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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Human-Herpesvirus
Typ 6-Protein p100 und auf Teile hievon, welche dessen spezifischen
immunologischen Eigenschaften, wie sie hierin nachstehend angeführt sind,
besitzen.
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Sie bezieht sich ferner auf DNA-Sequenzen,
welche für
das genannte Protein oder für
Teile hievon codieren, auf diese DNA-Sequenzen enthaltende rekombinante Vektoren
und auf die mit diesen Vektoren transformierten Wirtsorganismen.
Darüber
hinaus bezieht sie sich auf die Herstellung der Proteine und der
DNA-Sequenzen und auf deren Verwendung in pharmazeutischen oder
diagnostischen Zusammensetzungen.
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Vom Human-Herpesvirus Typ 6 (HHV-6)
wurde vor kurzem gezeigt, daß er
mit dem Human-Cytomegalovirus (HCMV) eng verwandt ist auf Basis
der Aminosäuresequenzhomologie
(Littler et al., 1990; Lawrence et al., 1990; Chang und Balachandran,
1991; Neipel et al., 1991), der genomischen Stellung und Orientierung der
konservierten Herpesvirus-Gene (Neipel et al., 1991); und der Antigeneigenschaften
(Larcher et al., 1988; Yamamoto et al., 1990; Littler et al., 1990).
Bislang sind nur zwei Proteine von HHV-6 und deren Gene detaillierter
beschrieben worden: das Hauptcapsidprotein (MCP) (Littler et al.,
1990) mit einem Molekulargewicht von 135 kda und ein Phosphoprotein
von 41 kda, welches als HHV-6 p41 bezeichnet wurde (Chang and Balachandran,
1991). Das letztgenannte ist zu UL44 von HCMV homolog.
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Um Infektionen unterscheiden zu können, welche
durch HHV6 und HCMV hervorgerufen werden, ist es wünschenswert,
ein Reagenz zu besitzen, welches für den Human-Herpesvirus Typ
6 spezifisch ist.
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Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende
technische Problem besteht daher im wesentlichen darin, ein Protein
mit immunogenen Eigenschaften und der Fähigkeit bereitzustellen, die
Ausbildung von Antikörpern
zu induzieren, welchem eine Kreuzreaktivität mit HCMV und anderen Human-Herpesviren
fehlt. Darüber
hinaus ist es ein technisches Problem, die entsprechenden DNA-Sequenzen
bereitzustellen.
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Die Lösung für dieses technische Problem
wird durch Bereitstellen der in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen
erzielt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich daher auf eine isolierte DNA-Sequenz, welche für das HHV-6 (Humanherpesvirus
Typ 6)-Protein p100
mit der in der Tabelle 3 angegebenen Aminosäuresequenz kodiert, ausgehend
von der Position, welche dem Nucleotid 639 entspricht, bis zur Position,
welche dem Nucleotid 3248 entspricht.
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Das Protein p100 ist ein Strukturprotein
vom Human-Herpesvirus Typ 6 mit einem Molekulargewicht von etwa
100 kda, welches teilweise zu pp150 von HCMV homolog ist. Es kann
durch Expression des Gens erhalten werden, welches in der Region
der EcoRI-Fragmente 6/7 vom HHV-6-Stamm U1102 befindlich ist (Distanz
zum linken Ende des HHV-6-Genoms 21-25 kb). Das Protein p100 besitzt
immunogene Eigenschaften und es fehlt ihm die Kreuzreaktivität mit Human-Cytomegalovirus
und anderen Human-Herpesviren
(Yamamoto et al., 1990). Es kann daher als Reagenz zur Detektion
von HHV-6-Antikörpern
und für
die differenzierende Diagnose von HHV-6-Infektionen gegenüber CMV-Infektionen
verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ferner auf die entsprechende DNA-Sequenz, welche in Tabelle 3
angeführt
ist, von Position 639 bis zur Position 3248.
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Die für p100 kodierende DNA-Sequenz
kann aus einem HHV-6-Genom wie es hierin beschrieben ist, isoliert
werden. Wenn sich die erhaltene DNA-Sequenz von der in Tabelle 3
angeführten
DNA-Sequenz unterscheidet,
kann die vorstehende DNA daraus durch herkömmliche in vitro Mutagenesetechniken
erhalten werden. Darüber
hinaus wird der Fachmann, ausgerüstet
mit der hierin beschriebenen technischen Lehre fähig sein, die DNA-Sequenzen
der vorliegenden Erfindung durch herkömmliche DNA-Synthesetechniken zu erhalten.
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In einer weiteren Ausführungsform
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine DNA-Sequenz, welche
mit der vorstehenden DNA-Sequenz hybridisiert und für ein Protein
mit den spezifi- schen immunologischen Eigenschaften des HHV-6-Proteins
p100 kodiert. In diesem Zusammenhang bezieht sich der Ausdruck "Hybridisierung"
auf herkömmliche
Hybridisierungsbedingungen, vorzugsweise auf Hybridisierungsbedingungen
unter welchen der Tm-Wert zwischen Tm = –20
und Tm = –27°C liegt. Am stärksten bevorzugt
bezieht sich der Ausdruck "Hybridisierung" auf stringente Hybridisierungsbedingungen.
Der Ausdruck "mit den spezifischen immunologischen Eigenschaften"
charakterisiert das gesamte durch die Aminosäuresequenz in Tabelle 3 definierte
Protein ebenso wie Teile dieses Proteins, welche mit für das Protein
spezifischen Antikörpern
reagieren und im wesentlichen keine Kreuzreaktivität auf Komponenten
von Human-Cytomegalovirus
und andere Herpesviren zeigen. Beispiele derartiger immunogener
Teile oder Epitope des Proteins sind die Aminosäuresequenzen, welche von der
in Tabelle 3 von Position 2960 bis zur Position 3141 angegebenen
Nucleotidsequenz codiert werden oder von der in Tabelle 3 von Position
2408 bis zur Position 2959 angegebenen Nucleotidsequenz codiert
werden. Diese Epitope können
auch in der nachstehend beschriebenen diagnostischen Zusammensetzung
verwendet werden.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich ferner auf rekombinante Vektoren, welche die vorstehenden DNA-Sequenzen
enthalten, wobei die DNA-Sequenzen unter der Kontrolle eines homologen
oder eines heterologen Promotors stehen können, der deren Expression
in einer gewünschten
Wirtszelle erlaubt.
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Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung wird von einem Wirtsorganismus gebildet, welcher mit einem
der rekombinanten Vektoren der vorliegenden Erfindung transformiert
wurde, wobei der Wirtsorganismus ein Bakterium, vorzugsweise der
Gattung Escherichia, eine Hefe, vorzugsweise der Gattung Saccharomyces,
eine Pflanzenzelle oder eine Tierzelle, vorzugsweise eine Säugetierzelle
ist.
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auch auf die Herstellung des HHV-6-Proteins p100, welche die Schritte
des Kultivierens eines transformierten Wirtsorganismus und das Gewinnen
des genannten Proteins aus der Kultur umfaßt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
die Bereitstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen, welche das
HHV-6-Protein p100 oder Teile hievon mit dessen spezifischen immunologischen
Eigenschaften, wie sie vorstehend beschrieben sind, enthalten, wobei
die pharmazeutischen Zusammensetzungen für die Prophylaxe oder Behandlung
von HHV-6-Infektionen nützlich
sind.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht
darin, eine das HHV-6-Protein
p100 oder Teile hievon mit dessen spezifischen immunologischen Eigenschaften,
wie sie vorstehend beschrieben sind, oder die entsprechenden DNA-Sequenzen
der Erfindung enthaltende Zusammensetzung bereitzustellen.
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Diese Zusammensetzungen können zusätzlich Teile
des Hauptcapsidproteingens von HHV-6, insbesondere die DNA-Sequenzen,
welche in Tabelle 1 angegeben sind, und/oder das durch diese DNA-Sequenzen codierte
Polypeptid oder Teile des Gens, welche für das phosphorylierte HHV-6-Protein
von 41 kda codieren, insbesondere die in Tabelle 2 angegebene DNA-Sequenz
und/oder die durch diese DNA-Sequenzen codierten Polypeptide enthalten.
Da das HHV-6-Protein p100 die Fähigkeit
besitzt, die Bildung von Antikörpern
zu induzieren, welchen eine Kreuzreaktivität mit Human-Cytomegalovirus
oder Human-Herpesviren fehlt, kann es in der differenzierenden Diagnose
zur Unterscheidung angewandt werden, ob eine Infektion durch HHV-6
oder Human-Cytomegalovirus
oder andere Herpesviren hervorgerufen wird.
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Die vorliegende Erfindung wird detaillierter
in der folgenden Beschreibung und in den Figuren erläutert:
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1 zeigt
die DNA-Sequenzen der viralen Inserts der Klone pMF94 und pMF295.
Beide Sequenzen sind Teile des Hauptcapsidproteingens von HHV-6,
wie es in Littler et al., 1990, veröffentlicht ist.
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2 zeigt
die DNA-Sequenz des viralen Inserts des Klons pMF90. Die Sequenz
ist mit den Nucleotiden 117–194
der Sequenz identisch, welche in Chang and Balachandran, 1991, veröffentlicht
ist.
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3 zeigt
die vollständige
DNA-Sequenz der HHV-6 EcoRI-Fragmente
mit den Nummern 6 und 7 (beginnend vom linken Ende). Diese Fragmente
enthalten das gesamte p100-Gen von HHV-6. Darüber hinaus ist die Aminosäuresequenz
von p100 gezeigt.
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1 zeigt
eine Western-Blot-Analyse, worin Antiserum von Hasen, immunisiert
mit HHV-6 infizierten HSB-2-Zellen,
und Antikörper
gegen das HHV-6-Protein p100, gereinigt aus diesem Antiserum, mit
viralen Proteinen umgesetzt werden.
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2 zeigt
die Restriktionskarte des HHV-6-Genoms.
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3 zeigt
die Ergebnisse der Expression von HHV-6-Proteinen im Expressionsvektor pROS
in einem Westernblot mit Hasenserum und einer PAGE-Coomassie-Färbung.
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4 zeigt
die Reaktivität
des Serums von vier Patienten mit HHV-6-Epitopen.
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Die für die immunogenen Proteine
und Teile hievon codierenden DNA-Sequenzen wurden in einer genomischen
HHV-6-Genbank mit mono- und polyspezifischen Hasen-Antiseren gegen
HHV-6-Proteine identifiziert.
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Die Hasen wurden mit ganzen HHV-6
infizierten HSB-2-Zellen immunisiert. Das erhaltene Antiserum reagierte
mit mindestens 7 viralen Proteinen (4.).
Die Antikörper
gegen ein 100 kda Protein von HHV-6 wurden aus diesem Serum gereinigt.
Für diesen
Zweck wurde das gesamte virale Protein einer präparativen SDS-Polyacrylamid-Elektrophorese
unterzogen. Das virale Protein mit einem Molekulargewicht von 100
kda wurde auf Nitrozellulosemembranen übergeführt und mit dem verdünnten Hasenserum
inkubiert. Antikörper, welche
spezifisch an die Nitrozelluloseblätter gebunden wurden, wurden
mit 100 mM Glycin bei pH 2,7 eluiert. Die erhaltenen Antikörper reagierten
spezifisch mit einem HHV-6-Virionprotein von etwa 100 kda (4). Beide Serumpräparationen wurden verwendet,
um die Genombank zu screenen.
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Das Konstrukt einer Genombank-DNA
von Cosmiden, welche das gesamte HHV-6-Genom in überlappenden Fragmenten enthielten,
wurde durch Beschallung geschert. Nach der Zugabe von EcoRI-Linkern, nach EcoRI-Verdauungen
und einer Größenfraktionierung
wurde es in den kommerziell verfügbaren
Vektor lambda zapII (Stratagene Inc., La Jolla, USA) ligiert. Nach
einem in vitro-Packaging
wurde eine Genbank von 3 × 105 unabhängigen
Rekombinanten erhalten. Positive Klone wurden durch immunologisches
Screenen unter Verwendung der erwähnten Seren und eines kommerziell
verfügbaren
Detektionssystems ("Pico blue", Stratagene Inc., La Jolla, USA)
identifiziert. Die identifizierten lambda-Klone wurden anschließend in
den Bluescript SK-Vektor durch "in vivo-Excision", unter Befolgung
der Instruktionen des Lieferanten (Stratagene Inc.) subkloniert.
Vier Klone, welche in Western-Blots besonders reaktiv waren (pMF101,
pMF90, pMF94, pMF295) wurden für
die weitere Charakterisierung ausgewählt. Die Inserts dieser Klone
wurden durch die Sanger-Kettenabbruchmethode
sequenziert. Die Daten wurden mittels Genetics Computer Group (GCG,
Madison, Wisconsin, USA) Sequenzanalysepackage analysiert. Die vorhergesagten
Aminosäuresequenzen
wurden für
Homologieuntersuchungen mit dem Computerprogramm FASTA (Pearson & Lipman, 1988)
in einer Bankherangezogen, welche alle publizierten Herpesvirussequenzen
enthält.
Von den Klonen pMF94 und pMF295 wurde festgestellt, daß sie Teile
des veröffentlichten
Hauptcapsidproteingens von HHV-6 (1)
(Littler et al., 1990) enthalten, wogegen pMF90 Teile eines offenen
Leserahmens enthält,
welcher zu UL44 von HCMV (2) homolog
ist. Das entsprechende HHV-6-Gen wurde vor kurzem identifiziert
unter Verwendung von monoklonalen Antikörpern gegen ein phosphoryliertes
HHV-6-Protein von 41 kda (Chang and Balachandran, 1991). Jedoch
ist das von Chang et al. identifizierte Epitop nach der Aminosäure 227
von deren Sequenz angeordnet, wogegen pMF90 nur die Aminosäuren 119–187 abdeckt.
Es konnte kein homologes Gen für
die vorhergesagte Aminosäuresequenz
des Klons pMF101 gefunden werden. Das Insert von pMF101 wurde verwendet,
um das Gen im Virusgenom zu lokalisieren. Durch Hybridisierung mit
7 Cosmidklonen, welche das gesamte HHV-6-Genom (Neipel et al., 1991)
umfassen, konnte es innerhalb eines 1,4 kb EcoRI-Fragmentes nahe
dem linken terminalen Repeat (2)
lokalisiert werden. Ein weiteres Sequen zieren in diesem Gebiet erbrachte
einen offenen Leserahmen, welcher für ein Protein von 870, Aminosäuren mit
einem vorhergesagten Molekulargewicht von 97 kda codiert (welches
hierin nachstehend als p100 bezeichnet wird).
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Fünf
Fragmente von p100, umfassend nahezu das vollständige Protein (pDF446-4, pDF446-3, pD2Hae,
pD2Hind, pMF101R) wurden. prokaryontisch als β-Galactosidase-Fusionsprotein
im Vektor pROS (Ellinger et al.) exprimiert. In Western-Blot-Assays,
reagierten nur die Carboxy-terminalen Klone sowohl mit Hasen- als
auch mit Human-HI3V-6-positiven Seren (3, 4).
Das von pMF101R exprimierte Fusionsprotein wurde verwendet, um Antikörper aus
Hasenserum, wie vorstehend beschrieben, zu reinigen. Die Antikörper wurden
verwendet, um Western-Blot-Analysen mit HHV-6-infizierten und nicht-infizierten
HSB-2-Zellen durchzuführen.
Ein Protein von 100 kda wurde nur in infizierten Zellen festgestellt.
Von allen bislang untersuchten Expressionsklonen wurden die Carboxy-terminalen
Teile von p100 am verläßlichsten
von Human-HHV-6-positiven Seren in Western-Blot-Analysen erkannt. Da es nur mit
großem
technischem Aufwand möglich
wäre, Virionproteine
in den für
diagnostische Hilfsmittel erforderlichen Mengen zu isolieren, ist
die Art der Herstellung durch Gentechnologie gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft.
In Western-Blot-Analysen, worin HHV-6-infizierte Zellen verwendet werden,
wird ein Protein von 100 kda durch Human-Seren am verläßlichsten
erkannt. Es konnte nicht erwartet werden, daß prokaryontisch exprimiertes
p100 oder Teile hievon zwangsläufig
von Human-Seren erkannt werden, da das homologe Gen HCMV für ein viel
größeres Protein codiert
und die immunogenen Teile des HHV-6-Gens keine Homologie zu HCMV
pp150 zeigten. Es ist auch überraschend,
daß der
prokaryontisch exprimierte Teil eines phosphorylierten HHV-6-Proteins, welches
homolog zu HCMV UL44 (pMF90) ist, durch die meisten HHV-6-positiven
Human-Seren erkannt wird.
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Es ist auf Grund der Erfindung möglich, p100
und/oder das Fragment des UL44-Homologen von HHV-6 (pMF90) und/oder
das phosphorylierte HHV-6-Protein von 41 kD, oder immunogene Teile
hievon, welche in prokaryontischen oder eukaryontischen Zellen,
beispielsweise Hefezellen, Human- oder Tierzellen herge= stellt
wurden, als Reagenz zur Feststellung von HHV-6-Antikörpern, beispielsweise in einem
ELISA-Assay zu verwenden:
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BEISPIEL
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Ein Fragment von 182 bp aus dem Carboxy-terminalen
Teil von HHV-6 p100 (Nucleotide 2960–3141 in 3)
wurde in den Expressionsvektor pROS (Ellinger, S. et al., 1989)
ligiert. Der Klon wird als pMF101R bezeichnet. Die BamHI-HindIII-Fragmente
vom Plasmid pMF90, pMF94 und pMF295 wurden ebenfalls in pROS ligiert.
Sie werden als pD2MF90, pD2MF94 bzw, pD2MF295 bezeichnet. Der Transformation
des entstehenden Hybridplasmids in E. coli JK50 folgte die Isolierung
von Klonen, deren Plasmid-DNA das erwartete Restriktionsmuster aufwies.
Nach Induktion des lac-Promotors mit Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosid (IPTG) exprimierten
die Klone große
Mengen eines Fusionsproteins mit einem viralen Anteil. Die Fusionsproteine
wurden aus den Bakterienzellen isoliert und in Western-Blot-Experimenten
eingesetzt. Alle Human-Seren, welche in einem Standard Immunofluoreszenz-Assay
unter Verwendung von HHV-6-infizierten HSB-2-Zellen HHV-6-positiv waren, erkannten
mindestens eines der Fusionsproteine (3).
Human-Seren, von denen unter Verwendung der Immunofluoreszenz festgestellt
wurde, daß sie
HHV-6-negativ waren,
reagierten schwach öder überhaupt
nicht.
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Die prokaryontisch exprimierten Teile
von p100 oder das UL44-Homologe
von HHV-6 können
in einem diagnostischen Assay verwendet werden, welches empfindlicher
und spezifischer als die bislang verwendete Immunofluoreszenz ist.
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Referenzliteratur:
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Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 85 (8): 2444–2448.
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Abb. 1
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Sequenzen der viralen Inserts der
Klone pMF94 und pMF295. Beide Sequenzen sind Teil des Hauptcapsidprotein-Gens
von HHV-6 wie es in (Littler et al., 1990) veröffentlicht ist. Nucleotidsequenz
von pmF94
Nucleotidsequenz
von pMF295
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Abb. 2
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Sequenz des viralen Inserts des Klons
pMF90. Die Sequenz ist identisch mit den Nucleotiden 117–194 der
Sequenz, welche in (Chang und Balachandran, 1991) veröffentlicht
ist.
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Abb. 3
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Vollständige Sequenz der HHV-6 EcoRI-Fragmente
mit den Nummern 6 und 7 (ausgehend vom linken Ende). Diese Fragmente
enthalten das gesamte p100-Gen von HHV-6. Die Position von pR05-Expressionsklonen
ist in der Sequenz angegeben.
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