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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung aus dem Bereich Immunologie und Medizin betrifft
Antikörper,
die spezifisch gegen menschlichen Tumornekrosefaktor-alpha (hTNFα) gerichtet
sind; Fragmente, Regionen und Derivate davon; und pharmazeutische
und diagnostische Zusammensetzungen sowie deren Herstellung und
diagnostische und therapeutische Verwendung. Die Erfindung betrifft
weiterhin Nukleotidsequenzen, die solche Antikörper kodieren, Fragmente und
Regionen, ebenso wie Vektoren und Wirte, die solche Sequenzen enthalten, und
Methoden davon.
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Beschreibung des Stands
der Technik
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Das
als Tumornekrosefaktor-α (TNFα; auch als
Kachexin bezeichnet) bekannte Zytokin ist ein Protein, das als ein
lösliches
Homotrimer aus Proteinuntereinheiten von 17 kD hauptsächlich durch
Monozyten und Makrophagen als Antwort auf Endotoxin oder andere
Stimuli sezerniert wird (Smith, R.A. et al., J. Biol. Chem. 262:6951-6954
(1987)). Eine membrangebundene 26 kD-Vorläuferform von TNF wurde ebenfalls
beschrieben (Kriegler, M. et al., Cell 53:45-53 (1988)). Siehe die Übersichtsarbeiten
zu TNF von Beutler, B. et al., Nature 320:584 (1986), Old, L.J.,
Science 230:630 (1986) und Le, J. et al., Lab. Invest. 56:234 (1987).
TNF wurde ursprünglich
im Serum von Tieren entdeckt, denen in regelmäßiger Folge ein bakterieller
Impfstoff (Bacillus Calmette-Guerin, BCG) und Endotoxin injiziert
wurde (Carswell, E.A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:3666 (1975)).
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Die
Expression des TNF-α kodierenden
Gens ist nicht auf Zellen der Monozyten/Makrophagen-Familie beschränkt. Für mehrere
menschliche, nicht-monozytische Tumorzellinien wurde die Produktion
von TNF gezeigt (Rubin, B.Y. et al., J. Exp. Med. 164:1350 (1986);
Spriggs, D. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:6563 (1987)).
TNF wird ebenfalls durch CD4+ und CD8+ periphere Blut-T-Lymphozyten und durch
verschiedene, in Kultur gehaltene T- und B-Zellinien produziert
(Cuturi, M.C., et al., J. Exp. Med. 165:1581 (1987); Sung, S.-S.J. et
al., J. Exp. Med. 168:1539 (1988)).
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Eine
zunehmende Anzahl von Hinweisen deutet darauf hin, daß TNF ein
regulatorisches Zytokin mit pleiotropen biologischen Aktivitäten ist.
Diese Aktivitäten
umfassen: Hemmung der Lipoproteinlipase-Synthese („Kachexin"-Aktivität) (Beutler,
B. et al., Nature 316:552 (1985)), Aktivierung polymorphkerniger
Leukozyten (Klebanoff, S.J. et al., J. Immunol. 136:4220 (1986);
Perussia, B., et al., J. Immunol. 138:765 (1987)), Hemmung des Zellwachstums
oder Stimulation des Zellwachstums (Vilcek, J. et al., J. Exp. Med.
163:632 (1986); Sugarman, B.J. et al., Science 230:943 (1985); Lachman,
L.B. et al., J. Immunol. 138:2913 (1987)), zytotoxische Wirkung
gegenüber
bestimmten transformierten Zelltypen (Lachman, L.B. et al., supra;
Darzynkiewicz, Z. et al., Canc. Res. 44:83 (1984)), antivirale Aktivität (Kohase,
M. et al., Cell 45:659 (1986); Wong, G.H.W. et al., Nature 323:819
(1986)), Stimulation der Knochenresorption (Bertolini, D.R. et al.,
Nature 319:516 (1986); Saklatvala, J., Nature 322:547 (1986), Stimulation
von Kollagenase- und Prostaglandin E2-Produktion (Dayer, J.-M. et al., J.
Exp. Med. 162:2163 (1985)); und immunregulatorische Wirkungen, einschließlich Aktivierung von
T-Zellen (Yokata, S. et al., J. Immunol 140:531 (1988)), B-Zellen
(Kehrl, J.H. et al., J. Exp. Med. 166:786 (1987)), Monozyten (Philip,
R. et al., Nature 323:86 (1986)), Thymozyten (Ranges, G.E. et al.,
J. Exp. Med. 167:1472 (1988)) sowie Stimulation der Zelloberflächenexpression
von Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC)
Klasse I und Klasse II Molekülen
(Collins, T. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:446 (1986); Pujol-Borrell,
R. et al., Nature 326:304 (1987)).
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TNF
ist bekannt für
seine pro-inflammatorischen Wirkungen, die zu einer Zerstörung von
Gewebe führen,
zu denen etwa die Induktion von prokoagulatorischer Aktivität bei Gefäßendothelzellen
(Pober, J.S. et al., J. Immunol. 136:1680 (1986)), vermehrte Adhärenz von
Neutrophilen und Lymphozyten (Pober, J.S. et al., J. Immunol. 138:3319
(1987)) sowie Stimulation der Freisetzung von Plättchen-aktivierendem Faktor
aus Makrophagen, Neutrophilen und Gefäßendothelzellen (Camussi, G.
et al., J. Exp. Med. 166:1390 (1987)) gehören.
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Jüngsten Hinweisen
zufolge ist TNF an der Pathogenese vieler Infektionen (Cerami, A.
et al., Immunol. Today 9:28 (1988)), immunologischer Störungen,
des neoplastischen Krankheitsbildes, z.B. an Kachexie, die einige
maligne Erkrankungen begleitet (Oliff, A. et al., Cell 50:555 (1987)),
und an Autoimmunerkrankungen und Graft-Versus-Host-Pathologie (Piguet,
P.-F. et al., J. Exp. Med. 166:1280 (1987)) beteiligt. Der Zusammenhang
zwischen TNF und Krebs sowie Infektionskrankheiten steht häufig mit
dem Stoffwechselzustand des Wirts in Verbindung. Ein Hauptproblem
bei Krebspatienten ist der Gewichtsverlust, der gewöhnlich mit
Anorexie verbunden ist. Die beträchtliche
Auszehrung, die daraus resultiert, ist als „Kachexie" bekannt (Kern, K.A. et al., J. Parent.
Enter. Nutr. 12:286-298 (1988)). Kachexie beinhaltet beschleunigten
Gewichtsverlust, Anorexie und ständiges
Schwinden von Körpermasse
als Antwort auf ein malignes Wachstum. Die fundamentale physiologische
Entgleisung kann damit zusammenhängen,
daß die
Nahrungsaufnahme im Verhältnis
zum Energieaufwand vermindert ist. Der Zustand der Kachexie ist
deshalb mit einer signifikanten Morbidität verbunden und ist für die Mehrzahl
der Sterbefälle
bei Krebs verantwortlich. Eine Reihe von Studien haben nahegelegt,
daß TNF
ein wichtiger Mediator der Kachexie bei Krebs, Infektionskrankheiten
und anderen katabolen Zuständen
ist.
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Es
wird angenommen, daß TNF
eine zentrale Rolle bei den pathophysiologischen Folgen von Gram-negativer
Sepsis und Endotoxinschock (Michie, H.R. et al., Br. J. Sura. 76:670-671
(1989)); Debets, J.M.H. et al., Second Vienna Shock Forum, S. 463-466
(1989); Simpson, S.Q. et al., Crit. Care Clin. 5:27-47 (1989)),
einschließlich
Fieber, Unwohlsein, Anorexie und Kachexie spielt. Endotoxin ist
ein wirksamer Aktivator von Monozyten/Makrophagen, der die Produktion
und Sekretion von TNF (Kornbluth, S.K. et al., J. Immunol. 137:2585-2591
(1986)) und anderen Zytokinen stimuliert. Daraus, daß TNF viele
biologische Effekte von Endotoxin nachahmen konnte, wurde gefolgert,
daß es
sich um einen zentralen Mediator handelt, der für das klinische Bild von Krankheiten,
die mit Endotoxin im Zusammenhang stehen, verantwortlich ist. TNF
und andere, aus Monozyten stammende Zytokine vermitteln die metabolen
und neurohormonalen Antworten auf Endotoxin (Michie, H.R. et al.
N. Eng. J. Med. 318:1481-1486 (1988)). Die Verabreichung von Endotoxin
an Freiwillige verursacht akute Krankheitserscheinungen mit erkältungsartigen
Symptomen einschließlich
Fieber, Tachykardie, erhöhter
Stoffwechselrate und Streßhormon-Ausschüttung (Revhaug,
A. et al., Arch. Surg. 123:162-170 (1988)). Auch bei Patienten,
die an Gram-negativer Sepsis leiden, wurden erhöhte Spiegel an zirkulierendem TNF
gefunden (Waage, A. et al., Lancet 1:355-357 (1987); Hammerle, A.F.
et al., Second Vienna Shock Forum S. 715-718 (1989); Debets, J.M.H.
et al., Crit. Care Med. 17:489-497 (1989); Calandra, T. et al.,
J. Infec. Dis. 161:982-987
(1990)). Die Behandlung von Krebspatienten mit TNF (aufgrund seiner
tumoriziden Wirkung) zeigte, daß Dosen über 545 μg/m2/24 h Veränderungen verursachten, die
denen ähnlich
waren, die durch Injektion von Endotoxin (4 ng/kg) bei gesunden
Menschen hervorgerufen wurden (Michie, H.R. et al., Surgery 104:280-286
(1988)), was die Rolle von TNF als dem hauptsächlichen Mediator von septischen
und endotoxinämischen
Antworten eines Wirts unterstreicht. Chronische intravenöse TNF-Infusion
bei Menschen oder Ratten wurde von Anorexie, Flüssigkeitsretention, Akutphaseantworten
und negativer Stickstoffbilanz (d.h. klassichen katabolen Effekten)
begleitet, was zu der Schlußfolgerung
führte,
daß TNF
für viele
der Veränderungen
verantwortlich sein könnte,
die im Verlauf kritischer Krankheiten bemerkt werden (Michie, H.R.
et al., Ann. Surg. 209:19-24 (1989)).
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Passive
Immuntherapie, die auf eine Neutralisierung von TNF abzielt, könnte einen
günstigen
Effekt bei Gram-negativer Sepsis und Endotoxinämie haben, basierend auf der
gesteigerten TNF-Produktion und den erhöhten TNF-Spiegeln bei diesen
pathologischen Zuständen,
wie oben diskutiert.
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Antikörper gegen
ein „Modulator"-Material, das als
Kachexin charakterisiert wurde (und sich später als mit TNF identisch erwies),
wurden durch Cerami et al. offenbart (EPO Patentpublikation Nr.
0212489, 4. März 1987).
Solche Antikörper
wurden als nützlich
für diagnostische
Immuntests und zur Therapie von Schock bei bakteriellen Infektionen
beschrieben. Rubin et al. (EPO Patentpublikation 0218868, 22. April
1987) offenbarte monoklonale Antikörper (mAbs) gegen menschlichen
TNF, die Hybridomzellen, die solche Antikörper sezernieren, Methoden
zur Herstellung solcher Antikörper
und die Anwendung solcher Antikörper
im Immuntest auf TNF. Yone et al. (EPO Patentpublikation 0288088,
26. Oktober 1988) offenbarte anti-TNF-Antikörper, einschließlich mAbs,
und deren Nutzen bei der Diagnose von Erkrankungen, insbesondere
Kawasaki-Syndrom und bakterielle Infektion, mittels Immuntest. Für Körperflüssigkeiten
von Patienten mit Kawasaki-Syndrom (infantiles akutes febriles mukokutanes
Lymphknotensyndrom; Kawasaki, T., Allergy 16:178 (1967); Kawasaki, T.,
Shonica (Pediatrics) 26:935 (1985)) wurden erhöhte TNF-Spiegel beschrieben,
die mit dem Verlauf der Erkrankung einhergingen (Yone et al., supra).
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Andere
Forscher haben spezifische mAbs gegen rekombinanten menschlichen
TNF beschrieben, die in vitro neutralisierende Aktivität aufwiesen
(Liang, C-M. et al.. Biochem. Biophys. Res. Comm. 137:847-854 (1986);
Meager, A. et al., Hybridoma 6:305-311 (1987); Fendly et al., Hybridoma
6:359-369 (1987); Bringman, T.S. et al., Hybridoma 6:489-507 (1987);
Hirai, M. et al., J. Immunol. Meth. 96:57-62 (1987); Moller, A.
et al., Cytokine 2:162-169
(1990)). Einige dieser mAbs wurden verwendet, um Epitope des menschlichen
TNF zu kartieren und Enzym-Immuntests zu entwickeln (Fendly et al.,
supra; Hirai et al., supra; Moller et al., supra), und um die Reinigung
von rekombinantem TNF zu unterstützen (Bringman
et al., supra). Diese Studien stellen jedoch keine Grundlage bereit,
um TNF-neutralisierende
Antikörper
herzustellen, die zur Diagnose in vivo oder zu therapeutischen Zwecken
beim Menschen angewendet werden können.
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Der
unmittelbarste Beitrag zur Anwendung einer anti-TNF-Immuntherapie
ergibt sich aus in vivo-Protektionsstudien in anderen Tieren als
dem Menschen. In anderen Säugetieren
als dem Menschen wurde gezeigt, daß neutralisierende Antiseren
oder mAbs gegen TNF nachteilige physiologische Veränderungen,
die bei experimenteller Endotoxinämie und Bakteriämie auftreten,
außer
Kraft setzen und den Tod nach Verabreichung einer letaler Dosis
verhindern. Dieser Effekt wurde z.B. in Letalitätstests an Nagetieren und in
Krankheitsmodellsystemen bei Primaten gezeigt (Mathison, J.C. et
al., J. Clin. Invest. 81:1925-1937 (1988); Beutler, B. et al., Science
299:869-871 (1985); Tracey, K.J. et al., Nature 330:662-664 (1987);
Shimamoto, Y. et al., Immunol. Lett. 17:311-318 (1988); Silva, A.T.
et al., J. Infect. Dis. 162:421-427 (1990); Opal, S.M. et al., J.
Infect. Dis. 161:1148-1152 (1990); Hinshaw, L.B. et al., Circ. Shock
30:279-292 (1990)). Beispielsweise waren F(ab')2-Fragmente
von neutralisierenden anti-TNF-mAbs in der Lage, bei Pavianen septischen
Schock zu verhindern, der durch lebende E. coli hervorgerufen wurde
(Tracey, K.J. et al., supra).
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Putative
Rezeptor-Bindungsstellen von hTNF wurden von Eck und Sprang (J.
Biol. Chem. 264(29), 17595-17605 (1989) vorgestellt, die nachwiesen,
daß der
Rezeptor-Bindungslocus von TNF-α aus
den Aminosäuren
11-13, 37-42, 49-57 und 155-157 besteht. Die PCT-Anmeldung WO91/02078 (Prioritätsdatum
7. August 1989) offenbart TNF-Liganden, die monoklonale Antikörper binden
können,
die folgenden Epitope aufweisen: Wenigstens eines aus 1-20, 56-77
und 108-127; wenigstens zwei aus 1-20, 56-77, 108-127 und 138-149; alle
aus 1-18, 58-65, 115-125 und 138-149; alle aus 1-18 und 108-128;
alle aus 56-79, 110-127 und 135- oder 136-155; alle aus 1-30, 117-128
und 141-153; alle aus 1-26, 117-128 und 141-153; alle aus 22-40, 49-96 oder -97,
110-127 und 136-153; alle aus 12-22, 36-45, 96-105 und 132-157;
beide aus 1-20 und 76-90; alle aus 22-40, 69-97, 105-128 und 135-155;
alle aus 22-31 und
146-157; alle aus 22-40 und 49-98; wenigstens eines aus 22-40, 49-98
und 69-97, beide aus 22-40 und 70-87.
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Bis
heute ist die Praxis mit anti-TNF-mAbs zur Therapie beim Menschen
begrenzt. In einer Klinischen Studie Phase I wurde vierzehn Patienten
mit schwerem septischem Schock ein neutralisierender Maus-anti-TNF-mAb
in einer Einzeldosis von 0,4-10 mg/kg (Exley, A.R. et al., Lancet
335:1275-1277 (1990)) verabreicht. Sieben der vierzehn Patienten
entwickelten allerdings eine Mensch-anti-Maus-Antikörperantwort
auf die Behandlung hin, wobei die Behandlung durch die bekannten
Probleme beeinträchtigt
wurde, die auf der Immunogenität
der, aus schwerer und leichter Kette bestehenden Abschnitte des
Antikörpers
der Maus beruhten. Aufgrund der gesteigerten Immunabwehr-Antwort
in Patienten, denen aus diagnostischen oder therapeutischen Gründen Maus-anti-TNF-Antikörper verabreicht
werden, vermindert eine derartige Immunogenität die Wirksamkeit bei fortgesetzter
Verabreichung und kann die Behandlung ohne Wirkung bleiben lassen.
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Die
Verabreichung von TNF-mAbs der Maus an Patienten, die unter schwerer
Graft-versushost-Pathologie leiden, wurde ebenfalls berichtet (Herve,
P. et al., Lymphoma Res. 9:591 (1990)).
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Dementsprechend
gibt es einen Bedarf an neuen TNF-Antikörpern, die die Probleme der
Immunogenität
von Mäuseantikörpern überwinden
und die für
verminderte Immunogenität
und gesteigerte Neutralisierungswirkung sorgen.
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Gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein chimäres Immunglobulinmolekül zur Verfügung gestellt,
wobei das Immunglobulinmolekül
aus einem chimären
Antikörper,
einer chimären
Immunglobulinkette oder einem Antigen-bindenden Fragment oder einer
Region daraus ausgewählt
ist, wobei das Immunglobulinmolekül mindestens einen Teil einer
konstanten Region eines menschlichen Immunglobulins und mindestens
einen Teil einer variablen Region eines nicht-menschlichen Immunglobulins
umfaßt,
das Immunglobulinmolekül
Spezifität
für ein
neutralisierendes Epitop des menschlichen Tumornekrosefaktors α (TNFα) aufweist
und das Immunglobulinmolekül
(i) die Zytotoxizität
von menschlichem TNFα und
Schimpansen-TNFα neutralisiert
oder hemmt und (ii) die zytotoxische Aktivität von TNFα, produziert durch Pavian, Cynomolgus- und
Rhesusaffe, oder die von menschlichem TNFβ nicht hemmt sowie (iii) folgendes
neutralisiert: (a) eine TNF-induzierte IL-6-Sekretion; (b) eine
TNF-Aktivierung von Prokoagulations- und Adhäsionsmolekül-Aktivitäten endothelialer Zellen; und
(c) eine TNF-induzierte Oberflächenexpression
von ELAM-1.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein chimäres Immunglobulinmolekül zur Verfügung gestellt,
wobei das Immunglobulinmolekül
aus einem chimären
Antikörper,
einer chimären
Immunglobulinkette oder einem Antigen-bindenden Fragment oder einer
Region daraus ausgewählt
ist, wobei das Immunglobulinmolekül mindestens einen Teil einer
konstanten Region eines menschlichen Immunglobulins und mindestens
einem Teil einer variablen Region eines nicht-menschlichen Immunglobulins
umfaßt,
wobei das Immunglobulinmolekül
Spezifität
zu einem neutralisierenden Epitop des menschlichen Tumornekrosefaktors α (TNFα) aufweist
und eine Antigen-bindende Region, welche an die Reste 87-108 oder
sowohl 59-80 als auch 87-108 gemäß der SEQ
ID No:1 von menschlichem TNFα bindet,
was durch die Peptid-Pin-Synthesemethode nachgewiesen wurde, und
welche folgendes neutralisiert: (a) TNF-induzierte IL-6-Sekretion;
(b) TNF-Aktivierung
von Prokoagulations und Adhäsionsmolekül-Aktivitäten endothelialer
Zellen; und (c) TNF-induzierte Oberflächenexpression von ELAM-1.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung binden chimäre anti-TNF-Antikörper ein Epitop
von hTNFα aus
mindestens 5 Aminosäuren
der Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 (aus
SEQ ID No:1), nicht aber bekannte oder putative rezeptorbindende
Bereiche von TNF, wie etwa die Aminosäuresequenzen 1-20, 11-13, 37-42, 49-57
oder 155-157 von TNF (aus SEQ ID No:1).
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Derartige
chimäre
anti-TNF-Antikörper,
Fragmente und Regionen davon, entsprechend der vorliegenden Erfindung,
schließen
solche ein, die sowohl durch Hybridomzellen als auch rekombinant
durch Zellen produziert werden, die heterologe, mindestens variable
Regionen kodierende Nukleinsäuren
exprimieren, wie etwa chimere Maus-Mensch-Antikörper derartiger TNF-spezifischer
Antikörper,
Fragmente oder Regionen wie die der vorliegenden Erfindung.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin chimäre anti-TNF-Antikörper, Fragmente
und Regionen zur Verfügung,
wobei Hybridomzellen und Genetic-Engineering-Technologien angewendet
werden, um nutzbare Produkte zur an vivo-Behandlung und Diagnose
von menschlichen Erkrankungen, die im Zusammenhang mit TNF stehen,
herzustellen, wie oben beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin die Anwendung von antigenen
Polypeptiden aus hTNFα zur Verfügung, die
Abschnitten von TNFα entsprechen;
werden Epitope dieser Polypeptide durch chimäre TNF-spezifische Antikörper, Fragmente
oder Regionen gebunden, wird die biologische Aktivität von TNFα in vivo
neutralisiert oder gehemmt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist, chimäre
Antikörper,
hergestellt von Hybridomzellen oder rekombinanten Wirten, zur Verfügung zu
stellen, die Epitope von Polypeptiden spezifisch binden, die mindestens
5 Aminosäuren
entsprechen, die aus den Resten 87-108 oder sowohl den Resten 59-80
als auch 87-108 von hTNFα (aus
SEQ ID No:1) ausgewählt
sind, wie in 15 gezeigt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiterhin chimäre anti-TNFα-Antikörper, Fragmente und Regionen
zur Verfügung,
die in vivo TNFα hemmende
und/oder neutralisierende Aktivität aufweisen, und die als pharmazeutische
und diagnostische Zusammensetzungen zur Diagnose und Behandlung
von Erkrankungen eingesetzt werden können, die im Zusammenhang mit
TNFα stehen,
einschließlich
Kachexie, akute und chronische Infektionen und parasitische Prozesse,
wie etwa bakterielle und virale Infektionen und Pilzinfektionen,
akute und chronische entzündliche
und immunologische Prozesse, einschließlich Autoimmunerkrankungen,
alkoholinduzierte Hepatitis, neoplastische Erkrankungen und ähnliches.
Zur therapeutischen Anwendung werden hochaffine chimäre anti-TNFα-Antikörper bevorzugt,
einschließlich
rekombinante und durch Hybridomzellen produzierte monoklonale und
chimäre
Antikörper
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die menschliches TNFα in
vivo mit einer halbmaximalen Dosis (ID50) von mindestens etwa 1 μg/ml, bevorzugter
mindestens etwa 100 ng/ml, am bevorzugtesten mindestens etwa 15
ng/ml hemmen oder neutralisieren.
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Einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge werden chimäre anti-TNFα-mAbs oder TNF-bindende
Fragmente davon, die besonders nützlich
sind für
diagnostische Methoden zur Detektion von menschlichem TNFα in Patienten,
die im Verdacht stehen, an Beschwerden zu leiden, die mit TNFα zusammenhängen, einschließlich Methoden,
bei denen hochaffine chimäre
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung verwendet werden, mit biologischem Material
eines Patienten in Kontakt gebracht und eine Antigen-Antikörper-Reaktion nachgewiesen.
Die Erfindung kann zur TNFα-Detektion
in biologischen Flüssigkeiten in
Form von Kits, die hochaffine chimäre anti-TNFα-Antikörper oder Fragmente der vorliegenden
Erfindung, bevorzugt in nachweisbar markierter Form, umfassen, verwendet
werden.
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Die
chimären
Antikörper
der vorliegenden Erfindung verkörpern
eine Kombination der vorteilhaften Eigenschaften von mAbs. Ebenso
wie mAbs der Maus können
sie menschliches TNF erkennen und daran binden; anders jedoch als
Mäuse-mAbs
vermindern die „Mensch-spezifischen" Eigenschaften der
chimären
Antikörper
die Wahrscheinlichkeit einer Immunantwort auf die Antikörper und
führen
zu verlängerter Überlebenszeit
in der Zirkulation infolge verminderter Entfernung. Außerdem können bei
Verwendung der in der vorliegenden Erfindung offengelegten Methode,
die konstanten Regionen jedes gewünschten menschlichen Immunglobulin-Isotyps
mit der gewünschten
Antigen-Bindungsstelle kombiniert werden.
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Die
vorliegende Erfindung macht weiterhin chimäre Immunglobulinketten verfügbar, entweder
schwer (H) oder leicht (L), die variable oder konstante Regionen
mit Spezifität
gegenüber
einem oder mehreren Epitopen von TNF aufweisen, bevorzugterweise
einem Epitop aus mindestens 5 Aminosäuren der Reste 87-107 oder
einer Kombination aus sowohl 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID No:1). In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die Aminosäuren des
Epitops keine Aminosäuren
mindestens einer der Reste von 11-13, 37-42, 49-57 oder 155-157
von hTNFα (aus
SEQ ID No:1). Eine chimäre
Mensch/Maus-Immunglobulinkette enthält eine konstante (C) Region,
die im wesentlichen der in natürlichem,
menschlichem Immunglobulin vorhandenem ähnlich ist sowie eine variable
(V) Region, bevorzugterweise nicht menschlich, die hohe Affinität und die
gewünschte
Spezifität
zu einem TNF-Epitop aufweist. Die Erfindung stellt ebenfalls Antikörper, Fragmente
und Regionen mit assoziierten, chimären H- und L-Ketten zur Verfügung, so
daß die
Gesamtheit des Moleküls
die gewünschten
Eigenschaften hinsichtlich Antigen-Erkennung und Antigen-Bindung
aufweist.
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Im
besonderen zielt die vorliegende Erfindung auch auf einen chimären Antikörper, der
zwei leichte Ketten und zwei schwere Ketten umfaßt, wobei jede der Ketten mindestens
einen Teil einer menschlichen konstanten Region und mindestens einen
Teil einer variablen (V) Region nicht-menschlicher Herkunft mit
Spezifität
gegenüber
menschlichem TNFα umfaßt, wobei
der Antikörper
mit hoher Affinität
an ein hemmendes und/oder neutralisierendes Epitop von menschlichem
TNFα bindet.
Die Erfindung beinhaltet auch ein Fragment oder ein Derivat eines
solchen Antikörpers.
Die V-Region ist bevorzugt von nicht-menschlicher Herkunft, bevorzugter
stammt sie aus der Maus. In einer bevorzugten Ausführungsform
leitet sich die V-Region von dem mAb A2 ab oder bindet dessen Epitope.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird ein chimärer Antikörper zur
Verfügung
gestellt, der Epitope des als chimärer A2 (cA2) bezeichneten Antikörpers bindet,
oder ein chimärer
Mensch/Maus-anti-TNF-mAb,
der kompetitiv die Bindung von cA2 an TNFα hemmt.
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Bevorzugterweise
hemmt oder neutralisiert der chimäre Antikörper menschlichen TNFα in vivo
mit einer ID50 von mindestens ungefähr 1 μg/ml, bevorzugter von mindestens
etwa 100 ng/ml, am meisten bevorzugt von mindestens ungefähr 15, 30,
50 oder 80 ng/ml.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 stellt
einen Graphen dar, der die dosisabhängige Bindung von Mäuse-mAb
A2 an menschlichen TNFα zeigt.
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2 stellt
einen Graphen dar, der zeigt, daß Hitze-inaktivierter menschlicher
TNFα durch
mAb A2 nicht erkannt wird.
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3 stellt
einen Graphen dar, der die Neutralisierung der TNF-Zytotoxizität in vitro
durch Mäuse-A2 zeigt.
Kontrolle: Maus-IgG1-anti-LipidA-mAb (8A1) mit natürlichem,
menschlichem TNF. Die mittleren Absorptionswerte der Kontrollen
waren wie folgt: keine Zugabe von TNF = 1,08; natürlicher
TNF, kein Antikörper
= 0,290; und rekombinanter TNF, kein Antikörper = 0,500.
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4 stellt
einen Graphen dar, der zeigt, daß mAb A2 und chimärer A2 menschliches
Lymphotoxin (TNFβ)
nicht hemmen oder neutralisieren.
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5 stellt
einen Graphen dar, der zeigt, daß die mAbs Mäuse-A2 und
chimärer
cA2 TNFα aus
der Maus nicht hemmen oder neutralisieren.
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6 und 7 stellen
Graphen dar, die zeigen, daß mAb
A2 durch Schimpansen-Monozyten
produzierten TNF und rhTNFα nicht
hemmen oder neutralisieren.
-
8 liefert schematische Diagramme der Plasmide,
die zur Expression der chimären H-(pA2HG1apgpt) und
L- (pA2HuKapgpt) Ketten des chimären
A2-Antikörpers
verwendet wurden.
-
9 stellt einen Graphen dar, der die Ergebnisse
eines Cross-blocking-epitope-ELISA mit Kompetitoren des Mäuse-A2 (mA2)
und chimären
(cA2) Antikörpers
zeigt.
-
10 stellt den Graphen einer Scatchard-Analyse
mit 125J-markiertem mAb A2 (mA2) und chimärem A2 (cA2)
dar, die an rekombinanten menschlichen TNFα binden, der an einer Mikrotiterplatte
immobilisiert ist. Jeder Ka-Wert wurde aus dem Mittelwert zweier
unabhängiger
Bestimmungen berechnet.
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11 stellt
einen Graphen dar, der die Neutralisierung der TNF-Zytotoxizität durch
chimären
A2 zeigt. Die Kontrolle ist ein chimärer Maus/Mensch-IgG1-anti-Thrombozyten-mAb (7E3), der mit
natürlichem, menschlichem
TNF reagiert. Mittlere Absorptionswerte der Kontrollen waren: keine
Zugabe von TNF = 1,08; natürlicher
TNF, kein Antikörper
= 0,290; und rekombinanter TNF, kein Antikörper = 0,500.
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12 stellt
einen Graphen dar, der die in vitro-Neutralisierung von TNF-induzierter
ELAM-1-Expression
durch chimären
A2 zeigt. Die Kontrolle ist ein chimärer Maus/Mensch-IgG1-Anti-CD4-Antikörper.
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13 stellt
eine als SEQ ID No:1 bezeichnete Aminosäuresequenz von humanem TNF
dar.
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14A ist eine graphische Darstellung einer Epitopkartierung
von chimärem
mAb cA2, worin die relative Bindung von cA2 an Peptidpins von menschlichem
TNF angezeigt ist.
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14B ist eine graphische Darstellung einer Epitopkartierung
von chimärem
mAb cA2, worin die relative Bindung von cA2 an Peptid-Pins, deren
die Peptide von menschlichem TNF stammen, in Gegenwart von menschlichem
TNF angezeigt ist.
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15 stellt
eine Aminosäuresequenz
von menschlichem TNF dar, die Sequenzen mit Bereiche von Epitopen
zeigt, die durch cA2 erkannt werden.
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16A ist eine Darstellung eines räumlichen
Modells eines menschlichen TNF-Monomers.
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16B ist eine Darstellung eines räumlichen
Modells zweier nicht aufeinanderfolgender Peptidsequenzen von menschlichem
TNF, die durch cA2 erkannt werden.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung stellt anti-Tumor-Nekrose-Faktor (anti-TNF)
chimäre
Maus/Mensch-Antikörper
und Fragmente und Regionen davon zur Verfügung, welche die biologische
Aktivität
von TNF in vivo hemmen oder neutralisieren und spezifisch gegen
menschlichen Tumor-Nekrose-Faktor α (hTNFα) gerichtet sind, welche zu
diagnostischen und therapeutischen Zwecken bei Mensch oder Tier
verwendet werden können,
die Krankheitsbilder oder Beschwerden aufweisen, die mit dem Vorhandensein
einer, mit einem anti-TNF-Antikörper
reagierenden Substanz, insbesondere hTNFα, verbunden sind, wobei diese
Mengen übersteigt,
wie sie in einem normalen, gesunden Organismus vorhanden sind. Chimäre Antikörper der
vorliegenden Erfindung und Fragmente, Regionen und Derivate davon
enthalten bevorzugterweise mindestens eine V-Region, die ein Epitop
von TNF erkennt und welche hemmende und/oder neutralisierende biologische
Aktivität
in vivo aufweist.
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Unerwarteterweise
können
monoklonale Antikörper
der vorliegenden Erfindung die Wirkung von TNFα blockieren, ohne an die putative
Rezeptorbindungsstelle, dargestellt bei Eck und Sprang (J. Biol.
Chem. 264 (29), 17595-17605 (1989)), entsprechend der Aminosäuren 11-13,
37-42, 49-57 und 155-157 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1), zu binden.
-
Bevorzugte
Antikörper
der vorliegenden Erfindung sind chimäre Mensch/Maus-anti-TNFα-Antikörper mit
hoher Affinität
und Fragmente oder Regionen davon, die wirksam hemmende und/oder
neutralisierende Aktivität
gegenüber
menschlichem TNFα in
vivo haben. Derartige chimäre
Antikörper
beinhalten jene, die durch Immunisierung mit gereinigtem rekombinantem
hTNFα (SEQ
ID NO:1) oder Peptidfragmenten davon, erzeugt wurden. Solche Fragmente
enthalten Epitope aus mindestens 5 Aminosäuren der Reste 87-107 oder einer
Kombination aus sowohl 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (gemäß der entsprechenden
Aminosäuren aus
SEQ ID NO:1). Zusätzlich
erkennen bevorzugte Antikörper,
Fragmente und Regionen der chimären
anti-TNF-Antikörper
der vorliegenden Erfindung keine Aminosäuren aus mindestens einer der
Aminosäuren 11-13,
37-42, 49-57 oder 155-157 von hTNFα (aus SEQ ID NO:1).
-
Da
TNF-Konzentrationen in der Zirkulation tendenziell extrem niedrig
sind, im Bereich von ungefähr 10
pg/ml bei nicht-septischen Individuen, und bis zu ungefähr 50 pg/ml
in septischen Patienten und über
100 pg/ml beim septischen Syndrom (Hammerle, A.F. et al., 1989,
supra) erreichen oder nur an Stellen TNF-vermittelter Symptomatik
nachgewiesen werden können,
ist die Verwendung von Antikörpern
mit hoher Affinität und/oder
Antikörpern,
die TNF in vivo wirksam hemmen und/oder neutralisieren, Fragmenten
oder Regionen davon, bevorzugt, sowohl für TNF-Immuntests als auch zur
Therapie TNF-vermittelter
Pathologie. Derartige chimäre
Antikörper,
Fragmente oder Regionen werden eine Affinität zu hTNFα, ausgedrückt als Ka, von bevorzugt mindestens
108 M–1, bevorzugter von mindestens
109 M–1, wie etwa 5 × 108 M–1, 8 × 108 M–1, 2 × 109 M–1, 4 × 109 M–1, 6 × 109 M–1, 8 × 109 M–1 aufweisen.
-
Zur
Therapie am Menschen ist die Verwendung von chimären Hochaffinitäts-Antikörpern und
Fragmenten, Regionen und Derivaten mit TNFα in vivo wirksam hemmender und/oder
neutralisierender Aktivität, entsprechend
der vorliegenden Erfindung, welche die TNF-induzierte IL-6 Sekretion unterbinden,
bevorzugt. Ebenfalls zur Therapie am Menschen ist die Verwendung
solcher chimärer
anti-TNFα-Hochaffinitäts-Antikörper und
Fragmente, Regionen und Derivate davon bevorzugt, die die TNF-induzierte
Prokoagulations-Aktivität blockieren,
einschließlich
der Blockierung der TNF-induzierten Expression von Zelladhäsions-Molekülen wie etwa
ELAM-1 und ICAM-1, und der Blockierung der mitogenen Aktivität von TNF,
in vivo, in situ und in vitro.
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Bevorzugte
chimäre
anti-TNF-mAbs sind jene, die in vivo die Bindung von menschlichem
TNFα durch anti-TNFα-Mäuse-mAb
A2, chimären
mAb cA2 oder einen Antikörper
mit im wesentlichen denselben spezifischen Bindungseigenschaften,
ebenso wie von Fragmenten und Regionen davon, kompetitiv hemmen.
Bevorzugte chimäre
Antikörper
der vorliegenden Erfindung sind jene, die Epitope binden, die durch
A2 und cA2 erkannt werden und die in den Aminosäuren 59-80 und/oder 87-108
von hTNFα (gemäß der entsprechenden Aminosäuren aus
SEQ ID NO:1) enthaltend sind, derart, daß die Epitope aus mindestens
5 Aminosäuren
bestehen, die mindestens eine Aminosäure der oben genannten Abschnitte
von menschlichem TNFα umfassen. Bevorzugte
Methoden zur Bestimmung von Spezifität und Affinität monoklonaler
Antikörper
durch kompetitive Inhibition können
bei Müller,
Meth. Enzymol. 92:589-601 (1983), gefunden werden, was hiermit durch
Zitat vollständig
aufgenommen ist.
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Der
Mäuse-mAb
A2 wird durch eine, als c134A bezeichnete Zellinie produziert. Der
chimäre
Anitkörper cA2
wird durch eine, als c168A bezeichnete Zellinie produziert. Die
Zellinie c134A ist in Gestalt einer Zellbank zu Forschungszwecken
im Centocor Cell Biology Services Depository hinterlegt und die
Zellinie c1b8A (RCB) ist in Gestalt einer Zellbank zu Forschungszwecken
im Centocor Corporate Cell Culture Research and Development Depository
hinterlegt, beide bei Centocor, 200 Great Valley Parkway, Malvern,
Pennsylvania, 19355. Die Zellinie c168A ist auch bei Centocor BV,
Leiden, Niederlande, hinterlegt.
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Weiterhin
wurde c168A mit dem Anmeldedatum der vorliegenden Anmeldung bei
der American Type Culture Collection, Rockville, Maryland, als ein „Culture-Safe-Deposit" hinterlegt.
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Der
Ausdruck „Epitop" soll sich auf denjenigen
Abschnitt eines Moleküls
beziehen, der die Eigenschaft hat, durch einen Antikörper erkannt
und gebunden zu werden. Epitope bestehen gewöhnlich aus chemisch aktiven
Oberflächen-Gruppierungen
von Molekülen,
wie etwa Aminosäuren
oder Zuckerseitenketten, und weisen spezifische dreidimensionale
Struktureigenschaften ebenso wie spezifische Ladungseigenschaften
auf. Mit „hemmendes und/oder
neutralisierendes Epitop" ist
ein Epitop gemeint, dessen Bindung durch einen Antikörper zum
Verlust der biologischen Aktivität
des Moleküls
oder Organismus',
der das Epitop enthält,
in vivo, in vitro und in situ, bevorzugter an vivo, führt, einschließlich der
Bindung von TNF an einen TNF-Rezeptor. Bevorzugte chimäre Antikörper, Fragmente
und Regionen von chimären
anti-TNF-Antikörpern
der vorliegenden Erfindung erkennen Epitope, die 5 Aminosäuren beinhalten,
die mindestens eine Aminosäure
der Aminosäurereste
87-108 oder sowohl der Reste 50-80 als auch 87-108 von hTFNα (aus SEQ
ID NO:1) umfassen. Bevorzugte chimäre Antikörper, Fragmente und Regionen
von chimären
anti-TNF-Antikörpern der
vorliegenden Erfindung erkennen keine Epitope aus mindestens einer
der Aminosäuren
11-13, 37-42, 49-57 oder 155-157 von hTFNα (aus SEQ ID NO:1). In einer
bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Epitop mindestens 2 Aminosäuren
der Reste 87-108
oder sowohl der Reste 50-80 als 87-108 von hTFNα (aus SEQ ID NO:1). In einer anderen
bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Epitop mindestens 3 Aminosäuren
der Reste 59-80 und 87-108 von hTFNα (aus SEQ ID NO:1). In einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
das Epitop mindestens 4 Aminosäuren
der Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von
hTNFα (aus SEQ
ID NO:1). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Epitop
mindestens 5 Aminosäuren der
Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Epitop
mindestens 6 Aminosäuren
der Reste 87-108
oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Epitop
mindestens 7 Aminosäuren
der Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 und 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1).
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Ein „Antigen" ist ein Molekül oder ein
Teil eines Moleküls,
das die Eigenschaft besitzt, durch einen Antikörper gebunden zu werden, das
zusätzlich
die Fähigkeit
besitzt, bei einem Tier die Produktion eines Antikörpers der
in der Lage ist, an ein Epitop dieses Antigens zu binden, zu induzieren.
Ein Antigen kann ein oder mehrere Epitope aufweisen. Die oben erwähnte spezifische
Reaktion soll angeben, daß das
Antigen in einer höchst
selektiven Weise mit seinem korrespondierenden Antikörper reagieren
wird und nicht mit der Vielzahl anderer Antikörper, deren Produktion durch
andere Antigene ausgelöst
werden kann. Bevorzugte Antigene, die Antikörper, Fragmente und Regionen
von anti-TNF-Antikörpern
der vorliegenden Erfindung binden, beinhalten mindestens 5 Aminosäuren, die
mindestens einen der Aminosäurereste
87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1) umfassen. Bevorzugte Antigene, die Antikörper, Fragmente
und Regionen von anti-TNF-Antikörpern
der vorliegenden Erfindung binden, beinhalten keine Aminosäuren der
Aminosäuren
11-13, 37-42, 49-57 oder 155-157 von hTNFα (SEQ ID NO:1).
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Die
Bezeichnung „Antikörper" soll einen polyklonalen
oder monoklonalen Antikörper
sowie Fragmente und Regionen davon, ebenso wie Derivate davon, beinhalten,
die in der Lage sind, Bereiche von TNF zu binden und die Bindung
von TNF an TNF-Rezeptoren zu verhindern. Fragmente beinhalten z.B.
Beispiel Fab, Fab',
F(ab')2 und
Fv. Diesen Fragmenten fehlt das Fc-Fragment eines intakten Antikörpers, sie
werden rascher aus der Zirkulation entfernt und können weniger
unspezifische Bindungen im Gewebe ausbilden als ein intakter Antikörper (Wahl
et al., J. Nucl. Med. 24:316-325 (1983)). Diese Fragmente werden
aus intakten Antikörpern
mit Hilfe von Methoden hergestellt, die nach dem Stand der Technik
bekannt sind, z.B. durch proteolytische Spaltung mittels Enzymen
wie etwa Papain (um Fab-Fragmente
zu erzeugen) oder Pepsin (um F(ab')2-Fragmente
zu erzeugen). Regionen von anti-TNF-Antikörpern der
vorliegenden Erfindung enthalten mindestens eine konstante Region
einer schweren Kette (Hc), eine variable
Region einer schweren Kette (Hv), eine variable
Region einer leichten Kette (Lv) und eine
konstante Region einer leichten Kette (Lc),
wobei ein polyklonaler oder monoklonaler Antikörper, Fragmente und Regionen
davon mindestens eine variable Region einer schweren Kette (Hv) oder eine variable Region einer leichten
Kette (Lv) enthält, die einen Teil von TNF bindet
und die biologische Aktivität
von TNF hemmt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist der chimäre
Antikörper
ein monoklonaler Antikörper,
der Aminosäuren
eines Epitops von TNF bindet, wobei der Antikörper, der mit cA2 bezeichnet
wird, durch eine Hybridom-Zellinie oder durch einen rekombinanten
Wirt produziert wird. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist der Antikörper
ein chimärer
Antikörper,
der ein Epitop erkennt, das durch A2 erkannt wird. In einer stärker bevorzugten
Ausführungsform
ist der Antikörper
ein chimärer
Antikörper,
der als chimärer
A2 (cA2) bezeichnet wird.
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Die
chimären
Antikörper,
Fragmente und Regionen der vorliegenden Erfindung umfassen individuelle schwere
(H) und leichte (L) Immunglobulin-Ketten. Eine chimäre H-Kette
umfaßt
eine Antigen-bindende Region, abgeleitet von der H-Kette eines nicht-menschlichen
TNF-spezifischen Antikörpers,
die mit mindestens einem Teil einer C-Region einer menschlichen
H-Kette (CH) verbunden ist.
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Eine
chimäre
L-Kette gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt
eine Antigen-bindende Region, abgeleitet von der L-Kette eines nicht-menschlichen
TNF-spezifischen Antikörpers,
die mit mindestens einem Teil einer C-Region einer menschlichen
L-Kette (CL) verbunden ist.
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Gemäß ihrer
Verwendung hierin, bezieht sich die Bezeichnung „Antigen-bindende Region" auf denjenigen Bereich
eines Antikörper-Moleküls, der
die Aminosäurereste
enthält,
die mit einem Antigen interagieren und dem Antikörper seine Spezifität und Affinität zu dem
Antigen verleihen. Die Antikörper-Region
beinhaltet das „Grundgerüst" der Aminosäurereste,
die notwendig sind, um die ordungsgemäße Konformation der Antigen-bindenden
Reste zu erhalten.
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Gemäß ihrer
Verwendung hierin, beinhaltet die Bezeichnung „chimärer Antikörper" monovalente, divalente oder polyvalente
Immunglobuline. Ein monovalenter, chimärer Antikörper ist eine Dimer (HL), gebildet aus
einer chimären
H-Kette, die über
Disulfidbrücken
mit einer chimären
L-Kette assoziiert ist. Ein divalenter, chimärer Antikörper ist tetramer (H2L2), gebildet durch
zwei HL-Dimere, die über
mindestens eine Disulfidbrücke
assoziiert sind. Ein polyvalenter, chimärer Antikörper kann auch hergestellt
werden, indem z.B. eine CH-Region eingesetzt
wird, die aggregiert (z. B. aus einer IgM-H-Kette oder μ-Kette).
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Die
Erfindung sieht ebenfalls „Derivate" der chimären Antikörper, Fragmente,
Regionen oder Derivate davon vor, wobei die Bezeichnung jene Proteine
einschließt,
die von trunkierten oder modifizierten Genen kodiert werden, um
molekulare Spezies hervorzubringen, die funktionell den Immunglobulin-Fragmenten ähneln. Die
Modifikationen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, zusätzliche
genetische Sequenzen, die für zytotoxische
Proteine, wie etwa Pflanzentoxine und bakterielle Toxine, kodieren.
Die Fragmente und Derivate können
von jedem der Wirte dieser Erfindung produziert werden. Alternativ
können
chimäre
anti-TNF-Antikörper, Fragmente
und Regionen an zytotoxische Proteine oder Verbindungen in vitro
gebunden werden, um zytotoxische anti-TNF-Antikörper verfügbar zu machen, die Zellen
mit TNF-Rezeptoren selektiv töten
würden.
-
Antikörper, Fragmente
oder Derivate mit chimären
H-Ketten und L-Ketten der selben oder unterschiedlicher V-Region-Bindungsspezifität, können durch
geeignete Assoziation der einzelnen Polypeptidketten präpariert
werden, wie z.B. Sears et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 72:353-357
(1975) lehrt. Bei diesem Ansatz werden Wirte, die chimäre H-Ketten
(oder ihre Derivate) exprimieren, separat von Wirten, die chimäre L-Ketten (oder
deren Derivate) exprimieren, kultiviert, und die Immunglobulin-Ketten
werden separat gewonnen und dann assoziiert. Alternativ können die
Wirte cokultiviert werden und den Ketten kann Gelegenheit gegeben werden,
im Kulturmedium spontan zu assoziieren, gefolgt durch Gewinnung
des zusammengesetzten Immunglobulins, Fragments oder Derivats.
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Die
Antigen-bindende Region des chimären
Anitkörpers
der vorliegenden Erfindung leitet sich bevorzugt von einem nicht-menschlichen,
spezifisch gegen menschlichen TNF gerichteten Antikörper ab.
Bevorzugte DNA-Quellen, die einen solchen nicht-menschlichen Antikörper kodieren,
beinhalten Zellinien, die einen Antikörper produzieren, bevorzugterweise
hybride Zellinien, die allgemein als Hybridom-Zellinien bekannt
sind. Eine bevorzugte Hybridom-Zellinie ist die Hybridom-Zellinie
A2.
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Die
hybriden Zellen werden durch die Fusion einer nicht-menschlichen,
anti-hTNFα-Antikörper produzierenden
Zelle, typischerweise eine Milzzelle eines Tieres, das entweder
gegen natürlichen
oder rekombinanten menschlichen TNF oder ein Peptid-Fragment der
menschlichen TNFα-Proteinsequenz
immunisiert wurde, gebildet. Alternativ kann die nicht-menschliche anti-TNFα-Antikörper produzierende
Zelle ein B-Lymphozyt sein, der aus dem Blut, der Milz, den Lymphknoten
oder anderem Gewebe eines, mit TNF immunisierten Tieres erhalten
wurde.
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Die
Antikörper-produzierende
Zelle, welche die Nukleotidsequenz beisteuert, die die Antigen-bindende
Region des chimären
Antikörpers
der vorliegenden Erfindung kodiert, kann auch durch Transformation
einer nicht-menschlichen, wie etwa einer vom Primaten stammenden,
oder einer menschlichen Zelle erzeugt werden. Beispielsweise kann
ein B-Lymphozyt,
der einen anti-TNF-Antikörper
produziert, mit einem Virus, wie etwa dem Epstein-Barr-Virus, infiziert
und transformiert werden, um eine immortale, anti-TNF-produzierende Zelle
hervorzubringen (Kozbor et al., Immunol. Today 4:72-79 (1983)).
Alternativ kann der B-Lymphozyt durch Ausstattung mit einem transformierenden
Gen oder transformierenden Genprodukt transformiert werden, was im
Stand der Technik bekannt ist.
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Bevorzugterweise
wird die Antigen-bindende Region aus der Maus stammen. In anderen
Ausführungsformen
kann die Antigen-bindende Region aus anderen Tierspezies, insbesondere
Kaninchen oder Nagetieren wie Ratte oder Hamster stammen. Der zweite
Fusionspartner, der die immortalisierende Funktion zur Verfügung stellt,
kann eine Lymphoblastenzelle oder eine Plasmacytom- oder Myelomzelle
sein, die selbst keine Antikörper
produzierende Zelle ist, allerdings maligne ist. Bevorzugte Fusionspartner-Zellen
beinhalten die Hybridom-Zellinie SP2/0-Ag14, abgekürzt SP2/0
(ATCC CRL1581) und die Myelom-Zellinie P3X63Ag8 (ATCC TIB9), oder
ihre Derivate (siehe: Hartlow, E. et al., Antibodies: A Laboratory
Manual,. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor,
NY, (1988)).
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Mäuse-Hybridomzellen,
die einen spezifisch gegen menschlichen TNFα gerichteten mAb produzieren, werden
durch die Fusion einer Fusionspartner-Zelle aus der Maus, wie etwa
SP2/0, und Milzzellen von Mäusen,
die gegen gereinigten hTNFα,
rekombinanten hTNFα,
natürliche
oder synthetische TNF-Peptide, einschließlich Peptiden, die 5 oder
mehr Aminosäuren,
ausgewählt
aus den Resten 59-80 und 87-108 von TNF (aus der SEQ ID NO:1), beinhalten,
oder andere biologische, TNF-enthaltende Präparationen immuninisiert sind,
erzeugt. Um die Mäuse
zu immunisieren, gibt es eine Auswahl verschiedener herkömmlicher
Protokolle, die verfolgt werden können. Beispielsweise können Mäuse primäre Immunisierungen
und Wiederholungsimpfungen mit TNF erhalten.
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Die
TNF-Reste 87-108 oder sowohl die Reste 59-80 als auch 87-108 von
TNF (aus der SEQ ID NO:1), Fragmente oder Kombinationen darin enthaltener
Peptide sind als Immunogene nützlich,
um die Produktion von Antikörpern
auszulösen,
die Peptidsequenzen erkennen werden, die im Zusammenhang mit dem
nativen TNF-Molekül
präsentiert
werden.
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Epitope,
die von Antikörpern
der vorliegenden Erfindung und Fragmenten und Regionen davon erkannt
werden, enthalten 5 oder mehr Aminosäuren, umfassend mindestens
eine Aminosäure
aus einer oder beiden der folgenden Aminosäuresequenzen von TNF, die ein
topographisches Epitop von TNF schaffen, das durch einen Antikörper der
vorliegenden Erfindung und Fragmenten und variablen Regionen davon
erkannt wird und das mit anti-TNF-Aktivität bindet:
59-80:
Tyr-Ser-Gln-Val-Leu-Phe-Lys-Gly-Gln-Gly-Cys-Pro-Ser-Thr-His-Val-Leu-Leu-Thr-His-Thr-Ile
(AA
59-80 aus SEQ ID NO:1); und
87-108: Tyr-Gln-Thr-Lys-Val-Asn-Leu-Leu-Ser-Ala-Ile
-Lys-Ser-Pro-Cys-Gln-Arg-Glu-Thr-Pro-Glu-Gly
(AA 87-108 aus
SEQ ID NO:1).
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Besondere
Peptide, die zur Herstellung von Antikörpern der vorliegenden Erfindung
benutzt werden können,
beinhalten Kombinationen von Aminosäuren, ausgewählt aus
mindestens den Resten 87-108 oder sowohl den Resten 59-80 als auch
87-108, die kombiniert werden, um ein Epitop von TNF verfügbar zu
machen, das durch chimäre
anti-TNF-Antikörper,
Fragmente und Regionen davon gebunden wird, und dessen Bindung eine
biologische „anti-TNF-Aktivität" verfügbar macht.
Derartige Epitope beinhalten mindestens 1-5 Aminosäuren und
weniger als 22 Aminosäuren
der Reste 87-108 oder jeden der Reste 59-80 und 87-108, die in Verbindung
mit anderen TNF-Aminosäuren
Epitope verfügbar
machen, die mindestens 5 Aminosäuren
lang sind.
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Die
Techniken zur Erzeugung von Antikörpern der vorliegenden Erfindung,
gerichtet gegen kurze Peptid-Sequenzen, die diese Sequenzen in freier
oder konjugierter Form oder präsentiert
als eine native Sequenz im Zusammenhang mit einem großen Protein
erkennen und daran binden, sind nach dem Stand der Technik bekannt.
Solche Antikörper
beinhalten Maus/Mensch- und Mensch/Mensch-Antikörper, die durch Hybridomzellen
oder im Stand der Technik bekannte, rekombinante Techniken erzeugt
werden.
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Die
Identifizierung dieser Peptidsequenzen, die durch mAbs der vorliegenden
Erfindung erkannt werden, liefert die nötige Information, um zusätzliche
monoklonale Antikörper
mit Bindungseigenschaften und therapeutischer Nutzbarkeit herzustellen,
die mit den Ausführungsformen
dieser Anmeldung vergleichbar sind.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Aminosäuren
des Epitops nicht aus mindestens einer der Aminosäuren 11-13,
37-49, 49-57 und 150-157 von hTNFα (aus
SEQ ID NO:1).
-
Die
Zellfusionen werden durch Standardverfahren erreicht, die einer,
auf dem Gebiet der Immunologie sachkundigen Person bekannt sind
(Kohler and Milstein, Nature 256:495-497 (1975) und U.S. Patent
Nr. 4,376,110; Hartlow, E. et al., supra; Campell, A., „Monoclonal
Antibody Technology," In:
Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology, Volume
13 (Burdon, R., et al., Hrsg.), Elsevier, Amsterdam (1984); Kennett
et al.) Monoclonal Antibodies (Kennett et al., Hrsg. S. 365-367,
Plenum Press, NY, 1980); de St. Gorth, S.F., et al., J. Immunol.
Meth. 35: 1-21 (1980); Galfre, G. et al., Methods Enzymol. 73:3-46
(1981); Goding, J.W. 1987. Monoclonal Antibodies: Principles and
Practise. 2. Auflg., Academic Press, London, 1987);
-
Fusionspartner-Zellinien
und Methoden zum Fusionieren und Selektionieren von Hybridomzellen
und zum Durchmustern auf mAbs sind nach dem Stand der Technik bekannt
(Hartlow, E. et al., supra; Kawamoto, T. et al., Meth. Enzymol 121:266-277
(1986); Kearney, J.F. et al., J. Immunol. 123:1548-1550 (1979);
Killmartin, J.V. et al., J. Cell Biol. 93:576-582 (1982); Kohler,
G. et al., Eur. J. Immunol. 6:292-295 (1976); Lane, D.P. et al.,
J. Immunol. Meth. 47:303-307 (1981); Mueller, U.W. et al., J. Immunol.
Meth. 87:193-196 (1986); Pontecorvo, G., Somatic Cell Genet. 1:397-400
(1975); Sharo, J., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76:1420-1424 (1979);
Shulman, M. et al., Nature 276:269-270 (1978); Springer, T.A. (Hrsg.),
Hybridoma Technology in the Biosciences and Medicine, Plenum Press,
New York, 1985; und Taggart, R.T. et al., Science 219:1228-1230 (1982)).
-
Der
hTNFα-spezifische,
chimäre
mAb der vorliegenden Erfindung kann in großen Mengen produziert werden,
indem Hybridom- oder Transfektomzellen, die den Antikörper sezernieren,
in die Peritonealhöhle
von Mäusen
injiziert werden und nach angemessener Zeit die Ascites-Flüssigkeit,
die einen hohen mAb-Titer aufweist, geerntet und der mAb daraus
isoliert wird. Zu einer solchen in vivo-Produktion des mAb mit Hilfe
einer, nicht von der Maus abgeleiteten (z. B. von Ratte oder Mensch)
Hybridom-Zellinie, werden Hybridomzellen bevorzugterweise in bestrahlten
Mäusen
oder athymischen Nackt-Mäusen
herangezogen.
-
Alternativ
können
die Antikörper
durch Kultivierung von Hybridom- oder Transfektomzellen in vitro
und Isolierung des sezernierten mAb aus dem Zellkulturmedium gewonnen
werden.
-
Monoklonale
Antikörper
der vorliegenden Erfindung erkennen Epitope, einschließend nicht
aufeinanderfolgende Reste, die innerhalb der nicht aufeinanderfolgenden
Sequenzen der Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch
87-108 von TNF (aus SEQ ID NO:1) lokalisiert sind. Bevorzugte chimäre anti-TNF-mAbs
sind solche, die diese Bindung von menschlichen TNFα an seine
Rezeptoren aufgrund ihrer Fähigkeit,
an eine oder mehrere dieser Peptidsequenzen zu binden, hemmen. Diese
Antikörper
würden
die Aktivität
von TNF aufgrund der Bindung an das Epitop aus Sequenzen, die 87-108
und/oder 110-128 von TNF (aus SEQ ID NO:1) einschließen, blockieren.
Wie hier beschrieben, wurde gezeigt, daß solch eine Bindung die TNF-Aktivität hemmt.
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Besondere
Peptide, die verwendet werden können,
um Antikörper
der vorliegenden Erfindung auszutesten, beinhalten Kombinationen
aus Aminosäuren,
ausgewählt
aus mindestens den Resten 87-108 oder sowohl den Resten 59-80 als
auch 87-108, die kombiniert werden, um ein Epitop von TNF verfügbar zu
machen, das durch chimäre
TNF-Antikörper
der vorliegenden Erfindung, Fragmente und Regionen davon, gebunden wird,
und deren Bindung anti-TNF-biologische-Aktivität ausübt. Solche
Epitope beinhalten mindestens 1-5 Aminosäuren und weniger als 22 Aminosäuren der
Reste 27-108 oder von jedem der Reste 59-80 und 87-108, die in Verbindung
mit anderen TNF-Aminosäuren
Epitope verfügbar
machen, die mindestens 5 Aminosäuren lang
sind.
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Rekombinante
Expression chimärer
Antikörper
mit anti-TNF-Aktivität
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Rekombinante
chimäre
Maus/Mensch- oder Mensch/Mensch-Antikörper, die TNF hemmen und an
ein Epitop binden, das in den Aminosäuresequenzen der Reste 87-108
oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1) enthalten ist, können
gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Verwendung bekannter Techniken auf der Grundlage
der hier dargelegten Anleitung verfügbar gemacht werden.
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Die
DNA, die einen anti-TNF-Antikörper
der vorliegenden Erfindung kodiert, kann genomische DNA oder cDNA
sein, die mindestens eine der konstanten Regionen schwerer Ketten
(Hc), die variable Region einer schweren
Kette (Hv), die variable Region einer leichten
Kette (Lv) und die konstante Region einer
leichten Kette (Lc) kodieren. Eine zweckmäßige Alternative
zu der Verwendung chromosomaler Gen-Fragmente als Quelle von DNA,
welche das V-Region-Antigen-bindende Segment aus der Maus kodiert,
ist die Verwendung von cDNA für
die Konstruktion chimärer
Immunglobulin-Gene, wie durch Liu et al. (Proc. Natl. Acad. Sci.,
USA 84:3439 (1987) und J. Immunology 139:3521 (1987)) beschrieben,
womit diese Referenzen durch Zitat vollständig aufgenommen sind. Die
Verwendung von cDNA erfordert, daß für die Wirtszelle geeignete
Gen-Expressionselemente mit dem Gen kombiniert werden, um eine Synthese
des gewünschten
Proteins zu erreichen. Die Verwendung von cDNA-Sequenzen ist gegenüber genomischen
Sequenzen (die Introns erhalten) insofern vorteilhaft, als cDNA-Sequenzen
in Bakterien oder anderen Wirten, denen geeignete RNA-Spleiß-Systeme
fehlen, exprimiert werden können.
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Menschliche
Gene, welche die konstanten (C) Regionen der chimären Antikörper, Fragmente
und Regionen der vorliegenden Erfindung kodieren, können einer
menschlichen fötalen
Leberbank durch bekannte Methoden entnommen werden. Menschliche
Gene für
C-Regionen können
von jeder menschlichen Zelle, einschließlich solchen, die menschliche
Immunglobuline exprimieren und produzieren, stammen. Die menschliche
CH-Region kann sich von jeder der bekannten
Klassen oder jedem der Isotypen von menschlichen H-Ketten, einschließlich gamma, μ, α, δ oder ε und Subtypen
davon, wie etwa G1, G2, G3 und G4, ableiten. Da der H-Kette-Isotyp
für die
verschiedenen Effektor-Funktionen eines Antikörpers verantwortlich ist, wird
die Wahl der CH-Region durch die gewünschten
Effektor-Funktionen, wie etwa Komplement-Fixation oder Aktivität bzgl. Antikörper-abhängiger zellulärer Zytotoxizität (ADCC)
geleitet sein. Bevorzugterweise leitet sich die CH-Region von
gamma 1 (IgG 1), gamma 3 (IgG3), gamma 4 (IgG4) oder μ (IgM) ab.
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Die
menschliche CL-Region kann von jedem der
Isotypen menschlicher L-Ketten, kappa oder lambda, abgeleitet sein.
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Gene,
die menschliche Immunglobulin-C-Regionen kodieren, können aus
menschlichen Zellen durch Standard-Klonierungstechniken erhalten
werden. (Sambrook, J. et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual,
2. Auflg., Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor, NY (1989)
und Ausubel et al., Hrsg., Currrent Protocols in Molecular Biology
(1987-1991)). Menschliche C-Region-Gene sind leicht aus bekannten
Klonen zu gewinnen, die Gene enthalten, welche die zwei Klassen
von L-Ketten, die fünf
Klassen von H-Ketten und Subklassen davon repräsentieren. Chimäre Antikörper-Fragmente,
wie etwa F(ab')2 und Fab, können durch die Konstruktion
eines chimären
H-Kette-Gens, das in geeigneter Weise trunkiert ist, präpariert
werden. Beispielsweise würde
ein chimäres
Gen, das einen H-Kette-Abschnitt
eines F(ab')2-Fragments kodiert, DNA-Sequenzen beinhalten,
die die CH1-Domäne und die Angelregion der
H-Kette kodieren, gefolgt durch ein translationales Stopcodon, um
das trunkierte Molekül
hervorzubringen.
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Im
allgemeinen werden die chimären
Antikörper,
Fragmente und Regionen der vorliegenden Erfindung durch Klonieren
von DNA-Segmenten erzeugt, die die H- und L-Kette-Antigen- bindenden Regionen
eines TNF-spezifischen Antikörpers
kodieren, und durch Verbinden dieser DNA-Segmente mit DNA-Segmenten,
die CH- bzw. CL-Regionen
kodieren, wodurch Immunglobulin-kodierende Gene der Maus, des Menschen
oder chimäre
Immunglobulin-kodierende
Gene erzeugt werden.
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Auf
diese Weise wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein fusioniertes,
chimäres
Gen geschaffen, das ein erstes DNA-Segment umfaßt, das mindestens die Antigen-bindende
Region nicht-menschlichen Ursprungs kodiert, wie etwa eine funktionell
neu arrangierte V-Region
mit Verbindungs (J)-Segment, gebunden an ein zweites DNA-Segment,
das mindestens einen Teil einer menschlichen C-Region kodiert.
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Deshalb,
cDNA, welche die Antikörper-V-
und Antikörper-C-Regionen
kodiert, die Methode zur Herstellung des chimären Antikörpers gemäß der vorliegenden Erfindung
schließt
mehrere Schritte ein, wie unten ausgeführt:
- 1.
Isolierung von messenger-RNA (mRNA) aus der Zellinie, die einen
anti-TNF-Antikörper produziert,
und aus gegebenenfalls zusätzlichen
Antikörpern,
die schwere und leichte konstanten Regionen beitragen; Klonierung
und cDNA-Produktion daraus;
- 2. Präparation
einer vollständigen
(full-length) cDNA-Bank aus gereinigter mRNA, wobei die entsprechenden
Gen-Segmente der V- und/oder C-Region der L- und H-Kette-Gene sein können: (i)
identifiziert durch geeignete Sonden, (ii) sequenziert, und (iii)
zu einem C- oder V-Gen-Segment eines anderen Antikörpers für einen
chimären
Antikörper
passend gemacht;
- 3. Konstruktion von kompletten, die H- oder L-Kette kodierenden
Sequenzen durch Verbindung der klonierten spezifischen V-Region-Gen-Segmente
mit einem klonierten C-Region-Gen, wie oben beschrieben;
- 4. Expression und Produktion von L- und H-Ketten in ausgewählten Wirten,
einschließlich
prokaryontischen und eukaryontische Zellen, um Mensch/Maus- oder
Mensch/Mensch-Antikörper
zur Verfügung
zu stellen.
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Ein
gemeinsames Kennzeichen aller Gene für Immunglobulin-H- und -L-Ketten
und ihrer kodierten mRNAs ist die J-Region. J-Regionen von H- und
L-Ketten weisen unterschiedliche Sequenzen auf, es besteht jedoch
ein hoher Grad an Sequenzhomologie (mehr als 80 %) zwischen den
Gruppen, insbesondere in Nähe der
C-Region. Diese Homologie wird in dieser Methode ausgenutzt und
Konsensus-Sequenzen von J-Regionen der H- und L-Ketten können verwendet
werden, um Oligonukleotide zur Verwendung als Startsequenzen (Primer)
zu entwerfen, um geeignete Restriktionsstellen in die J-Region zur
nachfolgenden Verbindung von V-Region-Segmenten mit menschlichen
C-Region-Segmenten einzuführen.
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Vektoren
mit C-Region-cDNA, präpariert
aus menschlichen Zellen, können
durch Oligonukleotid-gesteuerte Mutagenese (Site-Directed-Mutagenesis)
modifiziert werden, um eine Restriktionsstelle an die analoge Position
in der menschlichen Sequenz einzufügen. Beispielsweise kann man
die komplette C-Region der menschlichen kappa-Kette (Ck)
und die komplette menschliche gamma-1-C-Region (Cgamma-1)
klonieren. In diesem Fall würde
die alternative Methode, die Klone mit genomischer C-Region als
Herkunft für
C-Region-Vektoren
verwendet, die Expression dieser Gene in bakteriellen Systemen,
denen Enzyme zur Entfernung intervenierender Sequenzen fehlen, nicht
zulassen. Klonierte V-Region-Segmente werden ausgeschnitten und
in Vektoren mit C-Regionen einer L- oder H-Kette ligiert. Alternativ
kann die menschliche Cgamma-1-Region durch Einführung eines
Terminationscodons modifiziert werden, wodurch eine Gensequenz geschaffen
wird, die den H-Kette-Abschnitt eines Fab-Moleküls kodiert. Die kodierenden
Sequenzen mit verbundenen V- und C-Regionen werden dann in entsprechende
Expressionsvehikel transferiert, um in geeigneten Wirten, prokaryontischen
oder eukaryontischen, exprimiert zu werden.
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Zwei
kodierende DNA-Sequenzen werden als „operabel verbunden" bezeichnet, wenn
ihre Verknüpfung
zu einer kontinuierlich translationsfähigen Sequenz ohne Änderung
oder Unterbrechung des Triplett-Leserasters führt. Eine kodierende DNA-Sequenz
ist mit einem Gen-Expressionselement operabel verbunden, wenn die
Verknüpfung
zur richtigen Funktion dieses Gen-Expressionselements führt, um
zur Expression der kodierenden Sequenz zu führen.
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Expressionsvehikel
beinhalten Plasmide oder andere Vektoren. Unter diesen sind Vehikel
bevorzugt, die eine funktionell vollständige Sequenz einer menschlichen
CH- oder CL-Kette
mit geeigneten Restriktionsstellen tragen, die so konstruiert sind,
daß jede
Sequenz einer VH- oder VL-Kette
mit entsprechenden cohäsiven Enden
leicht darin inseriert werden kann. Vehikel, die Sequenzen menschlicher
CH- oder CL-Ketten
enthalten, dienen deshalb als Intermediate zur Expression jeder
gewünschten
kompletten H- oder L-Kette in jedem geeigneten Wirt.
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Ein
chimerer Antikörper,
wie etwa ein Maus/Mensch- oder Mensch/Mensch-Antikörper, wird
typischerweise mit Hilfe von Genen synthetisiert, die durch chromosomale
Gen-Promotoren, lokalisiert innerhalb der in den Konstrukten verwendeten
V-Regionen der H- und L-Ketten der Maus, angetrieben werden; ein
Spleißen erfolgt üblicherweise
zwischen der Donor-Spleiß-Stelle
in der Maus-J-Region und der Akzeptor-Spleiß-Stelle, die der menschlichen
C-Region vorausgeht,
und ebenfalls in den Spleiß-Regionen,
die innerhalb der menschlichen CH-Region
auftreten; Polyadenylierung und Transkriptionstermination treten
an nativen chromosomalen Stellen auf, strangabwärts der menschlichen kodierenden
Regionen.
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Gen-Expressionselemente,
die zur Expression von cDNA-Genen geeignet sind, beinhalten: (a)
virale Transkriptionspromotoren und ihre Enhancer-Elemente, wie
etwa der SV40-Early-Promotor
(Okayama, H. et al., Mol. Cell. Biol. 3:280 (1983)), der Rous-Sarcoma-Virus-LTR
(Gorman, C. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 79:6777 (1982)) und
der Moloney-Murine-Leukemia-Virus-LTR
(Grosschedl, R. et al., Cell 41:885 (1985)); (b) Spleiß-Regionen
und Polyadenylierungsstellen wie die, die sich von der SV40-Late-Region
ableiten. (Okayama et al., supra); und (c) Polyadenylierungsstellen
wie etwa in SV40 (Okayama et al., supra).
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Immunglobulin-cDNA-Gene
können,
wie durch Liu et al., supra, und Weidle et al., Gene 51:21 (1987) beschrieben,
exprimiert werden, wobei als Expressionselemente der SV40-Early-Promotor und
seine Enhancer, die Enhancer des Maus-Immunglobulin-H-Kette-Promotors, SV40-Late-Region-mRNA-Splicing,
die Kaninchen-β-Globulin-intervenierende
Sequenz, Immunglobulin- und Kaninchen-β-Globulin-Polyadenylierungsstellen
und SV40-Polyadenylierungselemente
verwendet werde. Bei Immunglobulin-Genen, die teilweise von cDNA,
teilweise von genomischer DNA (Whittle et al., Protein Engineering
1:499 (1987)) umfaßt
sind, dient menschliches Zytomegalie-Virus als der transkriptionelle
Promotor, die Promotor-Enhancer sind Zytomegalie-Virus und Maus/Mensch-Immunglobulin,
und mRNA-Spleiß-Regionen
und Polyadenylierungsregionen stammen aus den nativen chromosomalen
Immunglobulin-Sequenzen.
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In
einer Ausführungsform
ist der transkriptionelle Promotor zur Expression von cDNA-Genen
in Nagetierzellen eine virale LTR-Sequenz, die transkriptionellen
Promotor-Enhancer sind jeweils einzeln oder beide die Enhancer der
Maus-Immunglobulin-Schwerkette und der virale LTR-Enhancer, die
Spleiß-Region
enthält ein
Intron von mehr als 31 bp und die Polyadenylierungs- und Transkriptionsterminations-Regionen
stammen von der nativen chromosomalen Sequenz, die der synthetisiert
werdenden Immunglobulin-Kette entspricht. In anderen Ausführungsformen
werden cDNA Sequenzen, die andere Proteine kodieren, mit den oben
aufgezählten
Expressionselementen kombiniert, um die Expression der Proteine
in Säugerzellen
zu erreichen.
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Jedes
fusionierte Gen ist in einem Expressionsvektor zusammengesetzt oder
in diesen inseriert worden. Empfängerzellen,
fähig zur
Expression des Genprodukts der chimeren Immunglobulin-Kette, werden dann
einzeln mit einem Gen, das eine chimere H- oder chimere L-Kette
kodiert, transfiziert oder mit einem chimeren H- und einem chimeren
L-Kette-Gen cotransfiziert. Die transfizierten Empfängerzellen
werden unter Bedingungen kultiviert, die die Expression der inkorporierten
Gene erlauben und die exprimierten Immunglobulin-Ketten oder intakten
Antikörper
oder Fragmente werden aus der Kultur gewonnen.
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In
einer Ausführungsform
werden die fusionierten Gene, die die chimeren H- und L-Ketten oder
Abschnitte davon kodieren, in separaten Expressionsvektoren zusammengesetzt,
die dann zur Cotransfektion einer Empfängerzelle verwendet werden.
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Jeder
Vektor kann zwei selektionsfähige
Gene enthalten, ein erstes selektionsfähiges Gen, entworfen zur Selektion
in einem bakteriellen System, und ein zweites selektionsfähgies Gen,
entworfen zur Selektion in einem eukaryontischen System, wobei jeder
Vektor ein anderes Gen-Paar aufweist. Diese Strategie führt zu Vektoren,
die zunächst
die Produktion der fusionierten Gene in einem bakteriellen System
steuern und deren Amplifikation erlauben. Die auf diese Weise in
einem bakteriellen Wirt produzierten und amplifizierten Gene werden
anschließend
zur Cotransfektion einer eukaryontischen Zelle verwendet und erlauben
die Selektion einer cotransfizierten Zelle, die mit den gewünschten
transfizierten Genen ausgestattet ist.
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Beispiele
für selektionsfähige Gene
zur Verwendung in einem bakteriellen System sind die Gene, die Resistenz
gegenüber
Ampicillin verleihen und die Gene, die Resistenz gegenüber Chloramphenicol
verleihen. Bevorzugte selektionsfähige Gene zur Verwendung in
eukaryontischen Transfektanten beinhalten das Gen für Xanthin-Guanin-Phosphoribosyltransferase
(als gpt bezeichnet) und das Phosphotransferase-Gen aus Tn5 (als
neo bezeichnet).
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Die
Selektion von gpt-exprimierenden Zellen beruht auf der Tatsache,
daß das
Enzym, das durch dieses Gen kodiert wird, Xanthin als ein Substrat
zur Purinnukleotidsynthese verwendet, wohingegen das analoge endogene
Enzym dies nicht kann. In einem Medium, enthaltend (1) Mykophenolsäure, welche
die Umsetzung von Inosin-Monophosphat zu Xanthin-Monophosphat blockiert
und (2) Xanthin, können
nur die Zellen überleben,
die das gpt-Gen exprimieren. Das Produkt von neo unterbindet die
Hemmung der Proteinsynthese durch das Antibiotikum G418 und andere
Antibiotika der Neomycinklasse.
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Die
beiden Selektionsverfahren können
gleichzeitig oder nacheinander verwendet werden, um auf die Expression
von Immunglobulin-Kette-Genen, die über zwei verschiedene DNA-Vektoren in eine
eukaryontische Zelle eingeschleust wurden, zu selektionieren. Bei
eukaryontischen Zellen ist es nicht notwendig, verschiedene selektionsfähige Marker
einzubeziehen; ein H- und ein L-Kette-Vektor, die jeweils den gleichen
selektionsfähigen
Marker enthalten, können
cotransfiziert werden. Nach Selektion der entsprechend resistenten Zellen
wird die Mehrzahl der Klone integrierte Kopien von sowohl H- als
auch L-Kette-Vektoren
enthalten.
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Alternativ
können
die fusionierten Gene, die die chimeren H- und L-Ketten kodieren,
in demselben Expressionsvektor neu zusammengesetzt sein.
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Zur
Transfektion der Expressionsvektoren und zur Produktion des chimeren
Antikörpers
ist die bevorzugte Empfänger-Zellinie
eine Myelom-Zellinie. Myelomzellen können Immunglobuline, die von
transfizierten Immunglobulin-Genen kodiert werden, synthetisieren,
neu zusammensetzen und sezenieren und verfügen über den Mechanismus zur Glykosylierung
des Immunglobulins. Eine besonders bevorzugte Empfängerzelle ist
die Myelomzelle SP2/0 (ATCC #CRL 8287), die kein Immunglobulin produziert.
SP2/0 Zellen produzieren ausschließlich Immunglobulin, das von
den transfizierten Genen kodiert wird. Myelomzellen können in
Kultur oder in der Peritonealhöhle
einer Maus, wobei sezeniertes Immunglobulin aus Ascitesflüssigkeit
gewonnen werden kann, herangezogen werden. Andere geeignete Empfängerzellen
beinhalten lymphoide Zellen, wie etwa B-Lymphozyten menschlicher
oder nicht-menschlicher Herkunft, Hybridomzellen menschlicher oder nicht-menschlicher
Herkunft oder zwischenartliche Hetero-Hybridomzellen.
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Der
Expressionsvektor, der ein chimeres Antikörperkonstrukt der vorliegenden
Erfindung trägt,
kann in eine geeignete Wirtszelle durch jedes einer Vielzahl geeigneter
Möglichkeiten
eingeführt
werden, einschließlich
derartiger biochemischer Verfahren wie Transformation, Transfektion,
Konjugation, Protoplastenfusion, Kalziumphosphat-Präzipitation
und die Verabreichung von Polykationen wie etwa Diethylaminoethyl (DEAE)-Dextran
und solchen mechanischen Verfahren wie Elektroporation, direkte
Mikroinjektion und Mikroprojektilbeschuß (Johnston et al., Science
240:1538 (1988). Eine bevorzugte Methode, DNA in lymphoide Zellen
zu bringen, ist die Elektroporation (Potter et al., Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 81:7161 (1984); Yoshikawa, K. et al., Jpn. J. Cancer
Res. 77:1122-1133). Bei diesem Verfahren werden Empfängerzellen
in Gegenwart der DNA, die aufgenommen werden soll, einem elektrischen
Puls ausgesetzt. Typischerweise dürfen sich die Zellen nach der
Transfektion ungefähr
24 Stunden in Vollmedium erholen und werden dann in 96-Well-Kulturplatten in
Gegenwart des Selektionsmediums ausgesät. Die G418-Selektion erfolgt
mit etwa 0,4 bis 0,8 mg/ml G418. Die Mykophenolsäure-Selektion verwendet ungefähr 6 μg/ml plus
ungefähr
0,25 mg/ml Xanthin. Bei der Elektroporationstechnik sind für Sp2/0
Zellen Transfektionsraten von etwa 10–5 bis
etwa 10–4 zu
erwarten. Bei der Methode der Protoplasten-Fusionsmethode wird Lysozym
verwendet, um Zellwände
vom Protoplasten, der das rekombinante Plasmid mit dem chimeren
Antikörper-Gen
beherbergt, zu entfernen. Die resultierenden Sphäroplasten werden mit Hilfe
von Polyethylenglykol mit Myelomzellen fusioniert.
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Die
Immunglobulin-Gene der vorliegenden Erfindung können auch in nicht-lymphoiden
Säugetierzellen
oder in anderen eukaryontischen Zellen, wie etwa Hefe, oder in prokaryontischen
Zellen, insbesondere Bakterien, exprimiert werden.
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Zur
Produktion von Immunoglobulin-H- und L-Ketten bietet Hefe erhebliche
Vorteile gegenüber
Bakterien. Hefen führen
post-translationale Modifikationen einschließlich Glykosylierung durch.
Gegenwärtig
gibt es eine Reihe von Strategien zur Herstellung rekombinanter
DNA, bei denen Sequenzen starker Promotoren und Plasmide mit hoher
Kopierzahl, die zur Produktion der gewünschten Proteine in Hefe verwendet
werden können, benutzt
werden. Hefe erkennt Leitsequenzen klonierter Säugetier-Genprodukte und sezeniert
Peptide, die Leitsequenzen tragen (d. h. Präpeptide) (Hitzman, et al.,
11th International Conference on Yeast,
Genetics and Molecular Biology, Monpellier, France, September 13-17,
1982).
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Gen-Expressionssysteme
der Hefe können
im Hinblick auf das Ausmaß von
Produktion, Sekretion und die Stabilität chimerer H- und L-Kette-Proteine
und zusammengesetzter Mäuseantikörper und
chimerer Antikörper,
Fragmente und Regionen routinemäßig ausgewertet
werden. Jedes einer Reihe von Gen-Expressionssystemen der Hefe,
die Promotor- und Terminationselemente der aktiv exprimierten Gene
beinhalten, welche glykolytische Enzyme kodieren, die in großen Mengen
produziert werden, wenn Hefen in glukosereichen Medien gezogen werden,
können
verwendet werden. Bekannte glykolytische Gene können ebenfalls sehr effiziente
Transkriptionskontrollsignale darstellen. Beispielsweise können die
Promotor- und Terminatorsignale des Phosphoglyzerinsäurekinase
(PGK)-Gens verwendet werden. Eine Reihe von Ansätzen kann zu unternehmen sein,
um Expressionsplasmide, die zur Expression klonierter Immunglobulin-cDNA
in Hefe optimal sind, auszulesen (siehe Glover, D.M., Hrsg., DNA
Cloning Vol. II, S. 45-66, IRL Press, 1985).
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Bakterienstämme können ebenfalls
als Wirte zur Produktion von Antikörpermolekülen oder Antikörperfragmenten,
wie durch diese Erfindung beschrieben, verwendet werden. E. coli
K12-Stämme
wie etwa E. coli W3110 (ATCC 27325) und andere Enterobakteria wie
etwa Salmonella typhimurium oder Serratia marcescens und verschiedene
Pseudomonas-Spezies können
verwendet werden.
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Plasmidvektoren,
die Replikon- und Kontrollsequenzen enthalten, welche sich von Spezies
ableiten, die mit einer Wirtszelle kompatiblen sind, werden in Verbindung
mit diesen bakteriellen Wirten verwendet. Der Vektor trägt eine
Replikationsstelle sowie spezifische Gene, die in der Lage sind,
die phenotypische Selektion transformierter Zellen zu ermöglichen.
Zur Auslese der Expressionsplasmide für die Produktion von Mäuseantikörpern und
chimeren Antikörpern,
Fragmenten und Regionen oder Antikörperketten, die durch klonierte
Immunglobulin-cDNAs in Bakterien kodiert werden, muß eine Reihe
von Ansätzen
in Kauf genommen werden (siehe Glover, D.M., Hrsg., DNA Cloning,
Vol. I, IRL Press, 1985).
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Bevorzugte
Wirte sind Säugetierzellen,
in vitro oder in vivo gewachsen. Säugetierzellen versehen Immunglobulin-Proteinmoleküle mit posttranslationalen
Modifikationen, einschließlich
Leitpeptid-Entfernung, Faltung und Zusammensetzung von H- und L-Ketten,
Glykosylierung der Antikörpermoleküle und Sekretion
des funktionellen Antikörperproteins.
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Säugetierzellen,
die als Wirte zur Produktion von Antikörperproteinen geeignet sein
können,
beinhalten zusätzlich
zu den oben beschriebenen Zellen lymphoiden Ursprungs Zellen, die
von Fibroblasten abstammen, wie etwa Vero (ATCC CRL 81) oder CHO-K1
(ATCC CRL 61).
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Zur
Expression klonierter H- und L-Kette-Gene in Säugetierzellen stehen viele
Vektorsysteme zur Verfügung
(siehe Glover, D.M., Hrsg., DNA Cloning, Vol. II, S. 143-238, IRL
Press, 1985). Verschiedene Ansätze können verfolgt
werden, um vollständige
H2L2-Antikörper zu
erhalten. Wie oben diskutiert, ist es möglich, H- und L-Ketten in den
selben Zellen zu coexprimieren, um intrazelluläre Assoziation und Verknüpfung von
H- und L-Ketten
zu kompletten tetrameren H2L2-Antikörpern zu
erreichen. Die Coexpression kann durch Verwenden entweder der selben
oder verschiedener Plasmide im selben Wirt stattfinden. Gene für sowohl
H- als auch L-Ketten können
in dem selben Plasmid, welches dann in Zellen transfiziert wird,
untergebracht werden, wodurch direkt auf Zellen hin selektioniert
wird, die beide Ketten exprimieren. Alternativ können Zellen zuerst mit einem
Plasmid transfiziert werden, das eine Kette, z. B. die L-Kette kodiert,
gefolgt durch Transfektion der resultierenden Zellinie mit einem
H-Kette-Plasmid, das einen zweiten selektionsfähigen Marker enthält. Zellinien, die
H2L2-Moleküle über beide
Wege produzieren, können
mit Plasmiden transfiziert werden, die zusätzliche Kopien von H-, L- oder
H- plus L-Ketten
in Verbindung mit zusätzlichen
selektionsfähigen
Markern kodieren, um Zellinien mit verbesserten Eigenschaften, wie
etwa höhere
Produktion zusammengesetzter H2L2-Antikörpermoleküle oder
verbesserte Stabilität
der transfizierten Zellinien, hervorzubringen.
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Zusätzlich zu
monoklonalen oder chimeren anti-TNF-Antikörpern ist die vorliegende Erfindung
auch auf einen anti-idiotypen (Anti-Id) Antikörper gerichtet, der spezifisch
gegen den anti-TNF-Antikörper
der Erfindung gerichtet ist. Ein anti-Id-Antikörper ist ein Antikörper, der
einzigartige Determinanten erkennt, die im allgemeinen mit der Antigen-bindenden Region
eines anderen Antikörpers
assoziiert sind. Der Antikörper,
der für TNF spezifisch
ist, wird als der idiotype oder Id-Antikörper bezeichnet. Der anti-Id
kann hergestellt werden, indem ein Tier derselben Spezies und desselben
genetischen Typs (z.B. Mäusestamms)
wie dasjenige, aus dem der Id-Antikörper stammt, mit dem Id-Antikörper oder
der Antigen-bindenden Region daraus immunisiert wird. Das immunisierte
Tier wird die idiotypen Determinanten des immunisierenden Antikörpers erkennen
und darauf antworten und einen Anti-Id-Antikörper-produzieren. Der Anti-Id-Antikörper kann
auch als ein „Immunogen" benutzt werden,
um eine Immunantwort in noch einem weiteren Tier zu erzeugen, wodurch
ein sogenannter anti-anti-Id-Antikörper produziert wird. Der anti-anti-Id
kann in seinem Epitop mit dem ursprünglichen Antikörper, der
den anti-Id-Antikörper
induziert hat, identisch sein. Durch die Verwendung von Antikörpern gegen
die idiotypen Determinanten eines mAb ist es deshalb möglich, andere
Klone zu identifizieren, die Antiköper von identischer Spezifität exprimieren.
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Dementsprechend
können
mAbs, die gemäß der vorliegenden
Erfindung gegen TNF erzeugt wurden, verwendet werden, um anti-Id-Antikörper in
geeigneten Tieren, wie etwa BALB/c Mäusen, zu induzieren. Milzzellen
derartiger immunisierter Mäuse
können
verwendet werden, um anti-Id-Hybridomzellen zu produzieren, die
anti-Id-mAbs sezenieren. Weiterhin können die anti-Id-mAbs an einen
Trägerstoff
wie etwa „Keyhole-Limpet-Hemocyanin" (KLH) gekoppelt
und zur Immunisierung weiterer BALB/c Mäuse verwendet werden. Seren dieser
Mäuse werden
anti-anti-Id-Antikörper
enthalten, welche die Bindungseigenschaften des ursprünglichen mAb
aufweisen, der spezifisch gegen ein TNF-Epitop gerichtet ist.
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Die
chimären
Antikörper,
Fragmente und Derivate der vorliegenden Erfindung sind zur Behandlung
eines Organismus nutzbar, der ein Krankheitsbild oder Beschwerden
aufweist, die mit Konzentrationen einer, mit einem anti-TNF-Antikörper reagierenden
Substanz, insbesondere TNF, verbunden sind, die weit über den
Konzentrationen in einem normalen gesunden Organismus liegen. Solche
Krankheitsbilder beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, das
septische Syndrom einschließlich
Kachexie, Kreislaufkollaps und Schock, resultierend aus akuter oder
chronischer bakterieller Infektion, akute und chronische parasitische
oder infektiöse Prozesse
einschließlich
Infektionen durch Bakterien, Viren und Pilze, akute und chronische
Immun- und Autoimmunerkrankungen wie etwa systemischer Lupus erythematodes
und rheumatoide Arthritis, Alkohol-induzierte Hepatitis, chronisch-entzündliche
Erkrankungen wie etwa Sarcoidose und Morbus Crohn, entzündliche Gefäßerkrankungen,
wie etwa disseminierte intravasale Gerinnung, Graft-Versus-Host- Reaktion, Kawasaki-Syndrom
sowie maligne Erkrankungen, an denen TNF-sezernierende Tumoren beteiligt
sind.
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Eine
solche Behandlung umfaßt
die parenterale Verabreichung einer Einzeldosis oder mehrfacher
Dosen des Antikörpers,
Fragments oder Derivats. Zum pharmazeutischen Gebrauch beim Menschen
bevorzugt sind hochaffine, wirksame hTNFα-hemmende und/oder neutralisierende
Mäuseantikörper und
chimäre
Antikörper,
Fragmente und Regionen dieser Erfindung.
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Monoklonale
Antikörper
können
durch jedes Mittel verabreicht werden, das es dem aktiven Wirkstoff erlaubt,
seinen Wirkort im Körper
eines Säugetiers
zu erreichen. Im Fall der Antikörper
dieser Erfindung ist der wesentliche Gesichtspunkt die Fähigkeit,
TNF, das durch Monozyten und Makrophagen freigesetzt wurde, zu erreichen
und zu binden. Da Proteine einer Verdauung unterliegen, wenn sie
oral verabreicht werden, würde üblicherweise
die parenterale Verabreichung, d. h. intravenös, subkutan, intramuskulär, angewendet
werden, um die Aufnahme zu optimieren.
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Monoklonale
Antikörper
können
entweder als individuelle therapeutische Wirkstoffe oder in Kombination
mit anderen therapeutischen Wirkstoffen verabreicht werden. Sie
können
allein verabreicht werden, werden aber gewöhnlich mit einem pharmazeutischen
Trägerstoff
verabreicht, der auf der Grundlage des gewählten Darreichungswegs und üblicher
pharmazeutischer Praxis ausgewählt
wird.
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Die
verabreichte Dosis wird selbstverständlich variieren, in Abhängigkeit
von bekannten Faktoren, wie etwa den pharmakodynamischen Charakteristika
des speziellen Wirkstoffs sowie von Art und Weg seiner Verabreichung;
Alter, Gesundheitszustand und Gewicht des Empfängers; Art und Ausmaß von Symptomen,
Art einer gleichzeitig erfolgenden Behandlung, Häufigkeit der Behandlung und
dem gewünschten
Effekt. Gewöhnlich
kann eine tägliche
Dosierung des aktiven Bestandteils etwa 0,1 bis 100 mg pro Kilogramm
Körpergewicht betragen. Üblicherweise
sind 0,5 bis 50 und bevorzugterweise 1 bis 10 mg pro Kilogramm pro
Tag, in Dosen aufgeteilt 1 bis 6 mal am Tag oder in einer langanhaltenden
Freisetzungsform verabreicht, wirksam, um die gewünschten
Ergebnisse zu erzielen.
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Dareichungsformen
(Zusammensetzungen), die zur inneren Anwendung geeignet sind, enthalten
im allgemeinen ungefähr
1 mg bis ungefähr
500 mg eines aktiven Inhaltsstoffs pro Einheit. In diesen pharmazeutischen
Zusammensetzungen wird der aktive Inhaltsstoff normalerweise in
einer Menge von ungefähr
0,5 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung,
vorhanden sein.
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Zur
parenteralen Verabreichung kann die Antikörper-Formulierung eine Lösung, Suspension,
Emulsion oder ein lyophilisiertes Pulver in Verbindung mit einem
pharmazeutisch vertretbaren parenteralen Vehikel sein. Beispiele
solcher Vehikel sind Wasser, Kochsalzlösung, Ringer-Lösung, Dextrose-Lösung und
5 %ige Lösung
von humanem Serumalbumin. Liposomen und nicht-wässrige Vehikel, wie etwa fixierte Öle, können ebenfalls
verwendet werden. Das Vehikel oder lyophilisierte Pulver kann Additive
enthalten, die Isotonie (z. B. Natriumchlorid, Mannitol) und chemische
Stabilität
(z. B. Puffer und Konservierungsstoffe) gewährleisten. Die Formulierung
wird durch üblicherweise
verwendete Techniken sterilisiert.
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Geeignete
pharmazeutische Trägerstoffe
werden in der jüngsten
Ausgabe von Remington's
Pharmaceutical Sciences, A. Osol, einem Standardreferenztext auf
diesem Gebiet, beschrieben.
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Beispielsweise
wird eine parenterale Zusammensetzung, die zur Verabreichung durch
Injektion geeignet ist, durch Lösen
von 1,5 Gew.-% eines aktiven Inhaltsstoffs in 0,9 %iger Natriumchlorid-Lösung präpariert.
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Die
chimären
Antikörper
dieser Erfindung können
aufgrund ihrer Fähigkeit,
Antikörper-abhängige zelluläre Zytotoxizität (ADCC)
und/oder Komplement-abhängige
Zytotoxizität
(CDC) gegenüber
Zellen mit oberflächenassoziiertem
TNF zu vermitteln, entsprechend angepaßt werden, daß sie therapeutisch
wirksam sind. Zu diesem Zweck können
Effektorzellen (für
ADCC) oder Komplementkomponenten (für CDC) aus entweder endogener
Quelle oder exogener Quelle verwendet werden. Die chimären Antikörper, Fragmente
und Regionen dieser Erfindung, ihre Fragmente und Derivate können therapeutisch
als Immun-Konjugate verwendet werden (zur Übersicht: Dillman, R.O., Ann.
Int. Med. 111:592-603 (1989)). Sie können an zytotoxische Proteine,
einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt,
Ricin-A, Pseudomonas-Toxin, Diphterietoxin und TNF gekoppelt werden.
Toxine, die mit Antikörpern
oder anderen Liganden konjugiert sind, entsprechen dem Stand der Techhnik
(siehe z. B. Olsnes, S. et al., Immunol. Today 10:291-295 (1989)).
Pflanzliche und bakterielle Toxine töten Zellen typischerweise durch
Lahmlegen der Proteinsynthese-Maschinerie.
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Die
chimeren Antikörper
dieser Erfindung können
mit weiteren Arten therapeutischer Einheiten konjungiert werden,
einschließlich,
aber nicht darauf beschränkt,
Radionuklide, zytotoxische Agenzien und Arzneistoffe. Beispiele
für Radionuklide,
die an Antikörper
gekoppelt und in vivo an Stellen mit Antigen befördert werden können, beinhalten 212Bi, 131I, 186Re und 90Y, wobei
diese Liste keine Vollständigkeit
beabsichtigt. Die Radionuklide üben
ihre zytotoxische Wirkung durch lokale Bestrahlung der Zellen aus,
was zu verschiedenen intrazellulären
Läsionen
führt,
was auf dem Fachgebiet als Radiotherapie bekannt ist.
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Zytotoxische
Arzneistoffe, die mit Antikörpern
konjugiert und anschließend
zur in vivo-Therapie
benutzt werden können,
beinhalten, ohne darauf beschränkt
zu sein, Daunorubicin, Doxorubicin, Methotrexat und Mitomycin C.
Zytotoxische Arzneistoffe greifen in kritische zelluläre Prozesse,
einschließlich
DNA-, RNA- und Proteinsynthese ein. Eine ausführlichere Darstellung dieser,
nach dem Stand der Technik bekannten Wirkstoffklassen und ihrer
Wirkungsmechanismen finden sich bei Goodman, A.G., et al., Goodman
and Gilman's THE PHARMACOLOGICAL
BASIS OF THERAPEUTICS, 7. Auflg., Macmillan Publishing Co., 1985.
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Die
chimären
Antikörper
dieser Erfindung können
vorteilhafterweise in Kombination mit anderen monoklonalen oder
Mäuseantikörpern und
chimären
Antikörpern,
Fragmenten und Regionen verwendet werden, oder mit Lymphokinen oder
hämatopoetischen
Wachstumsfaktoren, etc., die dazu dienen, die Anzahl oder Aktivität von Effektorzellen,
die mit dem Antikörper
interagieren, zu steigern.
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Die
chimären
Antikörper,
Fragmente oder Derivate dieser Erfindung können ebenfalls in Kombination mit
einer TNF-Therapie verwendet werden, um unerwünschte Nebenwirkungen von TNF
zu unterbinden. Jüngste
Ansätze
zur Krebstherapie haben eine direkte Verabreichung von TNF an Krebspatienten
oder eine Immuntherapie von Krebspatienten mit Lymphokin-aktivierten
Killer (LAK)-Zellen (Rosenberg et al., New Eng. J. Med. 313: 1485-1492 (1985)) oder
Tumor-infiltrierenden Lymphozyten (TIL) (Kurnik et al., Clin. Immunol. Immunopath.
38:367-380 (1986); Kradin et al., Cancer Immunol. Immunother. 24:76-85
(1987); Kradin et al., Transplant. Proc. 20:336-338 (1988)) einbezogen.
Gegenwärtig
werden Versuche mit modifizierten LAK-Zellen oder TIL, die mit dem
TNF-Gen transfiziert wurden, um große Mengen an TNF herzustellen,
durchgeführt.
Solche therapeutischen Ansätze
sind wahrscheinlich mit etlichen unerwünschten Nebenwirkungen verbunden, die
durch die oben beschriebenen pleiotropen Wirkungen von TNF verursacht
werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
diese Nebenwirkungen durch gleichzeitige Behandlung eines Empfängers, der
TNF oder Zellen, die große
Mengen an TNF produzieren, erhält,
mit den Antikörpern,
Fragmenten oder Derivaten der vorliegenden Erfindung gemildert werden.
Zu diesem Zweck wirksame Dosen entsprechen den oben beschriebenen.
Die Höhe
der Dosis wird eine Anpassung an die verabreichte Dosis von TNF
oder TNF-produzierenden Zellen erfordern, um Nebenwirkungen zu unterbinden,
ohne die hauptsächliche
anti-Tumorwirkung von TNF zu blockieren. Die durchschnittliche Fachperson
wird wissen, wie derartige Dosen ohne übermäßiges Experimentieren zu ermitteln
sind.
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Die
chimären
Antikörper,
Fragmente und Regionen, Fragmente oder Derivate dieser Erfindung
können,
angehängt
an einen festen Träger,
verwendet werden, um TNF aus Flüssigkeiten
oder Gewebe- oder Zellextrakten zu entfernen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
werden sie verwendet, um TNF aus Blut oder Blutplasmaprodukten zu
entfernen. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform werden die chimären Antikörper, Fragmente
und Regionen vorteilhafterweise außerhalb des Körpers in
Immunadsorbtionseinheiten verwendet, die Stand der Technik sind
(siehe z. B. Seminars in Hematology, Vol. 26 (2 Suppl. 1) (1989)).
Patientenblut oder andere Körperflüssigkeit
wird mit dem immobilisierten Antikörper in Kontakt gebracht, was
zu einer teilweisen oder vollständigen
Entfernung von zirkulierendem TNF (frei oder in Form von Immunkomplexen)
führt,
woraufhin die Flüssigkeit
dem Körper
wieder zugeführt
wird. Diese Immunadsorption kann in einer kontinuierlichen Durchflußeinrichtung
mit oder ohne Einbeziehung eines Zellzentrifugationsschritts zur
Anwendung gebracht werden. Siehe z.B. Terman, D.S. et al., J. Immunol.
117:1971-1975 (1976).
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Die
vorliegende Erfindung stellt die oben beschriebenen chimären Antikörper, Fragmente
und Derivate, die wie unten beschrieben detektierbar markiert sind,
auch zur Anwendung in diagnostischen Verfahren zur Verfügung, um
TNFα in
Patienten, von denen bekannt ist oder bei denen der Verdacht besteht,
daß ihre
Beschwerden durch TNFα vermittelt
werden, nachzuweisen.
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Die
chimären
Antikörper
der vorliegenden Erfindung sind nützlich bei Immuntests, die
TNF oder anti-TNF-Antikörper
in einer Probe nachweisen oder quantifizieren. Ein Immuntest zum
Nachweis von TNF umfaßt
typischerweise das Inkubieren einer biologischen Probe in Gegenwart
eines detektierbar markierten Hochaffinitäts-Antikörpers der vorliegenden Erfindung,
der zur selektiven Bindung an TNF fähig ist, und das Nachweisen
des markierten Antikörpers,
der in einer Probe gebunden ist. Verschiedene klinische Immuntest-Verfahren
werden beschrieben in Immunoassays for the 80's, A. Voller et. al.. Hrsg., University
Park, 1981.
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Bezüglich dieses
Aspekts der Erfindung kann der Antikörper oder eine biologische
Probe somit auf Nitrozellulose oder einen anderen festen Träger, der
in der Lage ist, Zellen, Zellpartikel oder lösliche Proteine zu immobilisieren,
gegeben werden. Der Träger
kann dann mit geeigneten Puffern gewaschen werden, gefolgt durch
Behandlung mit dem detektierbar markierten TNF-spezifischen Antikörper. Der
Festphaseträger
kann dann mit dem Puffer ein zweites Mal gewaschen werden, um nicht
gebundenen Antikörper
zu entfernen. Die Menge an gebundener Markierung auf dem festen
Träger
kann dann durch konventionelle Mittel detektiert werden.
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Mit „Festphaseträger" oder „Trägerstoff" ist jeder Träger gemeint,
der zur Bindung von Antigen oder Antikörpern in der Lage ist. Hinlänglich bekannte
Träger
oder Trägerstoffe
beinhalten Glas, Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen, Dextran,
Nylon, Amylasen, natürliche
und modifizierte Zellulosen, Polyacrylamide, Agarosen und Magnetit.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung kann der Trägerstoff entweder in gewissem Maß löslicher
Natur oder unlöslich
sein. Das Trägermaterial
kann praktisch jeden möglichen
strukturellen Aufbau haben, sofern das gekoppelte Molekül in der
Lage ist, TNF oder einen anti-TNF-Antikörper zu binden. Dementsprechend
kann die Gestalt des Trägers
sphärisch
sein wie bei einem Korn oder zylindrisich wie bei der inneren Oberfläche eines
Reagenzglases oder der äußeren Oberfläche eines
Stabs. Alternativ kann die Oberfläche flach sein wie bei einem
Blatt, einem Teststreifen, etc. Bevorzugte Träger beinhalten Polystyrolkörner. Der
sachkundigen Person werden viele andere geeignete Trägerstoffe
zur Bindung von Antikörpern
oder Antigenen bekannt sein oder sie wird in der Lage sein, dieselben
durch Anwendung von Routineexperimenten herauszufinden.
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Die
Bindungsaktivität
einer vorgegebenen Menge an anti-TNF-Antikörpern kann nach gut bekannten Methoden
bestimmt werden. Die sachkundige Person wird in der Lage sein, durch
Routineexperimente wirksame und optimale Testbedingungen für jede Bestimmung
zu ermitteln.
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Eine
der Arten, auf die TNF-spezifische Antikörper detektierbar markiert
werden können,
ist durch Bindung derselben an ein Enzym und Verwendung in einem
Enzym-Immunoassay (EIA) oder Enzyme-Linked-Immunosorbent-Assay (ELISA).
Dieses Enzym, wird es anschließend
mit seinem Substrat in Kontakt gebracht, wird mit dem Substrat unter
Bildung einer chemischen Verbindung reagieren, die z. B. durch spektrophotometrische,
fluorometrische oder durch visuelle Mittel nachgewiesen werden kann.
Enzyme, die zur detektierbaren Markierung der chimeren TNF-spezifischen
Antikörper
der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, beinhalten, ohne darauf
beschränkt
zu sein, Malatdehydrogenase, Staphylococcus-Nuklease, Delta-5-steroid-Isomerase,
Alkoholdehydrogenase aus Hefe, alpha-Glycerophosphatdehydrogenase,
Triosephosphat-Isomerase,
Meerrettichperoxidase, alkalische Phosphatase, Asparaginase, Glukoseoxidase,
beta-Galactosidase, Ribonuklease, Urease, Katalase, Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase,
Glucoamylase und Acetylcholinesterase.
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Durch
radioaktive Markierung der TNF-spezifischen Antikörper ist
es möglich,
TNF mittels eines Radio-Immunoassay (RIA) (siehe z. B., Work, T.S.,
et al.. Laboratory Techniques and Biochemistry in Molecular Biology,
North Holland Publishing Company, N.Y. (1978) zu detektieren. Das
radioaktive Isotop kann durch derartige Mittel wie etwa die Verwendung
eines Gammazählers
oder eines Szintillationszählers
oder durch Autoradiographie nachgewiesen werden. Für den Zweck
der vorliegenden Erfindung besonders nützliche Isotope sind: 3H, 125I, 131I, 35S, 14C und bevorzugt 125I.
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Ebenfalls
ist es möglich,
die TNF-spezifischen Antikörper
mit einer Fluoreszenzverbindung zu markieren. Wird der Fluoreszenz-markierte
Antikörper
Licht der geeigneten Wellenlänge
ausgesetzt, kann sein Vorhandensein aufgrund der Fluoreszenz nachgewiesen
werden. Unter den am häufigsten
verwendeten Fluoreszenz-markierenden Verbindungen sind Fluoresceinisothiocyanat,
Rhodamine, Phycoerythrin, Phycocyanin, Allophycocyanin, o-Phthalaldehyd und
Fluorescamine.
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Die
TNF-spezifischen Antikörper
können
auch durch die Verwendung Fluoreszenz-emittierender Metalle wie etwa 152Eu oder anderer Elemente aus der Gruppe
der Lanthanoide detektierbar markiert werden. Diese Metalle können an
den TNF-spezifischen Antikörper
angehängt
werden, indem Gruppen wie Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA)
oder Ethylendiamintetraessigsäure
(EDTA), die solche Metalle chelatisieren, verwendet werden.
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Die
TNF-spezifischen Antikörper
können
auch durch Kupplung an eine chemilumineszierende Verbindung detekierbar
markiert werden. Die Anwesenheit des Chemilumineszenz-markierten
Antikörpers
wird dann durch Nachweis des Vorhandenseins von Lumineszenz, die
im Verlauf einer chemischen Reaktion auftritt, ermittelt. Beispiele
besonders geeigneter Chemiluminszenz-markierender Verbindungen sind
Luminol, Isoluminol, aromatische Acridiniumester, Imidazol, Acridiniumsalze
und Oxalsäureester.
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Eine
biolumineszierende Verbindung kann ebenfalls verwendet werden, um
den TNF-spezifischen
Antikörper,
ein Fragment oder Derivat der vorliegenden Erfindung zu markieren.
Biolumineszenz ist eine Art von Chemilumineszenz, die in biologischen
Systemen zu finden ist, in denen ein katalytisches Protein die Effizienz der
Chemilumineszenz-Reaktion steigert. Die Anwesenheit eines Biolumineszenz-Proteins
wird durch Messung des Vorhandenseins von Lumineszenz nachgewiesen.
Wichtige Biolumineszenz-Verbindungen zum Zweck der Markierung sind
Luziferin, Luziferase und Aequorin.
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Eine
Detektion des TNF-spezifischen Antikörpers, Fragments oder Derivats
kann beispielsweise durch einen Szintillationszähler erfolgen, wenn die detektierbare
Markierung radioaktive Gammastrahlen emittiert oder beispielsweise
durch ein Fluorometer, wenn die Markierung ein floureszierendes
Material ist. Im Fall einer Enzymmarkierung kann der Nachweis durch
colorometrische Methoden erfolgen, die ein Substrat des Enzyms nutzen.
Die Detektion kann auch durch visuellen Vergleich des Ausmaßes des
enzymatischen Umsatzes eines Substrats im Verhältnis zu ähnlich präparierten Standards erfolgen.
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Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung, nämlich
die Verwendung chimärer
Antikörper,
kann TNF, nachgewiesen durch die oben beschriebenen Tests, in einer
biologischen Probe vorhanden sein. Jede Probe, die TNF enthält, kann
verwendet werden.
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Bevorzugterweise
ist die Probe eine biologische Flüssigkeit wie etwa beispielsweise
Blut, Serum, Lymphe, Urin, entzündliches
Exsudat, Cerebrospinalflüssigkeit,
Amnionflüssigkeit,
ein Gewebeextrakt oder Gewebehomogenat, und ähnliches. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf Tests, bei denen nur diese Proben eingesetzt werden,
beschränkt,
es sollte der durchschnittlichen Fachperson möglich sein, geeignete Bedingungen
zu bestimmen, welche die Verwendung anderer Proben erlauben.
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Eine
Detektion in situ kann erfolgreich durchgeführt werden, indem einem Patienten
eine histologische Probe entnommen und eine solche Probe mit der
Kombination aus markierten Antikörpern
der vorliegenden Erfindung versetzt wird. Bevorzugterweise wird
der Antikörper
(oder das Fragment) durch Aufgeben oder durch Überschichten einer biologischen
Probe mit dem markierten Antikörper
(oder Fragment) bereitgestellt. Durch die Verwendung eines solchen
Verfahrens ist es möglich,
nicht nur das Vorhandensein von TNF festzustellen, sondern auch
die Verteilung von TNF in dem untersuchten Gewebe zu bestimmen.
Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung ist für die durchschnittliche Fachperson
leicht zu erkennen, daß jede
einer Vielzahl von histologischen Methoden (wie etwa Färbeverfahren)
modifiziert werden kann, um eine derartige in situ-Detektion zu
erreichen.
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Der
chimere Antikörper,
das Fragment oder Derivat der vorliegenden Erfindung kann an die
Verwendung in einem immunometrischen Test, auch bekannt als „zweiseitiger" oder „Sandwich"-Test, angepaßt werden.
In einem typischen immunometrischen Test ist eine bestimmte Menge
an nicht-markiertem Antikörper (oder
Antikörperfragment)
an einen festen Träger
gebunden, der in der untersuchten Flüssigkeit unlöslich ist, und
eine bestimmte Menge an detektierbar markiertem, löslichen
Antikörper
wird dazugegeben, um die Detektion und/oder Quantifizierung des
ternären
Komplexes, der sich zwischen Festphase, Antikörper, Antigen und markiertem
Antikörper
bildet, zu erlauben.
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Typischerweise
und bevorzugterweise beinhalten immunometrische Tests sogenannte „Forward"-Tests, in denen
der an die feste Phase gebundene Antikörper zunächst mit der zu untersuchenden
Probe in Kontakt gebracht wird, um TNF durch Bildung eines binären Komplexes
von TNF mit dem an die Festphase gebundenen Antikörper aus
der Probe zu extrahieren. Nach einer angemessenen Inkubationszeit
wird der feste Träger
gewaschen, um Reste der flüssigen
Probe, einschließlich
nicht-gebundenem TNF, falls vorhanden, zu entfernen und dann mit
der Lösung,
die eine bekannte Menge an markiertem Antikörper (der die Funktion eines „Reportermoleküls" erfüllt) in
Kontakt gebracht. Nach einer zweiten Inkubationseinheit, die es dem
markierten Antikörper
erlaubt, mit TNF, der über
den unmarkierten Antikörper
an den festen Träger
gebunden ist, einen Komplex zu bilden, wird der feste Träger ein
zweites Mal gewaschen, um den nicht-gebundenen markierten Antikörper zu
entfernen. Dieser Typ eines "Forward-Sandwich"-Tests kann ein einfacher „ja/nein"-Test sein, um zu
ermitteln, ob TNF vorhanden ist, oder kann als quantitativer Test
durchgeführt
werden, indem der Meßwert
für den
markierten Antikörper
mit dem, der für
eine Standardprobe mit bekannten Mengen an TNF erhalten wurde, verglichen
wird. Derartige „zweiseitige" oder „Sandwich"-Tests wurden durch Wide
(Radioimmune Assay Method, Kirham, Hrsg. E. & S. Livingstone, Edinburgh, 1970,
S. 199-206) beschrieben.
-
Andere
Arten von „Sandwich"-Tests, die ebenfalls
in Verbindung mit TNF anwendbar sind, sind die sogenannten „simultanen" und „reversen" Tests. Ein simultaner
Test umfaßt
einen einzigen Inkubationsschritt, bei dem der an die feste Phase
gebundene Antikörper
und der markierte Antikörper
beide zur gleichen Zeit zu der zu untersuchenden Probe gegeben werden.
Nachdem die Inkubation abgeschlossen ist, wird der feste Träger gewaschen,
um Reste der flüssigen
Probe und von nicht-komplexiertem markiertem Antikörper zu
entfernen. Das Vorhandensein von markiertem Antikörper, assoziiert
mit den festen Träger,
wird dann wie bei einem konventionellen „Forward-Sandwich"-Test bestimmt.
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Bei
dem „reversen" Test wird die schrittweise
Zugabe von zunächst
einer Lösung
mit markiertem Antikörper
zu der flüssigen
Probe, nach angemessener Inkubationszeit gefolgt durch die Zugabe
von unmarkiertem Antikörper,
der an einem festen Träger
gebundenen ist, verwendet. Nach einer zweiten Inkubation wird die feste
Phase auf konventionelle Weise gewaschen, um sie von den Resten
der zu untersuchenden Probe und der Lösung mit nicht-gebundenem markiertem
Antikörper
zu befreien. Die Bestimmung von markiertem Antikörper, der mit einem festen
Träger
assoziiert ist, wird dann wie in den „simultanen" und „Forward"-Tests bestimmt.
In einer Ausführungsform
kann eine Kombination von Antikörpern
der vorliegenden Erfindung, die für einzelne Epitope spezifisch
sind, verwendet werden, um einen empfindlichen dreiseitigen immunoradiometrischen
Test zu entwickeln.
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Nachdem
die Erfindung bisher in allgemeiner Form beschrieben wurde, wird
dieselbe durch Bezugnahme auf bestimmte spezielle Beispiele, die
nur zum Zweck der Illustration hierin aufgenommen wurden und, wenn
nicht anders angegeben, keine Einschränkung beabsichtigen, umfassender
verstanden werden.
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BEISPIEL I
-
Produktion
eines Maus-anti-Mensch-TNF-mAb
-
Um
die klinische Untersuchung von TNF-mAb zu ermöglichen, wurde ein hochaffiner,
wirksam hemmender und/oder neutralisierender Maus-anti-Mensch-TNF-IgG1-mAb,
bezeichnet als A2, hergestellt.
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BALB/c
Mäuseweibchen,
10 Wochen alt, wurden vom Jackson Laboratory (Bar Harbor, ME) bezogen. Vierzig μg gereinigter
rekombinanter menschlicher TNF (rhTNF) aus E. coli, emulgiert mit
einem gleichen Volumen von komplettem Freund'schem Adjuvans (bezogen von Difco Laboratories)
in 0,4 ml, wurden einer Maus subkutan und intraperitoneal (i.p.)
injiziert. Eine Woche später
wurde eine Injektion von 5 μg
rhTNF in inkomplettem Freund'schem
Adjuvans i.p. verabreicht, gefolgt von vier aufeinanderfolgenden
i.p. Injektionen von 10 μg
TNF ohne Adjuvans. Acht Wochen nach der letzten Injektion erhielt
die Maus eine Wiederholungsimpfung i.p. mit 10 μg TNF.
-
Vier
Tage später
wurde die Maus getötet,
die Milz wurde entnommen und eine Suspension aus Milzzellen wurde
präpariert.
Die Milzzellen wurden mit Zellen der nicht-sezernierenden Hybridom-Zellinie
Sp2/0 (ATCC CRL1581) in einem Verhältnis von 4:1 Milzzellen zu
Sp2/0 Zellen in Gegenwart von 0,3 ml 30 % Polyethylenglycol, PEG
1450, fusioniert. Nach 6-stündiger Inkubation
bei 37°C
wurden die fusionierten Zellen in Aliquots von 0,2 ml in 96-Well-Platten mit
Konzentrationen von 2 × 104 Sp2/0 Zellen pro Napf aufgeteilt. Fütterungszellen
in Gestalt von 5 × 104 normalen BALB/c Milzzellen wurden jedem
Napf zugegeben.
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Das
verwendete Wachstumsmedium bestand aus RPMI 1640-Medium, 10 % Hitzeinaktiviertem
fötalem
Rinderserum (FBS) (Hyclone), 0,1 mM MEM nicht-essentielle Aminosäuren, 1
mM Natriumpyruvat, 2 mM L-Glutamin, 100 U/ml Penicillin, 100 μg/ml Streptomycin
(GIBCO Laboratories) und, zur Selektion, Hypoxanthin-Aminopterin-Thymidin
(HAT) (Boehringer Mannheim).
-
Ein
Festphase-Radioimmuntest (RIA) wurde eingesetzt, um Überstände auf
das Vorhandensein von rhTNFα-spezifischen
mAbs durchzumustern. Dieser Test wird unten in Beispiel II beschrieben.
Die Hintergrundbindung in diesem Test betrug etwa 500 cpm. Ein Überstand
wurde als positiv beurteilt, wenn er eine Bindung von 2000 cpm oder
mehr aufwies.
-
Von
322 durchgemusterten Überständen waren
25 positiv, nachgewiesen durch RIA. Aus diesen 25 wurde derjenige
mit der höchsten
Bindung (4800 cpm) als A2 bezeichnet. Näpfe mit einem positiven Ergebnis wurden
durch limitierte Verdünnung
auf Mäuse-Fütterungszellen subkloniert.
Nach weiterer Analyse der Überstände in Neutralisierungstests
erwies sich A2 als der einzige positive Klon, der wirksam hemmende
und/oder neutralisierender Aktivität zeigte. Folglich wurde die
Hybridom-Zellinie A2 ausgewählt.
Diese Zellinie wurde in RPMI 1640-Medium mit 10 % FBS (GIBCO), 0,1
mM nicht-essentielle
Aminosäuren,
1 mM Natriumpyruvat, 2 mM L-Glutamin, 100 U/ml Penicillin und 100 μg/ml Streptomycin
gehalten.
-
Alternativ
können
anti-TNF-Antikörper,
die die biologische Aktivität
von TNF hemmen, durch Bindung an ein Peptid, das mindestens 5 Aminosäuren der
Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von TNF
(aus SEQ ID NO:1) enthält,
oder an Kombinationen von Peptiden, die darin enthalten sind, die
anstelle des rTNF Proteins, wie oben beschrieben, verwendet wurden,
durchgemustert werden.
-
BEISPIEL II
-
Charakterisierung
eines anti-TNF-Antikörpers
der vorliegenden Erfindung
-
A. Radioimmuntests
-
rhTNF
aus E. coli wurde auf 1 μg/ml
in BCB-Puffer, pH 9,6, verdünnt
und 0,1 ml dieser Lösung
wurde zu jedem Test-Napf gegeben. Nach Inkubation über Nacht
bei 4°C
wurden die Näpfe
kurz mit BCB gewaschen, dann mit 1 % Rinderserumalbumin (BSA) in
BCB bei 37°C
für 1 Stunde
bedeckt. Die Näpfe
wurden dann 3-mal mit 0,05 % Tween-20 enthaltendem PBS (PBS-Tween)
gewaschen und jedem Napf wurden 70 μl verdünnte A2-Ascitesflüssigkeit
zugesetzt. Die Näpfe
wurden 2 Stunden bei 37°C
inkubiert und dreimal mit PBS-Tween gewaschen. Danach wurden ungefähr 50.000
cpm eines 125I-markierten F(ab')2 Fragments von Schaf-anti-Maus-Ig-Antikörpern in
50 μl PBS-Tween
mit 1 % BSA zu jedem Napf gegeben und die Näpfe wurden für weitere
2 Stunden bei 37°C
inkubiert. Die Näpfe
wurden 4-mal mit PBS-Tween gewaschen, ausgeschnitten und für jeden
einzelnen wurde die Radioaktivität
gemessen. Ergebnisse zweier Bestimmungen werden in 1 gezeigt.
-
rhTNF
in einer Konzentration von 5 μg/ml
in PBS wurde auf 60°C
erhitzt. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurden Aliquots der Hitze-behandelten
TNF-Präparation
rasch auf 4°C
abgekühlt,
5-fach in BCB verdünnt und
verwendet, um die Näpfe
der RIA-Mikrotiterplatten
zu beschichten. Der RIA wurde exakt wie oben beschrieben durchgeführt. Ergebnisse
zweier Bestimmungen werden in 2 gezeigt.
Da die Inkubation bei 60°C
die biologische Aktivität
von hTNFα wesentlich
verminderte, zeigt dieses Experiment, daß mAb A2 Hitze-inaktivierten
menschlichen TNFα nicht
binden kann.
-
B. Neutralisationstests
-
Proben
von A2 und cA2 wurden durch Affinitätschromatographie an Protein
A aus Gewebekulturüberständen von
Hybridomzellen der als C134A bzw. C168A (oben beschrieben) bezeichneten
Zellinien gereinigt und in Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS),
pH 7,2, diafiltriert.
-
Die
toxische Wirkung von TNF auf bestimmte Tumorzellinien wurde auf
eine in vitro-Meßmethode
zur Bestimmung von TNF-Konzentrationen in Laborproben übertragen.
Die Nachweismethode von Feinman et al., J. Immunol. 138:635-640
(1987), modifiziert durch Aderka et al., J. Immunol. 143:3517-3523
(1989) durch den Einsatz der TNF-sensitiven
Zielzellinie A673 (eine menschliche Rhabdomyosarcomzellinie), wurde
verwendet, um die Fähigkeit
von A2, die TNF-Toxizität
zu hemmen oder zu neutralisieren, zu untersuchen.
-
Kultivierte
menschliche A673/6 Zellen wurden mit 40 pg/ml natürlichem
(Genzyme, Boston, MA) oder rekombinantem (Suntory, Osaka, Japan)
menschlichem TNFα mit
verschiedenen Konzentrationen von mAb A2 in Gegenwart von 20 μg/ml Cycloheximid bei
39°C über Nacht
inkubiert. Kontrollen enthielten nur Medium oder Medium + TNF in
jedem Napf. Der Zelltod wurde gemessen, indem mit Naphthol Blau-Schwarz
gefärbt und
die Ergebnisse spektrophotometrisch bei 630 nm gelesen wurden. Die
Absorption bei dieser Wellenlänge korreliert
mit der Anzahl der vorhandenen lebenden Zellen.
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Es
zeigte sich, daß A2
die zytotoxische Wirkung von sowohl natürlichem als auch rhTNF in einer
dosisabhängigen
Weise (3) hemmte oder neutralisierte.
-
In
einem weiteren Experiment wurde die Spezifität dieser hemmenden und/oder
neutralisierenden Aktivität
getestet. A673/6 Zellen wurden in einer Dichte von 3 × 104 Zellen/Napf 20 Stunden vor Durchführung des TNF-Biotests
ausgesät.
Es wurden zweifache, serielle Verdünnungen von rhTNF, rekombinantem
menschlichen Lymphotoxin (TNFβ)
aus E. coli und rekombinantem Mäuse-TNF
aus E. coli präpariert.
Der Zellüberstand der
A2-Hybridomzellen wurde in einem gleichen Volumen zu den verdünnten TNF-Präpärationen
gegeben und die Mischungen wurden bei Raumtemperatur 30 Minuten
inkubiert. Aliquots von 0,1 ml wurden in die Näpfe, die A673/6 Zellen enthielten, übertragen,
20 μg/ml
Cycloheximid wurden zugesetzt und die Zellen wurden über Nacht
bei 39°C
inkubiert. Zur Beurteilung der Zytotoxizität wurden die Zellen dann fixiert
und gefärbt.
Die Ergebnisse zeigen, daß mAb
A2 die Zytotoxizität
von rhTNFα spezifisch
hemmte oder neutralisierte, wogegen er keinen Effekt auf menschliches
Lymphotoxin (TNFβ)
(4) oder Mäuse-TNF
(5) hatte.
-
Im
nächsten
Schritt wurden Experimente durchgeführt, um die Kreuzreaktivität von mAb
A2 mit TNF aus nicht-menschlichen Primaten zu analysieren.
-
Monozyten,
die durch Ficoll-Gradientenzentrifugation und Adhärenz aus
dem Blut vom Pavian (B514), Cynomolgusaffe (J91) und Rhesusaffe
(RH383) isoliert worden waren, wurden in einer Dichte von 1 × 105 Zellen/Napf in RPMI 1640-Medium mit 5 %
FBS und 2 μg/ml
LPS von E. coli 3 oder 16 Stunden bei 37°C inkubiert, um die TNF Produktion
zu induzieren. Überstände von
jeweils doppelt angesetzten Proben wurden vereinigt und bis zur
Durchführung
des TNF-Biotests, durchgeführt
wie oben beschrieben unter Verwendung von A673/6 Zellen, bei 4°C weniger
als 20 Stunden gelagert. Zweifache Verdünnungen der Kulturüberstände wurden
entweder mit Medium oder mit gereinigtem mAb A2 gemischt und auf
eine Endkonzentration von 1 μg/ml verdünnt, bei Raumtemperatur
30 Minuten inkubiert und Aliquots wurden auf die Indikatorzellen übertragen. Die
Ergebnisse zeigten, daß mAb
A2 die zytotoxische Aktivität
von TNF, produziert durch Monozyten vom Pavian, Cynomolgusaffe und
Rhesusaffe, nicht signifikant hemmte oder neutralisierte.
-
Ein
weiteres Experiment wurde mit Schimpansen-TNF durchgeführt. Monozyten,
isoliert aus Schimpansenblut (CH563), wurden wie oben beschrieben
inkubiert, um TNF-enthaltende Überstände herzustellen. Die
Fähigkeit
von mAb A2, die Bioaktivität
dieser Überstände in einer
Konzentration von 10 μg/ml
zu hemmen oder zu neutralisieren, wurde wie oben beschrieben getestet.
Menschlicher TNF diente als eine positive Kontrolle. Die Ergebnisse,
dargestellt in 6, zeigen, daß mAb A2
wirksam hemmende und/oder neutralisierende Aktivität gegenüber Schimpansen-TNF
aufweist, ähnlich
der Aktivität
gegenüber
menschlichem TNF (7).
-
Die
hemmende und/oder neutralisierende Aktivität von mAb A2 wurde mit drei
anderen, für
menschlichen TNF spezifischen Mäuse-mAbs,
genannt TNF-1, TNF-2 und TNF-3, und einem Kontroll-mAb verglichen. Zweifache,
serielle Verdünnungen
der gereinigten mAbs wurden mit rhTNF (40 pg/ml) gemischt, bei Raumtemperatur
30 Minuten inkubiert und Aliquots wurden wie oben auf TNF-Bioaktivität getestet.
Es zeigte sich, daß die
mAbs TNF-1, TNF-2 und TNF-3 hemmende und/oder neutralisierender
Aktivität
in jeweils ähnlich
mäßigem Ausmaß aufwiesen.
Im Gegensatz dazu hatte mAb A2 eine deutlich wirksamere hemmende
und/oder neutralisierender Aktivität.
-
BEISPIEL III
-
Allgemeine
Strategie zur Klonierung von V- und C-Genen eines Antikörpers
-
Die
Strategie zur Klonierung der Gene für die V-Regionen der H- und
L-Ketten der Hybridom-Zellinie A2, die den oben beschriebenen anti-TNF-Antikörper sezeniert,
beruhte auf der Verbindung zwischen der V-Region und der korrespondierenden
J (joining) -Region für
funktionell neu arrangierte (und exprimierte) Ig-Gene im Genom.
DNA-Sonden für
J-Regionen können zum
Durchmustern genomischer Genbibliotheken verwendet werden, um DNA
zu isolieren, die mit den J-Regionen verbunden ist. Obwohl DNA in
Keimbahn-Konfiguration
(d. h. nicht neu arrangiert) ebenfalls mit J-Sonden hybridisieren
würde,
wäre diese
DNA nicht mit einer Ig-V-Region-Sequenz verbunden und kann durch
Restriktionsenzym-Analyse der isolierten Klone identifiziert werden.
-
Die
Klonierung, wie sie hier benutzt wurde, hatte den Zweck, V-Regionen
aus neu arrangierten H- und L-Kette-Genen unter Verwendung von JH- und Jk-Sonden
zu isolieren. Diese Klone wurden durch Northern-Blot-Analyse getestet,
um festzustellen, ob ihre Sequenzen in den A2-Hybridomzellen exprimiert
werden. Solche Klone, die eine exprimierte Sequenz enthielten, wurden
in Expressionsvektoren mit menschlichen C-Regionen umkloniert und
in Mäuse-Myelomzellen
transfiziert, um nachzuweisen, ob ein Antikörper produziert wurde. Der
Antikörper
von produzierenden Zellen wurde dann auf seine Bindungsspezifität getestet
und funktionell mit dem Mäuse-Antikörper A2
verglichen.
-
BEISPIEL IV
-
Konstruktion einer genomischen
Genbibliothek einer L-Kette
-
Um
das Gen einer L-Kette-V-Region aus den A2-Hybridomzellen zu isolieren,
wurde eine genomische Genbibliothek auf Grundlage einer Größenauswahl
konstruiert, wozu der Lambda-Phagenvektor Charon 27 verwendet wurde.
Aus A2-Hybridomzellen wurde hochmolekulare DNA isoliert und mit
der Restriktionsendonuklease HindIII zur Vollständigkeit verdaut. Die DNA wurde
dann auf einem 0,8 %igen Agarosegel fraktioniert und die DNA-Fragmente
dreier verschiedener Größenbereiche
von ungefähr
3 kb, 4 kb und 6 kb wurden aus dem Gel mittels Elektroelution isoliert.
Die Größenbereiche
zur Konstruktion der Genbibliothek wurden nach der Größe von HindIII-Fragmenten,
die in einem Southern-Blot
mit der Jκ-Sonde
hybridisierten, ausgewählt. Nach
Phenol/Chloroform-Extraktion und Ethanolpräzipitation wurden die DNA Fragmente
jeder Größenfraktion
mit den offenen Enden von Lambda Charon 27 ligiert und mit Hilfe
von Gigapack Gold von Stratagene (LaJolla, CA) in vitro in Phagenpartikel
verpackt.
-
Diese
Bibliotheken wurden bei einer Dichte von etwa 20.000 Plaques pro
150 mm-Petrischale direkt durchgemustert, wobei eine 32P-markierte
Jκ-Sonde
verwendet wurde. Die eine L-Kette erkennende Jκ-Sonde aus
der Maus war ein 2,7 kb HindIII-Fragment, das alle fünf Jk-Segmente
enthielt. Die Sonde wurde durch „Random Priming" mit 32P-markiert,
wobei ein von Boehringer Mannheim bezogener Testkit verwendet wurde. Freie
Nukleotide wurden durch Zentrifugation über eine Sephadex G-50-Säule entfernt.
Die spezifischen Aktivitäten
der Sonde waren ungefähr
109 cpm/μg.
-
Plaque-Hybridisierungen
wurden in 5 × SSC,
50 % Formamid, 2 × Denhardt's Reagenz und 200 μg/ml denaturierte
Lachssperma-DNA 18-20 Stunden bei 42°C durchgeführt. Zuletzt wurde in 0,5 × SSC, 0,1
% SDS bei 65°C
gewaschen. Nach Autoradiographie wurden die positiven Klone identifiziert.
-
BEISPIEL V
-
Konstruktion
einer genomischen Genbibliothek einer H-Kette
-
Um
das V-Region-Gen der A2-H-Kette zu isolieren, wurde eine genomische
Genbibliothek im Lambda gt10-Vektorsystem konstruiert. Hochmolekulare
DNA wurde mit der Restriktionsendonuklease EcoRI zur Vollständigkeit
verdaut und Fragmente von ungefähr
7,5 kb wurden nach Agarose-Gelelektrophorese isoliert. Diese Fragmente
wurden mit den offenen Enden von Lambda gt10 ligiert und in vitro
mit Hilfe von Gigapack Gold in Phagenpartikel verpackt.
-
Diese
Bibliothek wurde bei einer Dichte von 20.000 Plaques pro 150 mm-Platte
unter Verwendung einer JH-Sonde durchgemustert.
Die JH-Sonde war ein 2 kb BamHUEcoRI-Fragment, das sowohl
J3- als auch J4-Segmente enthielt.
-
Die
Sonde wurde wie für
Beispiel III beschrieben markiert und hatte eine ähnliche
spezifische Radioaktivität.
Hybridisierungs- und Waschbedingungen waren identisch mit denen,
die in Beispiel III verwendet wurden.
-
BEISPIEL VI
-
Klonierung
der TNF-spezifischen V-Region-Gene
-
Mehrere
positive Klone wurden aus den Genbibliotheken von H- und L-Kette
nach dem Durchmustern von ungefähr
106 Plaques mithilfe der JH-
bzw. Jκ-Sonden
aus jeder Bibliothek isoliert. Nach Reinigung der Plaques wurde
die Bakteriophagen-DNA jedes positiven Klons isoliert, entweder
mit EcoRI (H-Kette-Klone) oder HindIII (L-Kette-Klone) verdaut und
auf 1 %igen Agarosegelen fraktioniert. Die DNA wurde auf Nitrozellulose übertragen
und die Blots wurden mit der JH- oder der
Jκ-Sonde
hybridisiert.
-
Mehrere
H-Kette-Klone, die 7,5 kb große
EcoRI-DNA-Fragmente enthielten, die mit der JH-Sonde hybridisierten,
wurden gewonnen. Aus den Leichtkette-Bibliotheken wurden aus jeder
der drei Bibliotheken, die auf einer Größenauswahl beruhten, mehrere
Klone, die HindIII-Fragmente
enthielten, die mit der Jκ-Sonde hybridisierten,
isoliert. Im Fall der L-Kette hybridisierten mehrere HindIII-Fragmente
von 2,9 kb, die aus der 2 kb-Bibliothek unabhängig voneinander hervorgegangen
waren, mit einer 1250 bp mRNA von A2, nicht jedoch mit SP2/0 mRNA
(siehe Beispiel VII). Zusätzlich
hybridisierten mehrere HindIII-Fragmente, die aus der 4 kb-Bibliothek
stammten, sowohl mit der A2-mRNA als auch mit der Fusionspartner-mRNA.
Ein 5,7 kb HindIII-Fragment aus der 6 kb-Bibliothek hybridisierte
mit keiner der RNAs.
-
Die
beobachteten Größen der
hybridisierenden A2-mRNA entsprachen der korrekten Größe der H- bzw.
L-Kette-mRNA. Da die RNA-Expression auf die A2-Hybridomzellen beschränkt war,
wurde angenommen, daß die
7,5 kb H-Kette-Fragmente und die 2,9 kb L-Kette-Fragmente die korrekten V-Region-Sequenzen
von A2 enthielten. Ein Beispiel eines jeden Typs wurde zur weiteren
Untersuchung ausgewählt.
Der bedeutende funktionelle Test besteht in dem Nachweis, daß diese
V-Region-Sequenzen, wenn sie mit entsprechenden C-Region-Sequenzen kombiniert
werden, die Synthese eines Antikörpers,
dessen Spezifität
und Affinität
der des Mäuseantikörpers A2 ähnlich sind,
steuern können.
-
Das
7,5 kb-Fragment der H-Kette und das 2,9-kb Fragment der L-Kette
wurden in Plasmidvektoren subkloniert, die eine Expression der chimären Maus/Mensch-Proteine
in Mäuse-Myelomzellen
erlauben (siehe Beispiele VIII und IX). Diese Plasmide wurden in
SP2/0 Zellen cotransfiziert, um festzustellen, ob intakte Antikörpermoleküle sezeniert
wurden und, wenn dies der Fall war, ob sie die korrekte Spezifizität und Affinität aufwiesen.
Kontroll-Transfektionen wurden ebenfalls durchgeführt, bei
denen die putative anti-TNF-H-Kette
mit einer irrelevanten, aber exprimierten L-Kette gepaart wurde;
die putative anti-TNF-L-Kette
wurde ebenfalls mit einer irrelevanten, aber exprimierten H-Kette
gepaart. Die Ergebnisse zeigten, daß das 7,5 kb Fragment der H-Kette
exprimiert werden konnte, wogegen das 2,9 kb-L-Kette-Fragment nicht
exprimiert werden konnte. Dies wurde durch DNA-Sequenzanalyse bestätigt, wodurch nahelegt wurde,
daß Teile
der kodierenden Region im Vergleich zu anderen bekannten Aminosäuresequenzen
der L-Kette nicht im richtigen Aminosäure-Leserahmen waren.
-
Da
das 2,9 kb HindIII-Fragment anscheinend kein funktionelles V-Gen
enthielt, wurden die 4,0 kb und 5,7 kb HindIII-Fragmente, die aus
L-Kette-Bibliotheken isoliert waren, in Expressionsvektoren kloniert
und nach Cotransfektion mit der 7,5 kb H-Kette auf Expression des
chimären
Antikörpers
getestet. Das 5,7 kb HindIII-Fragment war nicht in der Lage, eine
Antikörperexpression
zu fördern,
während
das 4,0 kb HindIII-Fragment für
eine Antikörperexpression
sorgte. Der Antikörper,
der aus der Cotransfektion der 7,5 kb großen putativen V-Region der
H-Kette und der 4,0 kb großen
V-Region der L-Kette hervorging, wurde gereinigt, im TNF-Festphase-Bindungstest
getestet und als inaktiv befunden. Die Schlußfolgerung war, daß die sich
auf dem 4,0 kb HindIII-Fragment befindende V-Region nicht die korrekte
anti-TNF-V-Region war, sondern der Hybridomzelle durch den Fusionspartner
beigesteuert wurde. Dies wurde anschließend durch Sequenzanalyse der
cDNA, die aus der Hybridomzellinie A2 und aus dem Fusionspartner
stammte, bestätigt.
-
Andere,
unabhängig
gewonnene L-Kette-Klone mit 2,9 kb HindIII-Fragmenten, die mit A2-mRNA hybridisierten,
wurden genauer charakterisiert. Obwohl die Restriktionskarten ähnlich waren,
konnten die Klone zwei Klassen zugeordnet werden, je nachdem, ob
eine Schnittstelle des Restriktionsenzyms AccI vorhanden war oder
nicht. Dem ursprünglichen
(nicht-funktionellen)
2,9 kb Fragment (bezeichnet als Klon 8,3) fehlte eine AccI-Schnittstelle,
die in einigen anderen Klonen (repräsentiert durch Klon 4,3) vorhanden
war. Die DNA-Sequenz von Klon 4,3 war der von Klon 8,3 extrem ähnlich,
enthielt aber, anders als Klon 8,3, einen einzigen Aminosäure-Leserahmen
mit enger Homologie zu bekannten L-Ketten. Das 2,9 kb HindIII-Fragment
von Klon 4,3 wurde in den L-Kette-Expressionsvektor subkloniert
und mit der putativen anti-TNF-H-Kette in SP2/0 Zellen cotransfiziert.
Es wurde ein Antikörper
synthetisiert, gereinigt und im TNF-Festphase-Bindungstest getestet. TNF
wurde von diesem Antikörper
gebunden und deshalb wurde angenommen, daß die L-Kette-V-Region von Klon
4,3 die korrekte ist.
-
Es
wurde gezeigt, daß die
A2-Mäuse-Hybridomzellen
mindestens vier neu zusammengestellte V-Region-Gene einer L-Kette
enthielten. Mindestens zwei von diesen werden als Proteine exprimiert:
Klon 4,3 (das korrekte anti-TNF-L-Kette-Gen) und das im 4,0 kb HindIII
Fragment (beigetragen durch den Fusionspartner) enthaltene Gen.
Die Expression zweier L- Ketten
legt nahe, daß der
resultierende Antikörper,
der von den Mäuse-Hybridomzellen
sezeniert wird, tatsächlich
ein Gemisch von Antikörpern
ist, wobei einige die korrekte L-Kette
verwenden, einige die inkorrekte L-Kette verwenden und einige jeweils
eine Kette von beiden verwenden. Das Vorhandensein zweier unterschiedlicher
L-Ketten im Mäuseantikörper A2
wurde durch SDS-Gelanalyse und N-terminale Proteinsequenzanalyse
des gereinigten Antikörpers
bestätigt.
Da die Konstruktion des chimären
Antikörpers
A2 die Klonierung der individuellen H- und L-Kette-Gene und ihre
Expression in einer nicht-produzierenden
Zellinie umfaßt,
wird der resultierende Antikörper
nur die korrekte L-Kette aufweisen und sollte deshalb ein Antikörper mit
größerer Wirksamkeit
sein (siehe Beispiele X, XI und XII).
-
BEISPIEL VII
-
Northern-Blot-Analyse
von klonierter DNA
-
Von
klonierter DNA, die den authentischen H- und L-Kette-V-Regionen
aus den A2-Hybridomzellen entspricht,
wäre zu
erwarten, daß sie
mit A2-mRNA hybridisiert. Nicht-funktionelle
DNA-Neuordnungen der genetischen Loci auf entweder H- oder L-Ketten
sollten nicht exprimiert werden.
-
Zehn μg Gesamtzell-RNA
wurden der Elektrophorese in 1 %igen Agarose/Formaldehyd-Gelen (Sambrook et
al., supra) unterzogen und auf Nitrozellulose transferiert. Die
Blots wurden mit, durch „Random
Priming" hergestellten
DNA-Sonden in 50 % Formamid, 2 × Denhardt's Lösung, 5 × SSC und
200 μg/ml
denaturierter Lachssperma-DNA 10 Stunden bei 42°C hybridisiert. Die Waschbedingungen
im letzten Schritt waren 0,5 × SSC,
0,1 % SDS bei 65°C.
-
Die
subklonierten DNA-Fragmente wurden durch "Random Priming" mit 32P markiert
und mit Northern Blots, die Gesamt-RNA aus A2-Zellen oder aus SP2/0
Zellen, den Vorläuferzellen
der Fusionspartnerzellen von A2, enthielten, hybridisiert. Das 7,5
kb EcoRI-Fragment
der H-Kette hybridisierte mit einer 2 kb großen mRNA von A2, nicht jedoch
mit mRNA aus SP2/0. In ähnlicher
Weise hybridisierte das 2,9 kb HindIII-Fragment der L-Kette (Klon
4,3) mit einer 1250 bp großen
mRNA von A2, nicht jedoch mit mRNA aus SP2/0. Die beobachteten Längen der
hybridisierenden A2-mRNA entsprachen den korrekten Größen der H-
bzw. L-Kette-mRNA, was bestätigte,
daß die
Sequenzen der V-Region auf diesen DNA-Fragmenten in A2-Hybridomzellen exprimiert
werden.
-
BEISPIEL VIII
Konstruktion von Expressionsvektoren
-
Die
oben beschriebenen putativen V-Gene der L- (Klon 4,3) und H-Kette
wurden mit Genen der menschlichen Kappa- und Gammal-konstante-Region
in Expressionsvektoren verbunden. Das 7,5 kb EcoRI-Fragment, das
dem putativen VH-Region-Gen von A2 entsprach,
wurde in einen Expressionsvektor kloniert, der das menschliche Cgamma1-Gen und das Ecogpt-Gen enthielt, um
das als pA2HGlapgpt bezeichnete Plasmid zu liefern (siehe 8).
-
Das
2,9 kb putative VL-Fragment von Klon 4,3
wurde in einen Vektor, der das menschliche Kappa Cκ-Gen und
das Ecogpt-Gen enthielt, kloniert, um eine Selektion in Säugetierzellen
zu ermöglichen.
Das hervorgegangene Plasmid wurde pA2HuKapgpt genannt (siehe 8).
-
BEISPIEL IX
-
Expression
von chimären
Antikörper-Genen
-
Um
die Gene der chimären
H- und L-Kette zu exprimieren, wurden die Expressionsplasmide in
Zellen der nicht-produzierenden Mäuse-Myelomzellinie SP2/0 transfiziert.
Die zur Transfektion vorgesehene Plasmid-DNA wurde durch Gleichgewichtszentrifugation
im Ethidiumbromid/Cäsiumchlorid-Gradienten
zweimal gereinigt. Plasmid-DNA (10-50 μg) wurde zu 107 SP2/0
Zellen in Medium mit Hank's
Salzen gegeben und die Mischung wurde in eine BioRad Elektroporations-Apparatur
eingebracht. Nach Elektroporation bei 20 Volt wurden die Zellen
in 96-Well-Mikrotiterplatten ausplattiert.
-
Nach
24 Stunden wurde eine Mycophenolsäure-Selektion durchgeführt und
nach 1-2 Wochen wurden die wirkstoffresistenten Kolonien identifiziert.
Resistente Kolonien wurden zu stabilen Zellinien expandiert und Gewebekulturüberstand
dieser Zellinien wurde mit Hilfe eines ELISA-Tests mit Ziege-anti-Mensch-IgG-Fc-Antikörper und
Ziege-anti-Mensch-H+L, konjugiert mit alkalischer Phosphatase (bezogen
von Jackson Laboratories), auf Antikörper getestet.
-
Der
chimäre
Antikörper
A2 wurde aus dem Gewebekulturüberstand
durch Chromatographie an Protein A-Sepharose gereinigt. Der Überstand
wurde auf 0,1 M Tris, 0,002 M EDTA, pH 8,0, eingestellt und auf
eine, mit dem gleichen Puffer äquilibrierte
Protein A-Sepharose-Säule
geladen. Das IgG wurde mit 0,1 M Zitratpuffer, pH 3,5, eluiert,
mit 1 M Tris gehemmt oder neutralisiert und gegen Phosphat-gepufferte
Kochsalzlösung
(PBS) dialysiert.
-
Der
gereinigte chimäre
Antikörper
wurde auf seine Bindungsaktivität
und seine hemmende und/oder neutralisierende Aktivität untersucht.
-
BEISPIEL X
-
Spezifität eines
chimären
anti-TNF-Antikörpers
-
Da
die Antigen-bindende Domäne
von cA2 sich von Mäuse-A2
ableitete, wäre
von diesen mAbs zu erwarten gewesen, daß sie um dieselbe TNF-Bindungsstelle
kompetitieren. Feste Konzentrationen an chimärem A2 und Mäuse-mAb
A2 wurden mit steigenden Konzentrationen des entsprechenden Mäuse- bzw.
chimären
A2-Kompetitors in einer 96-Well-Mikrotiterplatte,
beschichtet mit rhTNF (Dainippon, Osaka, Japan), inkubiert. Mit
alkalischer Phosphatase konjugiertes anti-Mensch-Immunglobulin und
anti-Maus-Immunglobulin wurden
als sekundärer
Antikörper
verwendet, um das Ausmaß der
Bindung von chimärem
bzw. Maus-A2 nachzuweisen. Es wurde eine Kreuzkompetition um das
TNF-Antigen in dieser
Ausführung
eines Festphase-ELISA beobachtet (9).
Dieser Befund stimmt mit der erwarteten identischen Epitopspezifität von cA2 und
Maus-A2 überein.
-
Die
Affinitätskonstante
für die
Bindung von Mäuse-mAb
A2 und cA2 an rhTNFα wurde
durch Scatchard-Analyse (siehe z. B. Scatchard, G., Ann. N.Y. Acad.
Sci. 51:660 (1949)) ermittelt. Die Ergebnisse sind in 10 dargestellt. Diese Analyse umfaßte das
Messen der direkten Bindung von 125I-markiertem
cA2 an immobilisierten rhTNFα in
einer 96-Well-Platte.
Die Antikörper
wurden jeweils mit einer spezifischen Aktivität von etwa 9,7 μCi/μg durch die
Iodogen-Methode markiert. Für
den Mäuse-mAb
A2 wurde eine Affinitätskonstante
(Ka) von 0,5 × 109 Liter/Mol berechnet. Unerwarterweise hatte
der chimäre
Antikörper
A2 mit einer Ka von 1,8 × 109 Liter/Mol eine höhere Affinität. Folglich
wurde gezeigt, daß der
chimäre
anti-TNFα-Antikörper der vorliegenden
Erfindung eine signifikant höhere
Bindungsaffinität
zu menschlichem TNFα aufweist,
als dies für den
Mäuse-mAb
A2 als Stammantikörper
zutrifft. Dieser Befund war insofern überraschend, als von Mäuseantikörpern und
chimären
Antikörpern,
Fragmenten und Regionen erwartet worden wäre, daß sie Affinitäten zeigen,
die gleich oder geringer sind als die des Stamm-mAbs.
-
Solche
hochaffinen anti-TNF-Antikörper
mit Bindungsaffinitäten
zu TNFα von
mindestens 1 × 108 M–1, bevorzugter mindestens
1 × 109 M–1 (ausgedrückt als
Ka) werden bei Immuntests bevorzugt, die sehr geringe Konzentrationen
von TNF in biologischen Flüssigkeiten
nachweisen. Zusätzlich
werden anti-TNF-Antikörper mit
derart hohen Affinitäten
zur Therapie TNFα-vermittelter
Beschwerden oder Krankheitszustände
bevorzugt.
-
Die
Spezifität
von cA2 gegenüber
TNF wurde durch Austesten einer möglichen Kreuz-Neutralisation von
menschlichem Lymphotoxin (TNFβ)
bestätigt.
Lymphotoxin teilt mit TNF eine gewisse Sequenzhomologie und bestimmte
biologische Aktivitäten,
z. B. Tumorzell-Zytotoxizität (Pennica,
D. et al., Nature 312:724-729 (1984)). Kultivierte menschliche A673
Zellen wurden in Gegenwart von 20 μg/ml Cycloheximid mit steigenden Konzentrationen
von menschlichem Lymphotoxin (Genentech, San Francisco, CA) mit
oder ohne 4 μg/ml
chimärem
A2 über
Nacht bei 39°C
inkubiert. Der Zelltod wurde, wie oben beschrieben, durch Vitalfärbung mit Naphthol
Blau-Schwarz gemessen. Die Ergebnisse zeigten, daß cA2 hinsichtlich
einer Hemmung und/oder Neutralisierung von menschlichem Lymphotoxin
unwirksam war, was die TNFα-Spezifität des chimären Antikörpers bekräftigte.
-
Die
Fähigkeit
von A2 oder cA2 mit TNF aus verschiedenen Tierspezies zu reagieren,
wurde ebenfalls untersucht. Wie bereits erwähnt, weist menschliches TNF
eine Vielzahl von Epitopen auf, an die hemmende und/oder neutralisierende
mAbs binden werden (Moller, A. et al. supra). Menschliches TNF zeigt
Bioaktivität
in einem großen
Bereich verschiedener Spezies von Wirtstieren. Allerdings sind bestimmte
hemmend und/oder neutralisierend wirkende Epitope von menschlichem
TNF bei verschiedenen Tierspezies untereinander konserviert, während andere
auf Menschen und Schimpansen beschränkt zu sein scheinen.
-
In
Neutralisierungsexperimenten wurden Zellüberstände von frisch isolierten,
Endotoxin-aktiverten Monozyten
vom Menschen, Schimpansen, Rhesusaffen, Cynomolgusaffen, Pavian,
Schwein, Hund, Kaninchen oder von der Ratte als Quelle für TNF verwendet.
Wie oben diskutiert, hemmte oder neutralisierte der Mäuse-mAb
A2 nur die Aktivität
von menschlichem oder Schimpansen-TNF und zeigte keine Wirkung auf
TNF, das von anderen Primaten oder niedereren Tieren stammte. Ebenfalls
hemmte oder neutralisierte A2 nicht den zytotoxischen Effekt von
rekombinantem Mäuse-TNF.
-
Folglich
ist das Epitop, das durch A2 erkannt wird, eines, das von menschlichem
und Schimpansen-TNFα geteilt
wird. Chimärer
A2 wurde ebenfalls auf diese Weise auf Kreuzreaktivität mit TNF,
das aus Monozyten der Ratte, vom Kaninchen, Hund und Schwein stammte,
ebenso wie mit gereinigtem rekombinantem Mäuse-TNFα und natürlichem und rekombinantem menschlichem
TNFα getestet.
Chimärer
A2 hemmte oder neutralisierte natürlichen und rekombinanten menschlichen
TNFα. Deshalb
scheint es, daß cA2
seine Spezies-Spezifität
mit dem Mäuse-A2
teilt.
-
BEISPIEL XI
-
In vitro-Aktivität und Neutralisierungswirksamkeit
eines chimeren anti-TNF-Antikörpers
-
Sowohl
für die
anti-TNFα-Antikörper aus
der Maus als auch für
die chimären
anti-TNFα Antikörper A2 und
cA2 wurde eine wirksame TNF hemmende und/oder neutralisierende Aktivität nachgewiesen.
In dem oben beschriebenen TNF-Zytotoxizitätstest hemmte oder neutralisierte
der Mäuse-A2
in einer Konzentration von ungefähr
125 ng/ml vollständig
die biologische Aktivität
von rhTNFα,
die durch die Verabreichung von 40 pg/ml ausgelöst wurde. Zwei separate Bestimmungen
der hemmenden und/oder neutralisierenden Potenz, ausgedrückt als
die um 50 % hemmende Dosis (ID50), ergaben 15,9 ± 1,01 und 17,9 ± 1,6 ng/ml
(Mittelwert ± Standardabweichung).
Für den
mAb A2 bedeutet dies eine ID50 von ungefähr 17 ng/ml.
-
Im
selben experimentellen System zeigte sich, daß drei andere Mäuse-anti-TNFα-Antikörper (bezeichnet
mit TNF-1, TNF-2 und TNF-3), die vergleichbare Bindungsaffinitäten zu TNF
hatten, ID50-Werte aufwiesen, die 1-2 Größenordnungen höher waren,
und deshalb hinsichtlich einer Neutralisierung signifikant weniger wirksam
waren als A2.
-
Die
Fähigkeit
von cA2, die Bioaktivität
von menschlichem TNFα in
vitro zu hemmen oder zu neutralisieren wurde mit Hilfe des oben
beschriebenen Biotestsystems getestet. Kultiverte A673 Zellen wurden
mit 40 pg/ml natürlichem
(Genzyme, Boston, MA) oder rekombinantem (Suntory, Osaka, Japan)
menschlichem TNF mit oder ohne Antikörper wie oben beschrieben über Nacht
inkubiert und das Ausmaß des
Zelltods wurde durch Vitalfärbung
bestimmt. Wie auf der Grundlage der oben dargestellten Ergebnisse
mit dem Mäuse-mAb A2
zu erwarten, hemmte oder neutralisierte auch cA2 sowohl natürlicher
als auch rhTNF im Zytotoxizitätstest in
einer dosisabhängiger
Weise (11). In dieser Versuchsanordnung
hoben derart niedrige cA2-Konzentrationen wie 125 ng/ml die toxische
Aktivität
von TNF vollständig
auf. Wiederholte Analysen zeigten, daß der cA2 größere TNF-hemmende
und/oder neutralisierende Aktivität aufwies als dies bei dem
Stammantikörper
Mäuse-mAb
A2 der Fall war. Eine derartige hemmende und/oder neutralisierende
Wirksamkeit bei Antikörperkonzentrationen
von weniger als 1 μg/ml
kann im Blut eines Empfängers,
dem der Antikörper
verabreicht wird, leicht erzielt werden. Dementsprechend werden
derartige hochwirksam hemmende und/oder neutralisierende anti-TNF-Antikörper, insbesondere
der chimäre
Antikörper,
zur therapeutischen Verwendung bei TNFα-vermittelten Krankheitszuständen und
Beschwerden bevorzugt.
-
Wie
oben erwähnt,
induziert TNF die zelluläre
Sekretion von IL-6. Weiterhin gibt es Hinweise, daß IL-6 an
der Pathophysiologie einer Sepsis beteiligt ist, obwohl die genaue
Rolle von IL-6 bei diesem Syndrom unklar ist (Fong, Y. et al.. J
Exp Med. 170:1627-1633 (1989); Starnes Jr., H. F. et al., J Immunol.
145:4185-4191 (1990). Die Fähigkeit
von cA2 eine TNF-induzierte IL-6-Sekretion zu hemmen oder zu neutralisieren
wurde mit Hilfe kultivierter menschlicher diploider FS-4 Fibroblasten
untersucht. Die Ergebnisse in Tabelle 1 zeigen, daß cA2 eine
IL-6-Sekretion durch Zellen, die über Nacht mit TNF Induziert
worden waren, wirksam blockierte. Die TNF-induzierte IL-6-Sekretion
wurde in Abwesenheit eines mAb oder in Gegenwart eines Kontroll-mAbs,
der für
ein irrelevantes Antigen spezifisch war, nicht gehemmt.
-
-
-
Es
wird angenommen, daß die
Fähigkeit
von TNF, die Aktivitäten
von Prokoagulations- und Adhäsionsmolekülen endothelialer
Zellen (EC) zu aktivieren, eine wichtige Komponente in der Pathophysiologie
von Erkrankungen ist. Dies kann insbesondere mit der Gefäßschädigung,
der ausgedehnten intravasalen Koagulation und der schweren Hypotension
zusammenhängen,
die mit dem septischen Syndrom verbunden sind. Deshalb wurde die
Fähigkeit
von cA2, die TNF-induzierte Aktivierung von kultivierten menschlichen
Nabelschnurgefäßendothelzellen
(HUVEC) zu blockieren, untersucht. Eine Stimulation der Prokoagulationsaktivität durch
TNF wurde ermittelt, indem intakte kultivierte HUVEC 4 Stunden lang
TNF (mit oder ohne Antikörper) ausgesetzt
wurden und ein Zell-Lysat in einem Gerinnungstest für menschliches
Plasma analysiert wurde. Die Ergebnisse in Tabelle 2 zeigen die
erwartete Stimulation der HUVEC-Prokoagulationsaktivität durch
TNF (ausgedrückt
durch eine verminderte Gerinnungszeit). Der chimäre Antikörper cA2 hemmte oder neutralisierte wirksam
diese TNF-Aktivität
in einer dosisabhängigen
Weise.
-
-
Zusätzlich zur
Stimulierung der Prokoagulationsaktivität induziert TNF auch die Oberflächenexpression
von Endothelzell-Adhäsionsmolekülen wie
etwa ELAM-1 und ICAM- 1.
Die Fähigkeit
von cA2, diese Aktivität von
TNF zu hemmen oder zu neutralisieren wurde mit Hilfe eines, zur
Detektion von ELAM-1 spezifischen Radioimmuntests gemessen. Kultivierte
HUVEC wurden mit 250 ng/ml rhTNF (Dainippon, Osaka, Japan) mit oder ohne
Antikörper
bei 37°C über Nacht
im 96-Well-Platte-Format stimuliert. Die Oberflächenexpression von ELAM-1 wurde
durch aufeinanderfolgende Zugabe eines Maus-anti-Mensch-ELAM-1-mAb und eines 125I-markierten Kaninchen-anti-Maus-Immunglobulins
als sekundärem
Antikörper,
die bei 4°C
direkt zu den Kulturplatten gegeben wurden, bestimmt.
-
Wie
in 12 gezeigt, induzierte TNF die Expression von
ELAM-1 auf der Oberfläche
von kultivierten HUVEC und diese Aktivität wiederum wurde in einer dosisabhängigen Weise
durch cA2 wirksam blockiert.
-
Schließlich ist
von TNF bekannt, die mitogene Aktivität in kultivierten Fibroblasten
zu stimulieren. Chimärer
A2 hemmte oder neutralisierte die TNF-induzierte Mitogenese von
menschlichen diploiden FS-4 Fibroblastenkulturen, wodurch das wirksam
hemmende und/oder neutralisierende Potential von cA2 gegenüber einem
breiten Spektrum der biologischen in vitro-Aktivitäten von
TNF bestätigt
wurde.
-
BEISPIEL XII
-
In vivo-Aktivität und -Wirksamkeit
des cA2 Antikörpers
-
Da
die zwischenartliche Kreuzreaktivität von cA2 in hohem Maße beschränkt ist,
ist die Möglichkeit, die
Wirksamkeit dieses Antikörpers
in vivo in Tieren, bei denen es sich nicht um Menschen oder Schimpansen handelt,
zu testen, erheblich begrenzt. Dennoch war ein Beweis, daß sich die
Fähigkeit
von cA2 zu wirksamer Hemmung und/oder Neutralisierung in vitro auch
in vivo manifestieren würde,
wünschenswert.
Frühere
Studien an Tieren zeigten, daß durch
Verabreichen von TNF an Versuchstiere der Krankheitszustand, der
entweder durch Infektion mit Gram-negativen Bakterien oder durch
direkte Verabreichung von Endotoxin hervorgerufen wird, nachgeahmt
wurde (Tracey, K.J. et al., 1986, supra; Tracey, K.J. et al., 1987,
supra; Lehmann, V. et al., supra).
-
Ein
in vivo-Modell, bei dem Mäusen,
die mit Galaktosamin sensibilisiert waren, letale Dosen von menschlichem
TNF verabreicht wurden (Lehmann, V. et al., supra), wurde zur Untersuchung
der Fähigkeit
von cA2, TNF in vivo zu hemmen oder zu neutralisieren, entsprechend
modifiziert. Eine Stimulation mit 5 μg (0,25 mg/kg) rhTNF, i.p. verabreicht,
führte
zu einer Mortalitätsrate
von 80-90 % bei unbehandelten Kontrolltieren und in Tieren, die
15-30 Minuten später
entweder mit Kochsalzlösung
oder mit 2 mg/kg Kontroll-Antikörper
(einem chimären
IgG1, abgeleitet von anti-Thrombozyten-mAb 7E3 aus der Maus) i.
v. behandelt wurden. Im Gegensatz dazu reduzierte eine Behandlung
mit cA2 die Mortalitätsrate
auf 0-30 % bei Verabreichung von 0,4 mg/kg Antikörper und auf 0-10 % bei 20
mg/kg. Diese Ergebnisse, zusammengefaßt in Tabelle 3, zeigen, daß cA2 in
der Lage war, die biologische Aktivität von TNF in vivo ebenso zu
hemmen und/oder zu neutralisieren wie in vitro.
-
-
BEISPIEL XII
-
Bestimmung der durch mAb
cA2 erkannten Aminosäuresequenzen
(Enitop) von menschlichem TNFα
-
Reagenzien
-
Die
folgenden Reagenzien können
leicht aus kommerziellen Quellen bezogen werden. FMOC-L-Ala-OPfp,
FMOC-L-Cys(Trt)-OPfp, FMOC-L-Asp(OtBu)-OPfp, FMOC-L-Glu(OtBu)-OPfp, FMOC-L-Phe-OPfp,
FMOC-Gly-OPfp, FMOC-L-His(Boc)-OPfp, FMOC-L-IIe-OPfp, FMOC-L-Lys(Boc)-OPfp, FMOC-L-Leu-OPfp,
FMOC-L-Asn-OPfp, FMOC-L-Pro-OPfp,
FMOC-L-Gln-OPfp, FMOC-L-Arg(Mtr)-OPfp, FMOC-L-Ser(tBu)-ODhbt, FMOC-L-Thr(tBu)-ODhbt,
FMOC-L-Val-OPfp, FMOC-L-Trp-OPfp, FMOC-L-Try(tBu)- OPfp und 1-Hydroxybenzotriazol
(HOBT) wurden von Cambridge Research Biochemicals bezogen. Piperidin
wurde von Applied Biosystems, Inc., bezogen und 1-Methyl-2-Pyrrolidinon (NMP)
wurde von EM Science bezogen; Methanol von JT Baker; Essigsäureanhydrid
von Applied Biosystems, Inc.; Trifluoressigsäure (TFA) von Applied Biosystems,
Inc.; Diisopropylethylamin (DIEA), Triethylamin, Dithiothreitol (DTT)
und Anisol von Aldrich und Hydrochlorsäure (HCl) von JT Baker.
-
Abkürzungen:
FMOC, 9-Fluorenylmethoxycarbonyl; tBu, t-Butylether; OtB, t-Butylester;
Boc, t-Butyloxycarbonyl; Mtr, 4-Methoxy-2,3,6-trimethylbenzolsulfonyl;
Trt, Trityl; OPfp, Pentafluorphenylester; Odhbt, oxo-Benzotriazonester;
-
Ein
chimärer
Antikörper
der vorliegenden Erfindung, bezeichnet als cA2, wurde verwendet,
um durch Epitop-Kartierung zu bestimmen, welche Bereiche der TNF-Aminosäuresequenz
an der hemmenden Bindung durch den Antikörper beteiligt waren, wodurch
die Aminosäuresequenzen
von TNFα,
die durch cA2 erkannt werden, identifiziert wurden.
-
Die
komplette Primärsequenz
von menschlichem TNFα,
gemäß Pennica
et al., Nature 312:724-729 (1984), ist in 13 dargestellt. Überlappende
Decapeptide, die mit jeder zweiten Aminosäure begannen und die gesamte
Aminosäuresequenz
von menschlichem TNFα abdeckten,
wurden an Polyethylen-Pins mit Hilfe der Methode von Gysen (Gysen
et al., Peptides: Chemistry und Biological, Proceedings of the Twelfth
American Peptide Symposium, S. 519-523, Hrsg., G.R. Marshall, Escom,
Leiden, 1988) synthetisiert. Sets von Peptid-Pins, die freie N-terminale
Aminogruppen und acetylierte N-terminale Aminogruppen trugen, wurden
einzeln präpariert.
Beide Sets von Peptid-Pins wurden in Lösungen inkubiert, die den anti-TNF-mAb
cA2 enthielten, um die Aminosäuresequenzen,
die das cA2-Epitop von menschlichem TNFα ausmachen, zu bestimmen, wie
unten beschrieben. 14A zeigt die Ergebnisse der
Bindung an die überlappenden
Decapeptide, die die gesamte Sequenz von menschlichem TNFα umfassen.
Die O.D. (optische Dichte) korreliert direkt mit dem zunehmenden
Grad der cA2-Bindung. 14B zeigt
die Ergebnisse der Bindung von cA2 an das gleiche Set von Peptid-Pins
in Gegenwart von menschlichem TNFα.
Diese kompetetive Bindungsstudie stellt Peptide heraus, die eine
nicht-spezifische Bindung an cA2 zeigen könnten.
-
Es
gibt mindestens zwei nicht aufeinanderfolgende Peptidsequenzen von
TNFα, die
durch cA2 erkannt werden. Bei Verwendung des konventionellen Systems,
mit dem Aminosäuren
im Protein nummeriert werden und bei dem die N-terminale Aminosäure die
Nr. 1 trägt,
erkennt der mAb cA2 ein Epitop, das mindestens teilweise aus Aminosäuren zusammengesetzt
ist, die im Bereich der Reste 87-108 oder sowohl der Reste 59-80
als auch 97-108 von TNF (aus SEQ ID NO:1) lokalisiert sind. 15 stellt
diese nicht aufeinanderfolgenden Sequenzen innerhalb der TNF-Sequenz
dar. Diese Sequenzen werden auch in einem räumlichen Modell in 16B gezeigt, zusammen mit einem räumlichen
Modell des TNF-Monomers, gezeigt in 16A.
-
Unerwarteterweise
blockiert der mAb cA2 die Wirkung von TNFα, ohne an die putative Rezeptorbindungsstelle
zu binden, die eine oder mehrere der Aminosäuren z. B. 11-13, 37-42, 49-57
oder 155-157 von hTNFα (aus
SEQ ID NO:1) enthalten kann. Bevorzugte anti-TNF-mAbs sind solche, die diese Bindung
von menschlichem TNFα an
seine Rezeptoren aufgrund ihrer Fähigkeit, an eine oder mehrere
dieser Peptidsequenzen zu binden, hemmen. Diese Antikörper können die
Aktivität
von TNF durch die Bindung an das cA2-Epitop blockieren, wobei gezeigt
wurde, daß eine
solchen Bindung die TNF-Aktivität
hemmt.
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Die
Identifizierung jener Peptidsequenzen, die durch cA2 erkannt werden,
stellt die notwendige Information zur Verfügung, um weitere monoklonale
Antikörper
mit Bindungseigenschaften und therapeutischer Anwendbarkeit zu entwickeln,
die den Ausführungsformen
dieser Anmeldung entsprechen.
-
Peptid-Pin-Synthese
-
Mit
Hilfe eines Kits zur Epitop-Kartierung, bezogen von Cambride Research
Biochemicals, Inc. (CRB), wurden Decapeptide, die der gesamten Sequenz
von menschlichem TNF-α entsprachen,
an Polyethylen-Pins synthetisiert.
-
Unter
Verwendung der Software von CRB zur Epitop-Kartierung wurde ein
Syntheseprogramm entwickelt. Vor der ersten Aminosäurekopplung
wurden die Pins mit einer Lösung
von 20 % Piperidin in NMP 30 Minuten bei Raumtemperatur aktiviert.
Nach der Aktivierung wurden die Pins 5 Minuten bei Raumtemperatur mit
NMP gewaschen, gefolgt von dreimaligem Waschen mit Methanol. Im
Anschluß an
die Waschschritte wurden die Pins für mindestens 10 Minuten an
der Luft trocknen gelassen.
-
Das
folgende Verfahren wurde bei jeder Kopplungsrunde durchgeführt:
- (1) die Aminosäurederivate und das HOBT wurden
gemäß der in
dem Syntheseprogramm geforderten Gewichtsangaben ausgewogen.
- (2) Das HOBT wurde gemäß dem Syntheseprogramm
in der entsprechenden Menge an NMP gelöst.
- (3) Die Aminosäurederivate
wurden in der empfohlenen Menge an HOBT-Lösung gelöst und 150 μl wurden in die entsprechenden
Näpfe pipettiert,
wie auf der Seite des Syntheseprogramm, welche die Positionen der
Näpfe angibt,
geregelt.
- (4) Die Blöcke,
welche die Pins enthielten, wurden in die Näpfe getan und die „Sandwich"-Einheiten wurden in Plastiktüten in einem
30°C warmen
Wasserbad 18 Stunden lang gelagert.
- (5) Die Pins wurden aus den Näpfen entfernt und einmal (5
Minuten) mit NMP gewaschen, dreimal (2 Minuten) mit Methanol gewaschen
und 10 Minuten an der Luft getrocknet.
- (6) Die Pins wurden wie oben beschrieben aktiviert und das Verfahren
wurde wiederholt.
-
Um
die Peptide an einem Block aus Pins zu acetylieren, wurden die Peptid-Pins
gewaschen, aktiviert und mit 150 μl
einer Lösung
aus NMP: Essigsäureanhydrid:
Triethylamin (5:2:1) 90 Minuten bei 30°C behandelt, gefolgt durch das
oben beschriebene Waschverfahren. Das zweite Set von Peptid-Pins
wurde aktiviert, jedoch nicht acetyliert, um freie N-terminale Aminogruppen
zu erhalten.
-
Die
letzte Runde der Peptid-Aktivierung mit dem Zweck, die Seitenkette-schützenden
Gruppen zu entfernen, wurde mit einer Mischung aus TFA:Anisol:Dithiothreitol,
95:2,5:2,5 (V/V/G) 4 Stunden bei Umgebungstemperatur durchgeführt. Nach
der Aktivierung wurden die Pins 10 Minuten luftgetrocknet, gefolgt
von einer 15-minütigen
Behandlung mit Ultraschall in einer Lösung aus 0,1 % HCl in Methanol/destilliertem
Wasser (1:1). Die Pins trockneten über Nacht und waren dann für den Einatz
im Test fertig.
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ELISA-Test auf cA2-Bindung
an TNFα-Peptid-Pins
-
Reagenzien:
Denaturierungspuffer: Natriumdihydrogenphosphat (31,2 g, Sigma Katalog-Nr.
5-0751 oder vergleichbar) und Natriumdodecylsulfat (20,0 g, Sigma
Katalog-Nr. L-3771 oder vergleichbar) wurden in 2,0 1 milliQ-Wasser
gelöst.
Der pH-Wert wurde mit 50 % G/G Natriumhydroxid (VWR Katalog-Nr.
VW6730-3 oder vergleichbar) auf 7,2 ± 0,1 eingestellt.
-
Blockier-Puffer:
Natriumdihydrogenphosphat (0,39 g, Sigma Katalog-Nr. 5-0751 oder
vergleichbar), Dinatriumhydrogenphosphat (1,07 g, Baker Katalog-Nr.
3828-1 oder vergleichbar) und Natriumchlorid (8,50 g, Baker, Katalognr.
3624-5 oder vergleichbar) wurden in 1,0 1 milliQ-Wasser gelöst. Der
pH-Wert wurde mit 50 % G/G Natriumhydroxid (VWR Katalognr. VW6730-3
oder vergleichbar) auf 7,2 ± 0,1
eingestellt. Hühnerei-Albumin
(10,0 g, Sigma Katalog-Nr. A-5503 oder vergleichbar) und Rinderserum-Albumin
(10,0 g, Sigma Katalog-Nr. A-3294 oder vergleichbar) wurden bei
Raumtemperatur unter leichtem Rühren
gelöst.
Die Lösung
wurde filtriert und Tween 20 (2,0 ml, Sigma Katalog-Nr. P-13.79
oder vergleichbar) wurde zu der Lösung gegeben. Die Lösung wurde
bei Raumtemperatur 30 Minuten leicht gerührt, filtriert und bei 40°C gelagert.
-
PBS/Tween
20: Ein 10-faches Konzentrat wurde präpariert, indem Natriumdihydrogenphosphat
(3,90 g, Sigma Katalog-Nr. S-0751 oder vergleichbar), Dinatriumhydrogenphosphat
(10,70 g, Baker Katalog-Nr. 3828-1 oder vergleichbar) und Natriumchlorid
(85,0 g, Baker Katalog-Nr. 3624-5 oder vergleichbar) in 1,0 1 milliQ-Wasser
gelöst
wurden. Der pH-Wert wurde mit 50 % G/G Natriumhydroxid (VWR Katalog-Nr.
VW 6730 oder vergleichbar) auf 7,2 ± 0,1 eingestellt. Zu der
Lösung
wurde Tween 20 (5,0 ml, Sigma Katalog-Nr. P-1379 oder vergleichbar)
gegeben und das Gemisch wurde leicht gerührt. Unmittelbar vor der Verwendung
wurden 100 ml dieser Lösung
mit milliQ-Wasser auf 1,0 1 verdünnt.
-
Substratlösung: Substratpuffer
wurde präpariert,
indem Zitronensäure
(4,20 g, Malinckrodt Katalog-Nr. 0627 oder vergleichbar) und die
Dinatriumhydrogenphosphat (7,10 g, Baker Katalog-Nr. 3828-1 oder
vergleichbar) in 1,0 1 milliQ-Wasser gelöst wurden. Der pH-Wert wurde
mit 50 % G/G Natriumhydroxid (VWR Katalog-Nr. VW 6730-3 oder vergleichbar)
auf 5,0 eingestellt. Unmittelbar vor der Verwendung wurde eine Tablette
OPD-Substrat (30 mg, Sigma Katalog-Nr. P-8412 oder vergleichbar)
und 30 % V/V Wasserstoffperoxid (40 μl, Sigma Katalog-Nr. P-1379
oder vergleichbar) zu den 25,0 ml Substratpuffer gegeben. Das die
Lösung enthaltende
Gefäß wurde
mit Alufolie umwickelt und die Lösung
wurde gründlich
gemischt.
-
4
N H2SO4: Schwefelsäure (53
ml, EM Science Katalog-Nr. SX1244-5 oder vergleichbar) wurde langsam
zu milliQ-Wasser (447 ml) gegeben und vor der Verwendung auf Raumtemperatur
abgekühlt.
-
Ausrüstung: Lesegerät für Mikrotiter-Platten,
Molecular Devices, Modell nu-max oder Äquivalent. Oszillierender Tischschüttler, Scientific
Products, Modell R4140 oder Äquivalent.
Ultraschallbad, Branson, Modell 5200 oder Äquivalent. Multikanalpipette,
Finpipette Modell 4172317 oder Äquivalent.
Wegwerfare 96-Well-ELISA-Platten aus Polystyrol, Corning, Modell
25801.
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Vor
der Verwendung und nach jeder anschließenden Verwendung wurden die
Peptid-Pins durch das folgende Verfahren gereinigt. Denaturierungspuffer
(2,0 1) wurde auf 60°C
erhitzt und in ein Ultraschallbad unter einem Abzug gegeben. Dem
Denaturierungspuffer wurde Dithiothreitol (2,5 g, Sigma Katalog-Nr.
D-0632 oder vergleichbar) zugesetzt. Die Peptid-Pins wurden in diesem Medium 30 Minuten
mit Ultraschall behandelt, gründlich
mit milliQ-Wasser
gewaschen, in einem kochenden Ethanolbad 2 Minuten suspendiert und
luftgetrocknet.
-
Blockier-Puffer
(200 μl)
wurde in eine wegwerfare 96-Well-ELISA-Platte aus Polystyrol gegeben
und die Peptid-Pins wurden in den Näpfen suspendiert. Die Peptid-Pins
und die Platte wurden zwei Stunden bei Raumtemperatur auf einem
oszillierenden Tischschüttler
inkubiert. Die Platten und Peptid-Pins wurden mit PBS/Tween 20 (viermal)
gewaschen. Zu jedem Napf wurde cA2-Antikörper in einer Konzentration
von 20 μg/ml (verdünnt mit
Blockier-Puffer, 175 μl/Napf)
gegeben. Die TNF-Kompetition fand während einer dreistündigen Inkubation
von TNFα (40 μg/ml) und
cA2 (20 μg/ml)
in BSA/Ovalbumin/BBS bei Raumtemperatur statt. Die Peptid-Pins wurden
in der Platte suspendiert und bei 4°C über Nacht inkubiert. Die Peptid-Pins
und die Platte wurden mit PBS/Tween 20 (viermal) gewaschen. Zu jedem
Napf wurde Ziege-anti-Mensch-Antikörper, konjugiert mit Meerrettichperoxidase
(verdünnt
mit Blockier-Puffer auf 1/2000, 175 μl/Napf, Jackson ImmunoResearch
Labs) gegeben. Die Peptid-Pins wurden in der Platte suspendiert
und 1 Stunde bei Raumtemperatur auf einem oszillierenden Tischschüttler inkubiert.
Die Platten und die Peptid-Pins wurden mit PBS/Tween 20 (viermal)
gewaschen. Jedem Napf wurde frisch präparierte Substratlösung (150 μl/Napf) zugesetzt,
die Peptid-Pins wurden in der Platte suspendiert und 1 Stunde bei
Raumtemperatur auf einem oszillierenden Tischschüttler inkubiert. Die Peptid-Pins
wurden entfernt und in jeden Napf wurde 4 N H2SO4 (50 μl)
gegeben. Die Platten wurden in einem Molecular Devices Plattenlesegerät gelesen
(490 nm, abzüglich
einem Leerwert bei 650 nm) und die Ergebnisse sind in den 14A und 14B,
dargestellt, wie oben beschrieben.
-
BEISPIEL XIV
-
Produktion
von Maus-anti-Mensch TNF-mAb unter Verwendung von TNF-Peptidfragmenten
-
BALB/c
Mäuseweibchen,
wie in Beispiel I oben, erhalten subkutan und intraperitoneal (i.p.)
vierzig μg gereinigte,
rekombinante Fragmente von menschlichem TNF (rhTNF), die aus E.
coli stammen, injiziert, wobei die Fragmente anti-TNF-Epitope aus
mindestens 5 Aminosäuren
umfassen, die innerhalb der nicht aufeinanderfolgenden Sequenzen
59-80, 87-108 oder
sowohl der Reste 59-80 als auch 87-108 von TNF (aus SEQ ID NO:1),
wie oben dargestellt, lokalisiert sind, emulgiert mit einem gleichen
Volumen an komplettem Freund'schem
Adjuvans (bezogen von Difco Laboratories), wobei jeder Maus 0,4
ml verabreicht werden. Eine Woche später wird eine Wiederholungsinjektion
von 5 μg
dieser rhTNF-Fragmente in inkomplettem Freund'schem Adjuvans i.p. gegeben, gefolgt
von vier aufeinanderfolgenden Injektionen ohne Adjuvans, bei denen
10 μg TNF-Fragmente
i.p. verabreicht werden, wobei die TNF-Fragmente anti-TNF-Epitope
einschließen,
die Aminosäuren
der Reste 59-80, 87-108 oder beider Reste 59-80 und 87-108 von hTNFα (aus SEQ
ID NO:1) einschließen.
Acht Wochen nach der letzten Injektion erhält die Maus eine Wiederholungsimpfung
i.p. mit 10 μg
TNF.
-
Vier
Tage später
wird die Maus getötet,
die Milz wird entnommen und eine Suspension aus Milzzellen präpariert.
Milzzellen werden mit Zellen der nicht-sezenierenden Hybridom-Zellinie Sp2/0 (ATCC
CRL1581) in einem Verhältnis
4:1 Milzzellen zu Sp2/0 Zellen in Gegenwart von 0,3 ml 30 % Polyethylenglykol,
PEG 1450, fusioniert. Nach 6-stündiger
Inkubation bei 37°C
werden die fusionierten Zellen in 0,2 ml Aliquots in 96-Well-Platten
in Konzentrationen von 2 × 104 Sp2/0 Zellen pro Napf verteilt. Fütterungszellen,
in Form von 5 × 104 normalen BALB/c Milzzellen, werden jedem
Napf zugesetzt.
-
Das
verwendete Wachstumsmedium bestand aus RPMI 1640-Medium, 10 % Hitzeinaktiviertem
fötalen
Rinderserum (FBS) (Hyclone), 0,1 mM MEM nicht-essentielle Aminosäuren, 1
mM Natriumpyruvat, 2 mM L-Glutamin, 100 U/ml Penicillin, 100 μg/ml Streptomycin
(GIBCO Laboratories) und, zur Selektion, Hypoxanthin-Aminopterin-Thymidin
(HAT) (Boehringer Mannheim).
-
Ein
Festphase-Radioimmuntest (RIA) wird zum Durchmustern der Überstände auf
das Vorhandensein von mAbs verwendet, die spezifisch gegen rhTNFα-Fragmente
gerichtet sind, die Teile der Reste 59-80, 87-108 oder sowohl der
Reste 59-80 als auch 87-108 von hTNFα (aus SEQ ID NO:1) enthalten.
Dieser Test wird oben in Beispiel II beschrieben. Die Hintergrund-Bindung
in diesem Test beträgt
ungefähr
500 cpm. Ein Überstand
ist als positiv zu beurteilen, wenn er eine Bindung von 2000 cpm
oder mehr liefert.
-
Von
den durchgetesteten Überständen werden
routinemäßig ein
oder mehrere positive Überstände durch
RIA identifiziert. Ausgehend von diesen positiven Überständen wird
der Klon, der die höchste
Bindungsaktivität
produziert (gezeigt durch entsprechend höhere cpm-Werte) durch das Verfahren der limitierten
Verdünnung
auf Fütterungszellen
aus der Maus subkloniert. Nach weiterer Analyse der Überstände in Neutralisierungstests
werden routinemäßig ein
oder mehrere Antikörper
gefunden, die wirksame hemmende und/oder neutralisierende Aktivität aufweisen.
Diese positiven und hemmenden und/oder neutralisierenden Hybridomzellinien
werden dann selektioniert und in RPMI 1640-Medium mit 10 % FBS (GIBCO),
0,1 mM nicht-essentielle Aminosäuren,
1 mM Natriumpyruvat, 2 mM L-Glutamin, 100 U/ml Penicillin und 100 μg/ml Streptomycin kultiviert.
-
BEISPIEL XV
-
Produktion von Mäuseantikörpern und
chimären
Antikörpern,
Fragmenten und Regionen aus TNF-Peptiden
-
Mäuseantikörper und
chimäre
Antikörper,
Fragmente und Regionen wurden durch die Konstruktion chimärer Expressionsvektoren
erhalten, die die variable Region der in Beispiel XIV gewonnenen
Mäuseantikörper und
die menschliche konstante Region kodieren, wie oben in den Beispielen
IV bis IX dargestellt.
-
Der
resultierende chimäre
Antikörper
A2 wird aus dem Gewebekulturüberstand
durch Chromatographie an Protein A-Sepharose gereinigt. Der Überstand
wird auf 0,1 M Tris, 0,002 M EDTA, pH 8,0 eingestellt und auf eine
Protein A-Sepharose-Säule
geladen, die mit dem gleichen Puffer äquilibriert ist. Das IgG wird dann
mit 0,1 M Zitrat, pH 3,5 eluiert, mit 1 M Tris neutralisiert und
gegen Phosphat-gepufferter Kochsalzlösung (PBS) dialysiert.
-
Die
gereinigten Mäuseantikörper und
chimären
Antikörper,
Fragmente und Regionen werden auf ihre Bindung und ihre hemmende
und/oder neutralisierende Aktivität untersucht.
-
BEISPIEL XVI
-
In vitro-Aktivität und Neutralisierungswirksamkeit
eines chimären
anti-TNF-Antikörpers
-
Für die anti-TNFα-Antikörper sowohl
aus der Maus als auch für
die chimären
Antikörper,
die entsprechend der Beispiele XIV und XV erhalten werden, wird
eine wirksame TNF-hemmende
und/oder neutralisierende Aktivität ermittelt, beispielsweise
gezeigt mit Hilfe des oben beschriebenen TNF-Zytotoxizitätstests,
ausgedrückt
in der halbmaximal hemmenden Dosis (ID50).
-
In
eben diesem experimentellen System wird für drei andere anti-TNFα-Mäuseantikörper (bezeichnet als
TNF-1, TNF-2 und TNF-3) mit vergleichbarer Bindungsaffinität zu TNF
gefunden, daß sie
ID50-Werte aufweisen, die 1-2 Größenordnungen
höher und
deshalb in Bezug auf eine Neutralisierung signifikant weniger wirksam
sind als sowohl die anti-TNFα-Mäuseantikörper als auch die chimären anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung.
-
Die
Fähigkeit
sowohl der Mäuseantikörper als
auch der chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, wie sie nach den Beispielen XIV und XV erhalten
werden, die Bioaktivität
von menschlichem TNFα in
vitro zu hemmen oder zu neutralisieren, wird unter Verwendung des
oben beschriebenen Biotest-Systems untersucht. Kultivierte Zellen,
die die Mäuseantikörper oder
chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, wie nach den Beispielen XIV und XV gewonnen,
werden mit 40 pg/ml natürlichem
(Genzyme, Boston, MA) oder rekombinantem (Suntory, Osaka, Japan)
menschlichem TNF mit oder ohne Antikörper wie oben beschrieben über Nacht
inkubiert und der Zelltod wird durch Vitalfärbung gemessen. Wie erwartet, hemmten
oder neutralisierten sowohl die Mäuseantikörper als auch die chimären anti-TNFα-Antikörper der vorliegenden
Erfindung, wie nach den Beispielen XIV und XV gewonnen, sowohl natürliches
als auch rhTNF in einer dosisabhängigen
Weise im Zytotoxizitätstest.
Eine derartige hemmende und/oder neutralisierende Wirksamkeit bei
Antikörper-Konzentrationen
von weniger als 1 μg/ml
kann leicht im Blut eines Empfängers, dem
der Antikörper
verabreicht wird, erreicht werden. Entsprechend werden solche hochwirksam
hemmenden und/oder neutralisierenden anti-TNF-Antikörper, insbesondere der chimäre Antikörper, zur
therapeutischen Verwendung bei TNFα-vermittelten Krankheitsbildern
oder Beschwerden bevorzugt.
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Die
Fähigkeit
von cA2, die TNF-induzierte IL-6-Sekretion zu hemmen oder zu neutralisieren
wird mit Hilfe kultivierter menschlicher diploider FS-4 Fibroblasten
beurteilt. Von den Ergebnissen ist zu erwarten, daß sie zeigen,
daß sowohl
die Mäuseantikörper als
auch die chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
die IL-6-Sekretion in Zellen, die über Nacht mit TNF inkubiert
wurden, wirksam blockieren. Die TNF induzierte IL-6-Sekretion wird
nicht gehemmt, wenn ein mAb fehlt oder wenn ein Kontroll-mAb vorhanden
ist, der für
ein irrelevantes Antigen spezifisch ist.
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Es
wird angenommen, daß die
Fähigkeit
von TNF, die Prokoagulationsaktivität und die Aktivitäten von Adhäsionsmolekülen endothelialer
Zellen (EC) zu stimulieren, einen wichtigen Anteil am pathophysiologischen Geschehen
hat. Dies kann insbesondere mit der Gefäßschädigung, ausgedehnter intravasaler
Koagulation und schwerer Hypotension verbunden sein, die mit dem
septischen Syndrom in Zusammenhang stehen. Deshalb wird die Fähigkeit
sowohl der Mäuseantikörper als
auch der chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, wie sie gemäß der Beispiele XIV und XV
gewonnen werden, die TNF-induzierte Aktivierung kultivierter menschlicher
Endothelzellen aus der Umbilikalvene (HUVEC) zu blockieren, beurteilt.
Die stimulierende Wirkung von TNF auf die Prokoagulationsaktivität wird bestimmt,
indem intakte kultivierte HUVEC 4 Stunden lang TNF (mit oder ohne
Antikörper)
ausgesetzt werden und ein Zellysat in einem Gerinnungstest für menschliches
Plasma analysiert wird. Die Ergebnisse sollten die erwartete Verstärkung der
Prokoagulationsaktivität
(ausgedrückt
durch eine verminderte Gerinnungszeit) von HUVEC durch TNF zeigen.
Es ist zu erwarten, daß sowohl
die Mäuseantikörper als
auch die chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
diese TNF-Aktivität
in einer dosisabhängigen
Weise wirksam hemmen oder neutralisieren.
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Zusätzlich zur
Stimulation der Prokoagulationsaktivität induziert TNF auch die Oberflächenexpression von
Adhäsionsmolekülen endothelialer
Zellen wie etwa ELAM-1 und ICAM-1. Die erwartete Fähigkeit
sowohl der Mäuseantikörper als
auch der chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
diese Aktivität
von TNF zu hemmen oder zu neutralisieren, wird durch Verwendung eines
für die
Detektion von ELAM-1 spezifischen Radioimmuntests gemessen. Kultivierte
HUVEC werden mit 250 ng/ml rhTNF (Dainippon, Osaka, Japan) mit oder
ohne Antikörper
bei 37°C über Nacht
in einer 96-Well-Platte stimuliert. Die Oberflächenexpression von ELAM-1 wird
bestimmt, indem nacheinander ein Maus-anti-Mensch-ELAM-1-mAb und
ein 215I-markiertes Kaninchen-anti-Maus-Immunglobulin
als sekundärer Antikörper bei
4°C direkt
zu den Kulturplatten gegeben werden.
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Es
ist zu erwarten, daß TNF
die Expression von ELAM-1 auf der Oberfläche kultivierter HUVEC induziert
und diese Aktivität
wiederum sollte in einer dosisabhängigen Weise sowohl durch die
Mäuseantikörper als
auch durch die chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
wirksam blockiert werden.
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Schließlich ist
bekannt, daß TNF
die mitogene Aktivität
kultivierter Fibroblasten stimuliert. Sowohl von den Mäuseantikörpern als
auch von den chimären
anti-TNFα-Antikörpern der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
ist zu erwarten, daß sie
die TNF-induzierte Mitogenese menschlicher diploider FS-4 Fibroblastenkulturen
hemmen oder neutralisieren, wodurch die Fähigkeit sowohl der Mäuseantikörper als
auch der chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
zur wirksamen Hemmung und/oder Neutralisierung gegenüber einem
breiten Spektrum biologischer Aktivitäten von TNF in vitro bestätigt wird.
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BEISPIEL XVII
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In vivo-Aktivität und -Wirksamkeit
des Antikörpers
cA2
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Ein
in vivo-Modell, bei dem Galaktosamin-sensibilisierten Mäusen letale
Dosen von menschlichem TNF verabreicht werden (Lehmann, V. et al.,
supra), wird entsprechend angepaßt, um damit die Fähigkeit
sowohl der Mäuseantikörper als
auch der chimären
anti- TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
zur Hemmung oder Neutralisierung von TNF in vivo, zu untersuchen.
Eine Stimulation durch 5 μg
(0,25 mg/kg) rhTNF, das i.p. verabreicht wurde, führte zu
einer Mortalitätsrate
von 80-90 % in unbehandelten
Kontrolltieren und in Tieren, die 15-30 Minuten später i.v.
entweder mit Kochsalzlösung oder
mit 2 mg/kg Kontroll-Antikörper
(einem chimeren, von Maus-anti-Thrombozyten-mAb
7E3 abgeleiteten IgG1) behandelt wurden. Im Gegensatz dazu ist zu
erwarten, daß eine
Behandlung sowohl mit den Mäuseantikörpern als
auch mit den chimären
anti-TNFα-Antikörpern der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
die Mortalitätsrate
auf 0-30 % mit 0,4 mg/kg Antikörper
und auf 0-10 % mit 20 mg/kg reduziert. Diese erwarteten Ergebnisse
zeigen an, daß sowohl
die Mäuseantikörper als
auch die chimären
anti-TNFα-Antikörper der
vorliegenden Erfindung, erhalten gemäß der Beispiele XIV und XV,
in der Lage sind, die biologische Aktivität von TNF in vivo ebenso wie
in vitro zu hemmen und/oder zu neutralisieren.
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BEISPIEL XVIII
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Klinische Aktivität und Wirksamkeit
des Antikörpers
cA2
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Chimärer monoklonaler
Antikörper
cA2, ein gegen menschlichen TNF gerichtetes IgG1, wurde gesunden
männlichen
Freiwilligen als Patienten verabreicht. Eine Stunde nachdem sie
4 ng/kg eines NIH-Referenz-Endotoxins erhalten hatten, wurde den
Freiwilligen entweder Kochsalzlösung
als Kontrolle oder 0,01, 0,10 oder 10 mg/kg cA2 in einer pharmazeutisch
vertretbaren Form verabreicht. Die TNF-Konzentrationen im Serum
wurden über
die Zeit gemessen und es wurde festgestellt, daß sie eine dosisabhängige Verminderung der
TNF-Spitzenkonzentrationen
zeigten, wobei bei Freiwilligen, die cA2 in einer Dosis von 10 mg/kg
erhalten hatten, kein TNF nachgewiesen wurde. Dementsprechend ist
von einer Therapie mit einem chimären anti-TNF-Antikörper der
vorliegenden Erfindung zu erwarten, daß die TNF-vermittelten Wirkungen beim Menschen
gehemmt werden.
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Patienten,
die Endotoxin erhalten, entwickeln eine ausgeprägte Leukopenie, die auf eine
Verminderung weißer
Blutzellen zurückgeführt wird.
Werden die weißen
Blutzellen aktiviert, können
sie sich an endotheliale Rezeptoren heften, was zu Endothelschäden führt. Bei
Dosen von 1,0-10,0 mg/kg wird diese Leukopenie verhindert, dagegen
wurde bei Dosierungen von 0,01 und 0,1 mg/kg ein Rückgang der
Anzahl weißer
Blutzellen beobachtet. Der Rückgang
war entlang der polymorphkernigen Zellinie am stärksten ausgeprägt. Bei
allen Patienten trat nachfolgend eine Leukozytose auf, die durch
die Behandlung mit chimärem
anti-TNF-Antikörper cA2
unverändert
blieb. Die Hemmwirkung auf den Rückgang
der weißen
Blutzellen könnte
einen protektiven Effekt gegenüber
der mit TNF zusammenhängenden
Endothelschädigung
darstellen. Nach dem Stand der Technik wird angenommen, daß diese
TNF-abhängige
Endothelschädigung
eine signifikante Rolle im Hinblick auf Morbidität und Mortalität im Zusammenhang
mit einer Sepsis spielt und deshalb ist zu erwarten, daß die anti-TNF-Antikörper der
vorliegenden Erfindung einen protektiven Effekt gegenüber diesen
schädigenden
Wirkungen ausüben,
wie hier dargestellt.
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Die
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aufgenommen, unabhängig
davon, ob sie ausdrücklich
aufgenommen wurden oder nicht.
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