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Die
vorliegende Erfindung betrifft rekombinante Vektoren viraler Herkunft
und deren Verwendung zur Behandlung von Krebserkrankungen. Insbesondere
betrifft sie rekombinante Adenoviren, die eine heterologe DNA-Sequenz umfassen,
deren Expression in einer Zelle, die sich auf anormale Weise teilt,
es ermöglicht,
die Teilung der Zelle mindestens teilweise zu hemmen. Die Erfindung
betrifft weiterhin die Herstellung dieser Vektoren und der pharmazeutischen
Zusammensetzungen, in denen sie enthalten sind.
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Das
Zellwachstum wird auf äußerst empfindliche
Weise durch zwei Arten und Signalen reguliert. Bestimmte Signale
begünstigen
die Vervielfältigung der
Zellen, während
andere dafür
sorgen, dass sie, je nach Bedarf des Organismus, entweder einen
Ruhezustand annehmen oder aber sich ausdifferenzieren. Sämtliche
Krebserkrankungen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Mechanismen,
welche die Zellteilung steuern, außer Kontrolle geraten, was
einem anormalen Wachstum führt.
Sehr häufig
sind entweder die Aktivierung von Genen, welche die Vervielfältigung
der Zellen begünstigen
(Gene, die aus Proto-Onkogene bezeichnet werden und bei Aktivierung zu
Onkogenen werden) oder das Verschwinden bzw. die Deaktivierung von
Genen, welche die Zellvermehrung hemmen, an der Entstehung von Krebs
beteiligt. Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit,
Krebserkrankungen durch Gentherapie zu behandeln, indem eines oder
mehrere der Gene, durch deren Expression die Zellvermehrung mindestens teilweise
gehemmt werden kann, Tumorzellen verabreicht wird.
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Die
Gentherapie besteht darin, einen Mangel oder eine Anormalität (Mutation,
fehlgeleitete Expression usw.) zu korrigieren, indem eine genetische Information
in die Zelle oder in das betroffene Organ eingeführt wird. Diese genetische
Information kann entweder in vitro in eine entnommene Zelle des
Organs eingeführt werden,
wobei die veränderte
Zelle anschließend
wieder in den Organismus eingeführt wird,
oder sie kann direkt in vivo in ein geeignetes Gewebe eingeführt werden.
Für den
zweiten Fall existieren unterschiedliche Techniken, darunter verschiedene
Transfektionsstechniken, bei denen Komplexe aus DNA und DEAE-Dextranen
(Pagano et al., J.Virol. 1 (1967) 891), aus DNA und Zellkernproteinen
(Kaneda et al., Science 243 (1989) 375), aus DNA und Lipiden (Felgner
et al., PNAS 84 (1987) 7413) sowie der Einsatz von Liposomen (Fraley
et al., J.Biol.Chem. 255 (1980) 10431) usw. beteiligt sind. Seit
kürzerer
Zeit stellt der Einsatz von Viren als Vektoren zur Übertragung
von Genen eine vielversprechende Alternative zu den physikalischen
Transfektionstechniken dar. Diesbezüglich wurden unterschiedliche
Viren auf ihre Fähigkeit
hin untersucht, bestimmte Zellpopulationen zu infizieren. Insbesondere
handelt es sich um Retroviren (RSV, HMS, MMS usw.), das Virus HSV,
die adeno-assoziierten
Viren und die Adenoviren.
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Auf
die Möglichkeit,
die Gentherapie zur Krebsbehandlung zu nutzen, wurde bereits in
der Anmeldung WO91/15580 hingewiesen. Diese Anmeldung beschreibt
die Herstellung von Retroviren, die ein Gen enthalten, welches für ein Ribozym
codiert und dessen Expression in Zellkultur die Vernichtung einer
mRNA eines Onkogens ermöglichen
kann.
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Die
vorliegende Erfindung ergibt sich aus dem Nachweis, dass Adenoviren
besonders wirksame Vektoren für
die Übertragung
und die Expression von therapeutischen Genen in Tumoren darstellen. Die
Adenoviren weisen insbesondere den Vorteil auf, sich nicht in das
Genom der Zellen, welche sie infizieren, einzuschleusen, sondern
sich dort sehr stabil zu verhalten, wodurch es möglich wird, eine dauerhafte therapeutische
Wirkung zu erzielen und ein sehr breites Wirtsspektrum zu verwenden,
wodurch es wiederum möglich
wird, Krebserkrankungen unabhängig von
der Art der betroffenen Zellen zu behandeln. Die Erfindung beruht
weiterhin auf dem Nachweis, dass Viren des Typs Adenovirus dazu
befähigt
sind, Gene, welche die Zellteilung mindestens teilweise hemmen können, direkt
in den Tumor zu übertragen
und dort zu exprimieren.
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Eine
erste Aufgabe der Erfindung besteht also darin, ein rekombinantes
defektes Adenovirus, das eine heterologe DNA-Sequenz umfasst, deren Expression
es ermöglicht,
die Zellteilung mindestens teilweise zu hemmen, bereitzustellen.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen rekombinanten
defekten Adenovirus für
die Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung, die zur
Behandlung Vorbeugung von Krebserkrankungen bestimmt ist.
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Im
Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "defektes Adenovirus" ein Adenovirus,
das unfähig
ist, sich eigenständig
in der Zielzelle zu replizieren. Im Allgemeinen fehlen im Genom des
defekten Adenovirus, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet
wird, also mindestens die Sequenzen, die zur Replizierung des Virus
in der infizierten Zelle erforderlich sind. Diese Bereiche können entweder
entfernt werden (vollständig
oder teilweise) oder unwirksam gemacht werden oder durch andere
Sequenzen und insbesondere das eingefügte Gen ersetzt werden. Vorzugsweise
behält das
defekte Virus nichtsdestoweniger die Sequenzen seines Genoms, die
zur Einhüllung
der viralen Partikel erforderlich sind.
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Es
gibt verschiedene Serotypen von Adenoviren deren Aufbau und Eigenschaften
sich geringfügig
unterscheiden. Diese Viren sind indes für den Menschen, und insbesondere
für Patienten,
die nicht unter einer Immunschwäche
leiden, nicht pathogen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden
von diesen Serotypen vorzugsweise die Adenoviren der Typen 2 oder
5 (Ad 2 oder Ad 5) verwendet. Im Falle des Adenovirus Ad 5 handelt
es sich bei den Sequenzen, die zur Replizierung erforderlich sind,
um die Bereiche E1A und E1B.
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Im
Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst die heterologe DNA-Sequenz,
deren Expression es ermöglicht,
die Zellteilung mindestens teilweise zu hemmen, vorzugsweise mindestens
ein Gen, das aus den folgenden Tumorsuppressorgenen (oder Anti-Onkogenen)
oder einem beliebigen wirksamen Derivat dieser Gene gewählt wird:
Antisense-Gene, deren Expression in der Zielzelle es ermöglich, die
Expression von Genen, welche die Zellteilung begünstigen, zu hemmen; oder Gene,
deren Expressionsprodukt eine Apoptose der infizierten Zelle auslöst.
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Von
den Tumorsuppressorgenen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung
verwendet werden könne
n, wären
insbesondere die folgenden Gene zu nennen:
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- Gen p53
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Das
Gen p53 codiert für
ein Zellkernprotein von 53 kDa. Die Form dieses Gen, die durch Deletion oder
Mutation verändert
ist, ist an der Entstehung der meisten menschlichen Krebserkrankungen
beteiligt (Baker et al., Science 244 (1989) 217). Seine mutierten
Formen können
darüber
hinaus mit den ras-Onkogenen
zusammenwirken, um Maus-Fibroblasten umzuwandeln. Der Wildtyp des
Gens, der für
das native p53 codiert, hemmt hingegen die Bildung von Umwandlungsherden
in den Fibroblasten von Nagetieren, welche einer Transfektion mit
verschiedenen Kombination von Onkogenen unterzogen wurden. Ergebnisse
aus jüngerer
Zeit unterstreichen, dass das Protein p53 selbst ein Transkriptionsfaktor
sein könnte
und die Expression anderer Tumorsuppressorgene fördern könnte.
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- Gen Rb
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Das
Gen Rb bestimmt die Synthese eines Zellkern-Phophoproteins von ungefähr 927 Aminosäuren (Friend
et coll., Nature 323 (1986) 643), dessen Aufgabe darin besteht,
die Zellteilung zur unterdrücken,
indem es die Zellen in eine Ruhephase eintreten lässt. Die
deaktivierten Formen des Gens Rb werden als mit der Entstehung unterschiedlicher
Tumore, und insbesondere von Retinoblastomen und mesenchymalen Krebserkrankungen
wie dem Osteosarkom in Verbindung gebracht. Die Wiedereinführung dieses
Gens in die Tumorzellen, in denen es deaktiviert wird, führt zu einer
Rückkehr
zum Normalzustand und einem Verlust der Tumorbildungsneigung (Huang
et al., Science 242 (1988) 1563). In jüngerer Zeit wurde nachgewiesen,
dass das normale Protein Rb, nicht aber seine mutierten Formen,
die Expression des Proto-Onkogens c-fos, eines Gens, das für die Zellvermehrung
unentbehrlich ist, unterdrückt.
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- Gen rap 1A
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Das
Gen rap 1A (auch als k-revl bezeichnet) codiert für ein Protein
von 21 kDa, das mit der Innenseite der zytoplasmischen Membran verbunden
ist. Dieses Protein ist dazu befähigt,
die umgewandelten Zellen, welche die mutierten ras-Onkogene exprimieren,
in starkem Ausmaße
zu revertieren (Kitayama et coll., Cell 56 (1989) 77).
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- Gen DCC
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Das
Gen DCC codiert für
ein Protein, welches ein Homologon der Zelladhäsionsproteine der Famille N-CAM ist. Bei Dickdarmkarzinomen
ist dieses Gen sehr häufig
deletiert (Fearon et coll., Science 247 (1990) 49).
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- Gene k-rev2 und k-rev3
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Das
Gen k-rev2 codiert für
ein sekretiertes Protein von 60 Aminosäuren, und das Gen k-rev3 codiert
für eine
trunkierte Version eines Proteins der extrazellulären Matrix.
Diese beiden Gene sind dazu befähigt,
NIH 3T3 Zellen, die durch das Onkogen Ki-ras umgewandelt wurden,
zu revertieren.
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Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung können weitere Gene aufgrund
ihrer antitumoralen Wirkung und insbesondere weitere Tumorsuppressorgene,
die in der Literatur beschrieben sind, oder beliebige weitere Gene,
deren Expressionsprodukt eine Zellapoptose auslösen kann, verwendet werden.
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Wie
oben angegeben, kann die heterologe DNA-Sequenz das native Tumorsuppressorgen
oder ein wirksames Derivat dieses Gens umfassen. Ein solches Derivat
kann durch Mutation, Deletion, Substitution und/oder Hinzufügen eines
oder mehrerer Basenpaare in der Gensequenz erfolgen, und zwar gemäß den herkömmlichen
Techniken der Molekularbiologie. Die Wirksamkeit des derart hergestellten Derivats
kann anschließend
in vitro mit Hilfe von Testverfahren, die dem Fachmann bekannt sind,
wie etwa denen, die in den Beispielen beschrieben sind, bestätigt werden.
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Im
Sinne der Erfindung kann die heterologe DNA-Sequenz ebenfalls ein antisense-Gen
umfassen, dessen Expression in der Zielzelle es ermöglicht,
die Expression von Genen, die für
Protein codieren, welche die Zellvermehrung begünstigen, oder die Transkription
zelleigener m-RNAs zu steuern. Solche Gene können zum Beispiel in der Zielzelle
zu einer RNA transkribiert werden, die zu zelleigenen mRNAs komplementär ist und
auf diese Weise deren Translation in Protein verhindert.
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Von
den antisense-Genen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden
können,
wären insbesondere
beliebige antisense-Sequenzen zu nennen, die es ermöglichen,
das Ausmaß der
Produktion der Onkogene ras, myc, fos, c-erb B usw. zu verringern.
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Im
Allgemeinen umfasst die heterologe DNA-Sequenz ferner Promotorsequenzen,
welche die Expression des Gens oder der Gene, die befähigt sind,
die Zellteilung in der Zielzelle mindestens teilweise zu hemmen,
ermöglichen.
Sofern man davon ausgehen kann, dass die Promotorsequenzen in der infizierten
Zelle funktionsfähig
sind, kann sich um Sequenzen handeln, die natürlicherweise für die Expression
des Gens sorgen. Es kann sich weiterhin um Promotorsequenzen sonstiger
Herkunft handeln (welche für
die Expression anderer Proteine sorgen, oder sogar sie können sogar
synthetisch sein). Insbesondere kann es sich um Promotorsequenzen
aus Eukaryoten- oder Virusgenen handeln. Zum Beispiel kann es sich
um Promotorsequenzen handeln, die aus dem Genom der Zelle, die infiziert
werden soll, stammen. Ebenso kann es sich um Promotorsequenzen handeln,
die aus dem Genom eines Virus, einschließlich des verwendeten Adenovirus
stammen. Diesbezüglich
wären zum
Beispiel die Promotoren der Gene E1A, MLP, CMV, RSV usw. zu nennen.
Darüber
hinaus können
die Promotorsequenzen durch Hinzufügen von Sequenzen zur Aktivierung,
Regulierung usw. verändert
werden. Ferner kann die heterologe DNA-Sequenz, wenn sie keine Expressionssequenzen
umfasst, strangabwärts
einer solchen Sequenz in das Genom des defekten Virus eingefügt werden.
Es ist ebenfalls möglich,
induzierbare Promotoren zu verwenden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung, umfasst die heterologe DNA-Sequenz, zusätzlich zum
Tumorsuppressorgen oder zum antisense-Gen, ein Gen, welches für ein spezifisches
Tumor-Antigen codiert, oder ein Gen, welches für ein Lymphokin codiert. Die
Kombination dieser Gene es ermöglicht
es in der Tat, (i) die Zellteilung in einem Tumor zu stoppen und
auf diese Weise eine Rückbildung
des Tumors zu bewirken, und (ii) die Immunantwort des Organismus
auf den Tumor zu verstärken.
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Bei
den spezifischen Tumor-Antigenen handelt es sich um Antigengruppen,
die an der Oberfläche
von Tumorzellen, nicht aber an der Oberfläche gleichartiger nichttumoröser Zellen
erscheinen. Solche Antigene werden im Allgemeinen zur Diagnose von
Krebserkrankungen verwendet. In jüngerer Zeit wurden diese im
Hinblick auf die Herstellung von Antitumor-Impfstoffen beschrieben
(
EP 259 212 ). Sie sind
indes noch niemals mit anderen therapeutischen Genen kombiniert
worden, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung.
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Von
den Genen, die für
Lymphokine codieren, wären
insbesondere die Gene, die für
Interleukine (IL-1 bis I1-13), für
Interferone, für
Tumornekrosefaktoren, für
koloniestimulierende Faktoren (G-CSF, M-CSF, GM-CSF usw.) oder für TGFβ codieren,
zu nennen. Im Übrigen
umfasst das Gen, welches für das
Lymphokin codiert, im Allgemeinen eine Expressionssequenz, die sich
strangaufwärts
der codierenden Sequenz befindet, sowie eine Signalsequenz, die
das gebildete Polypeptid in die Sekretionskanäle der Zielzelle leitet. Bei
dieser Signalsequenz kann es sich um die natürliche Signalsequenz des Lymphokins
handeln, aber auch um eine beliebige andere funktionsfähige Signalsequenz
oder um eine künstliche
Signalsequenz. Derartige Anordnungen ermöglichen es insbesondere, den
Lymphokingehalt in einem örtlich
eng begrenzten Bereich zu erhöhen
und auf diese Weise, in Gegenwart eines spezifischen Tumorantigens,
die Immunantwort auf eine bestimmte Tumorart zu verstärken, woraus
sich eine besonders vorteilhafte Wirkung ergibt. Derartige rekombinante
Adenoviren können
insbesondere zur Herstellung von Antitumor-Impfstoffen verwendet
werden.
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Die
defekten rekombinanten Adenoviren gemäß der Erfindung können mittels
jeder Technik, die dem Fachmann bekannt ist (Levrero et al., Gene
101 (1991) 195,
EP 185 573 ;
Graham, EMBO J. 3 (1984) 2917), hergestellt werden. Insbesondere
können
sie durch homologe Rekombination zwischen einem Adenovirus und einem
Plasmid, der unter anderem die heterologe DNA-Sequenz aufweist,
hergestellt werden. Die homologe Rekombination findet nach der co-Transfektion
des Adenovirus und des Plasmids in einer geeigneten Zelllinie statt.
Die verwendete Zelllinie muss vorzugsweise (i) von den genannten Elementen
umgewandelt werden können
und (ii) Sequenzen aufweisen, welche den Teil des Genoms des defekten
Adenovirus ergänzen
können,
und zwar vorzugsweise in integrierter Form, um die Risiken einer
Rekombination zu vermeiden. Als Beispiel einer solchen Linie wäre die embryonale
menschliche Nierenlinie 293 zu erwähnen (Graham et al., J. Gen.
Virol. 36 (1977) 59), welche insbesondere, in ihr Genom integriert,
den linken Teil des Genom eines Adenovirus Ad5 (12 %) umfasst.
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Anschließend werden
die Adenoviren, die sich vervielfältigt haben, gemäß den herkömmlichen Techniken
der Molekularbiologie entnommen und auf gereinigt, wie in den Beispiele
erläutert
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine pharmazeutische Zusammensetzung,
die einen oder mehrere defekte rekombinante Adenoviren wie die vorstehend
beschriebenen umfasst. Vorzugsweise enthalten die pharmazeutischen
Zusammensetzungen der Erfindung einen pharmazeutisch unbedenklichen
Trägerstoff,
damit die Formulierung direkt in die zu behandelnden Tumoren injiziert
werden kann. Es kann sich dabei insbesondere um sterile, isotonische
Lösungen
oder um trockene, insbesondere gefriergetrocknete Zusammensetzungen
handeln, welche es ermöglichen,
durch Zugabe entweder von sterilisiertem Wasser oder, je nach Fall,
von physiologischem Serum, injizierbare Lösungen zuzubereiten. Die direkte
Injektion in den zu behandelnden Tumor ist vorteilhaft, da sie es
ermöglicht,
die therapeutische Wirkung im Bereich der betroffenen Gewebe zu
konzentrieren.
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Die
Dosen des defekten rekombinanten Adenovirus, die zur Injektion verwendet
werden, können in
Abhängigkeit
verschiedener Parameter und insbesondere in Abhängigkeit von der verwendeten
Verabreichungsform, vom jeweiligen Krankheitsbild, vom Gen, das
exprimiert werden soll, oder auch von der Dauer der gewünschten
Behandlung angepasst werden. Im Allgemeinen werden die rekombinanten
Adenoviren gemäß der Erfindung
derart formuliert und verabreicht, dass die Dosen zwischen 104 et 1014 pfu/ml,
vorzugsweise zwischen 106 und 1010 pfu/ml liegen. Der Begriff pfu ("plaque forming unit") entspricht dem
Infektionsvermögen
einer Viruslösung und
wird durch Infektion einer geeigneten Zellkultur gemessen, wobei
im Allgemeinen nach 48 Stunden die Anzahl der infizierten Zellplaques
bestimmt wird. Die Techniken zur Bestimmung des pfu-Titers einer Viruslösung sind
in der Literatur gut beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung bietet somit ein sehr wirksames Mittel zur
Behandlung oder Vorbeugung von Krebserkrankungen. Weiterhin kann
die Behandlung den Menschen aber ebenso ein beliebiges Tier wie
etwa Schafe, Rinder, Haustiere (Hunde, Katzen usw.), Pferde, Fische
usw. betreffen.
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständig anhand der folgenden Beispiele
beschrieben, welche der Erläuterung
dienen und nicht als einschränkend anzusehen
sind.
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Legende der Figuren
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1:
Darstellung des Vektors mp53WtI-.CMV
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2:
Darstellung des Vektors mp53pIX-.CMV
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Allgemeine Techniken der
Molekularbiologie
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Die
Verfahren, die herkömmlicherweise
in der Molekularbiologie angewendet werden, wie etwa die präparativen
Gewinnungsverfahren für
plasmidische DNA, die Zentrifugation plasmidischer DNA in einem
Cäsiumchloridgradienten,
die Elektrophorese auf Agarosegelen oder Acrylamidgelen, die Aufreinigung
von DNA-Fragmenten durch Elektroeluierung, die Proteinextraktionen
mit Phenol oder Phenol-Chloroform, die Fällung von DNA aus salzhaltigem
Milieu mit Hilfe von Ethanol oder Isopropanol, die Veränderung
von Escherichia Coli usw. sind dem Fachmann wohlbekannt und sind
ausführlich
in der Literatur beschrieben [Maniatis T. et al., "Molecular Cloning,
a Laboratory Manual",
Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y., 1982; Ausubel F.M.
et al. (Hsgb.), "Current
Protocols in Molecular Biology",
John Wiley & Sons,
New York, 1987].
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Die
Plasmide der Typen pBR322 und pUC sowie die Phagen der Reihe M13
stammen aus dem Handel (Bethesda Research Laboratories).
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Für die Ligaturen
können
die DNA-Fragmente gemäß ihrer
Größe durch
Elektrophorese in Agarosegelen oder Acrylamidgelen getrennt, mit
Phenol oder einer Mischung aus Phenol/Chloroform extrahiert, mit
Ethanol ausgefällt
und dann in Gegenwart der DNA-Ligase des Phagen T4 (Biolabs) gemäß den Empfehlungen
der Herstellers inkubiert werden.
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Das
Ausfüllen
der herausragenden 5'-Enden kann
mit Hilfe des Klenowfragments der DNA-Polymerase I von E.coli (Biolabs)
gemäß den Empfehlungen
der Herstellers vorgenommen werden. Das Beseitigen der heraus ragenden
3'-Enden wird in
Gegenwart der DNA-Polymerase des Phagen T4 (Biolabs), welche gemäß den Empfehlungen
der Herstellers verwendet wird, vorgenommen. Das Beseitigen der
herausragenden 5'-Enden
wird mittels einer Behandlung unter Zuhilfenahme der Nuclease S1 durchgeführt.
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Die
Mutagenese, die in vitro durch synthetisierte Oligodesoxinucleotide
gesteuert wird, kann gemäß dem Verfahren,
das von Taylor et al. [Nucleic Acids Res. 13 (1985) 8749-8764] durchgeführt werden,
wobei der von Amersham vertriebene Kit benutzt wird.
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Die
enzymatische Verstärkung
von DNA-Fragmenten mit Hilfe des als PCR bezeichneten Verfahren
[Polymerasecatalyzed Chain Reaction, Saiki R.K. et al., Science
230 (1985) 1350-1354; Mullis K.B. et Faloona F.A., Meth. Enzym.
155 (1987) 335-350] kann unter Verwendung eines "DNA thermal cycler"-Gerätes
(Perkin Elmer Cetus) gemäß den Empfehlungen
der Herstellers durchgeführt
werden.
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Die Überprüfung der
Nucleotidsequenzen kann mit Hilfe des Verfahrens, das von Sanger
et al. entwickelt wurde [Proc. Natl. Acad. Sci. USA,. 74 (1977)
5463-5467], durchgeführt
werden, wobei der von Amersham vertriebene Kit benutzt wird.
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Beispiele
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E1. Herstellung des Vektors
mp53wtI-CMV, der das Gen p53 trägt,
welches vom Promotor des Cytomegalovirus (1) gesteuert
wird.
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Der
eukaryotische Expressionsvektor mp53wtI-CMV wurde herstellt, indem
folgende Elemente in den Plasmid pUC19 eingefügt wurden:
- – ein Promotorbereich
viraler Herkunft, welcher dem frühzeitigen
Promotor des Cytomegalovirus (CMV) entspricht. Im Vektor ist dieser
Bereich von den einzigartigen Restriktionsstellen EcoRI von der
Bindestelle CMV/pUC und BamHI an der Bindestelle CMV/p53 umgeben.
Das Vorhandensein einzigartiger Stellen zu beiden Seiten des Promotorbereichs
ermöglicht
es, den Bereich CMV durch einen beliebigen anderen Promotor zu ersetzen.
Auf diese Weise wird eine zweite Reihe von Vektoren erhalten, in
denen das Gen p53 von einem induzierbaren Promotor gesteuert wird:
Es handelt sich um den Promotor des Metallothionins, welcher durch
Schwermetalle (Cadmium und Zink) induzierbar ist.
- – eine
Sequenz von 1173 Basenpaaren, welche der cDNA entspricht, die für das Wildtyp-Protein p53
der Maus codiert (Zakut-Houri et al., Nature 36 (1983) 594). In
dieser Anordnung liegt das Suppressorgen in Form von cDNA, das heißt ohne
Introns vor. So wird insbesondere ermöglicht, die Größe des Vektors
zu verringern. Im Übrigen
wurde durch Überprüfen festgestellt,
dass das erzielte Ausmaß der
Expression bei Anwesenheit und Abwesenheit von Introns vergleichbar ist.
- – ein
Polyadenylierungssignal der späten
Gene des Virus SV40, wobei es sich um ein sehr wirksames Polyadenylierungssignal
handelt. Strangabwärts
des Polyadenylierungssignals befinden sich zwei einzigartige Restriktionsstellen
SalI und HindIII. Diese Stellen haben die Einführung der Bereiche pIX des
Adenovirus (siehe E3) ermöglicht.
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E2. In vitro-Wirksamkeit
des Vektors mp53wtI-CMV
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Die
Funktionsfähigkeit
des Vektors mp53wtI-CMV wurde in vitro bestätigt, indem eine vorübergehende
Expression in den HeLa-Zellen durchgeführt wurde. Dazu wurde der Vektor
durch Transfektion in die Zellen eingeführt und der Gehalt an Protein
p53 nach 40 Stunden mittels Immunofluoreszenz und Immunofällung bestimmt.
Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass in mehr als 50 % der mittels
Transfektion behandelten Zellen hohe Gehalte an Protein p53 induziert
wurden.
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E3. Herstellung des Vektors
mp53plX.CMV
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Die
Plasmide, die verwendet wurden, um die rekombinanten Adenoviren,
welche das Gen p53 exprimieren, durch homologe Rekombination zu
erzeugen, wurden folgendermaßen
hergestellt:
Der eukaryotische Expressionsvektor mp53pIX.CMV wurde
hergestellt, indem die Sequenz pIX aus dem Genom des Adenovirus
zwischen den Stellen SalI und EcoRI von mpl3wtI-.CMV eingefügt wurde.
Die Sequenz pIX wurde aus dem rekombinanten Plasmid pLTR-βgal pIX (Stratford-Perricaudet
et al., J. Clin. Invest. 90 (1992) 626) durch Verdauung mittels
der Enzyme EcoRV und HindIII isoliert.
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Der
auf diese Weise erhaltene Expressionsvektor mp53pIX.CMV (2)
verfügt
strangabwärts des
eingefügten
Bereichs pIX über
eine einzigartige Stelle HindIII, wodurch es möglich ist, den hergestellten
Vektor zu linearisieren (siehe E4).
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E4. Herstellung eines
defekten rekombinanten Adenovirus, welches das Gen p53 trägt das vom
Promotor CMV gesteuert wird.
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Der
Vektor mp53pIX.CMV wird linearisiert und in den Hilfszellen (Linie
293) einer co-Transfektion mit einem defekten adenoviralen Vektor
unterzogen, wobei die Funktionen, die von den Adenovirusbereichen
E1 (E1A und E11B) codiert werden, in die trans-Lage übergehen.
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Durch
homologe Rekombination in vivo zwischen dem mutierten Adenovirus
Ad-d1324 (Thimmappaya et al., Cell 31 (1982) 543) und dem Vektor mp53pIX.CMV
wird gemäß der folgenden
Vorgehensweise das Adenovirus Ad.p53 hergestellt: Nach der Linearisierung
durch das Enzym HindIII werden das Plasmid mp53pIX.CMV und das Adenovirus d1324
in der Linie 293 in Gegenwart von Calciumphosphat einer co-Transfektion
unterzogen, um die homologe Rekombination zu ermöglichen. Die auf diese Weise
hergestellten rekombinanten Adenoviren werden durch Aufreinigung über Platten
selektiert. Nach ihrer Isolierung wird die DNA des rekombinanten
Adenovirus in der Zelllinie 293 verstärkt, woraufhin der Überstand
der Kultur einen Gehalt von ungefähr 1010 pfu/ml
an defektem rekombinantem Adenovirus aufweist.
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Die
viralen Partikel werden anschließend durch Zentrifugation mit
einem Cäsiumchlorid-Gradienten
gemäß bekannten
Techniken (siehe insbesondere Graham et al., Virology 52 (1973)
456) auf gereinigt. Das Adenovirus Adp 53 kann bei –80 °C in 20%igem
Glycerin gelagert werden.
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Die
Fähigkeit
des Adenovirus Ad-p53, Zellen in Kultur zu infizieren und im Kulturmedium
eine biologisch wirksame Form des p53-Wildtyps zu exprimieren, wurde
durch die Infektion der Zellen der menschlichen Linie 293 nachgewiesen.
Das Vorhandensein von p53 im Überstand
der Kultur wurde anschließend
mittels eines spezifischen monoklonalen Antikörpers für p53 nachgewiesen.
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Diese
Untersuchungen ermöglichen
es, nachzuweisen, dass das Adenovirus tatsächlich eine biologisch wirksame
Form von p53 exprimiert.