelt wird, werden 100 μL OPD pro Schälchen aufgebracht.
Die Platten werden 10 Minuten lang in der Dunkelheit und bei Raumtemperatur
inkubiert.
-
Bei
Abschluss der Inkubation wird die kolorimetrische Reaktion durch
Hinzufügen
von 50 μL
H2SO4 bei 1,8 N
in jedem Schälchen
gestoppt. Die optische Dichte wird anschließend mit dem Spektrophotometer
bei 495 nm gemessen.
-
b) Ergebnisse
-
1 – Überprüfung der Verbindung der auf
Mikroplatten aufgepfropften sulfonierten, mono-aminen Calix-6-Arenen
(C6S) mit dem Prionenprotein der Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit (LCR):
-
Eine
Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit
eines nicht von der Creutzfeld-Jacob-Krankheit betroffenen Patienten
wird 15 Minuten lang bei. 75°C
erhitzt und anschließend
zu ½ oder
zu 1/6 in einem mit einer immunologischen Entwicklung nach ELISA
kompatiblem Puffer verdünnt.
Die Proben werden nicht durch die Proteinase K verdaut und werden
damit auf einer mit den C6S aufgepfropften Platte gemäß einer
zwischen 1,8 und 18 μg/ml
inbegriffenen Konzentration aufgebracht. Nach der Inkubation wird
die immunologische Entwicklung des auf den C6S eingefangenen Antigens
durch den mit der Peroxydase gekoppelten, zu 0,5 μg/ml verwendeten Antikörper AC23
gesichert. Die Ergebnisse werden in 10 vorgestellt.
-
Diese
Ergebnisse zeigen, dass die C6S sich effektiv mit einer Form von
Prionenproteinen in der LCR verbinden, da bereits bei der ersten
Konzentration von am Boden der Schälchen immobilisierten C6S ein
Signal festgestellt wird.
-
2 – Überprüfung der Verbindung der C6S
mit dem pathologischen Prionenprotein in heterogener Phase ohne Verwendung
von Proteinase K:
-
Eine
LCR eines nicht von CJK betroffenen Patienten (LCR–) und eine
LCR eines an CJK verstorbenen Patienten (MJC+), die zu ½ verdünnt oder
nicht verdünnt
sind, werden unterschiedlichen Arten von Hitzebehandlungen unterzogen.
Sie werden anschließend auf
der Platte aufgebracht, auf die die C6S zu 7,2 μg/ml aufgepfropft wurden. Nach
dem Waschen wird die immunologische Entwicklung durch den mit Biotin
gekoppelten Antikörper
Antiprion AC23 gesichert.
-
Die
Ergebnisse werden graphisch in 11 dargestellt.
-
Die
Ergebnisse zeigen eine Adsorption des Prionenproteins auf den auf
der Platte aufgepfropften C6S bei Fehlen der Behandlung durch die
Proteinase K, die bei der positiven Probe wirkungsvoller ist als
bei der negativen Probe. Die unterschiedlichen Hitzebehandlungen
beeinflussen die Adsorptions-Wirksamkeit des Prionenproteins auf
den C6S bei fehlender Verdünnung
leicht und in stärkerem
Maße,
wenn die Probe verdünnt
ist. Damit scheinen die die Adsorption des Prionenproteins auf den
C6S MN in der heterogenen Phase begünstigenden Versuchsbedingungen
eine Verdünnung
der Proben und eine 5-minütige
Behandlung bei 95°C
zu sein.
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3 – Überprüfung der Verbindung der C6S
mit dem pathologischen Prionenprotein in der heterogenen Phase mit
der Verwendung der Proteinase K:
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Es
wurde eine 15-minütige
Verdauungsphase durch die Proteinase K bei 37°C in der vor-analytischen Behandlung,
vor dem Einfangen der 1-stündigen
Verdauungsmischung auf der Platte 6CS bei 37°C eingesetzt. Die Elimination
der restlichen Proteinase K wird durch sukzessive Waschungen in
0,05 %igem Puffer PBS-Tween gewährleistet.
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Die
Ergebnisse werden in 12 angegeben.
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Diese
Ergebnisse zeigen eine unterschiedliche optische Dichte zugunsten
der für
CJK positiven Probe nach der Verdauung durch die Proteinase K. Dieses
Differential ist bereits bei der ersten getesteten Proteinase-Konzentration
K (0,5 μg/ml)
sichtbar.
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d) Schlussfolgerung
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Der
Nachweis des Pionenproteins in der LCR wird gemäß dem Verfahren der Erfindung
ermöglicht. Bei
fehlender Verdauung durch die Proteinase K wird der Nachweis des
totalen (zelllulären
und pathologischen) PrP bei Vorhandensein von sulfonierten Calix-6-Arenen
auf unerwartete Weise nämlich
verstärkt,
das PrPsc wird bevorzugt nachgewiesen. Die
Verwendung dieser C6S beim Einfangen nach dem Verdauen der Proben
durch die Proteinase K erlaubt den Nachweis der Prpsc der
LCR durch Liefern eines erheblich unterschiedlichen Signals zwischen
den von nicht von CJK betroffenen Patienten stammenden LCR und den
von CJK betroffenen Patienten stammenden LCR.