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Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft verschiedene
therapeutische Methodenwege, die aus der Erkenntnis entstanden sind,
dass gewisse abnormale Zellen Komplexe von HLA-Cw*1601 (bisher als
HLA-C-Klon 10 bezeichnet) (Bodmer et al., Tissue Antigens 44 1 (1994))
und Peptide, die von einem Molekül,
das als MAGE-1 bezeichnet wird, abgeleitet sind, auf ihren Oberflächen präsentieren.
Außerdem
betrifft sie die Möglichkeit,
solche Individuen zu identifizieren, bei denen Krankheitsbilder
diagnostiziert sind, die durch Zellenabnormitäten, deren abnorme Zellen diesen
Komplex präsentieren,
charakterisiert sind.
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Hintergrund
und Stand der Technik
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Das Prozess, mit dem das Immunsystem
des Säugers
fremdes Material oder von außen
kommende Materialien erkennt und darauf reagiert, ist komplex. Eine
wichtige Facette dieses Systems ist die T-Zellenantwort. Diese Antwort
erfordert, dass die T-Zellen
mit Komplexen von Zelloberflächenmolekülen, die
als humane Leukocytenantigene ("HLA") oder Haupthistokompatibilitätskomplexe
("MHCs") bezeichnet werden
und Peptide erkennt und damit in Wechselwirkung tritt. Die Peptide
sind von größeren Molekülen, die
von Zellen hergestellt werden, die ebenfalls das HLA/MHC-Molekül präsentieren,
abgeleitet. Es wird hierzu auf Male et al., Advanced Immunology
(J. P. Lipincott Company, 1987), insbesondere Kapitel 6–10, verwiesen.
Die Wechselwirkung der T-Zelle und der Komplexe des HLA/Peptids
ist eingeschränkt,
da eine T-Zelle erforderlich ist, die für eine besondere Kombination
aus einem HLA-Molekül
und einem Peptid spezifisch ist. Wenn eine spezifische T-Zelle nicht
vorhanden ist, gibt es keine T-Zellenantwort, selbst wenn ihr Partnerkomplex
vorhanden ist. Es gibt in ähnlicher
Weise keine Antwort, wenn der spezifische Komplex nicht vorhanden
ist und die T-Zelle jedoch vorhanden ist. Dieser Mechanismus ist
bei der Antwort des Immunsystems auf fremde Materialien, bei Immunpathologien
und bei Antworten auf Zellabnormitäten beteiligt. Erst kürzlich hat
sich viel Arbeit auf die Mechanismen konzentriert, mit denen die
Proteine in die HLA-Bindungspeptide verarbeitet werden. Hierzu wird
auf Barinaga, Science 257: 880 (1992); Fremont at al., Science 257:
919 (1992); Matsumura et al., Science 257: 927 (1992); Latron et
al., Schience 257: 964 (1992) verwiesen.
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Der Mechanismus, mit dem die T-Zellen
Zellabnormitäten
erkennen, ist ebenfalls bei Krebs beteiligt. Beispielsweise ist
in der PCT-Anmeldung PCT/US92/04354, eingereicht am 22. Mai 1992
und am 26. November 1992 als W092/20356 veröffentlicht eine Genfamilie
beschrieben, die zu Peptiden, die wiederum auf Zelloberflächen exprimiert
werden, verarbeitet werden und zur Lyse von Tumorzellen durch spezifische
CTLs führen
können.
Diese Gene werden als die "MAGE"-Familie bezeichnet,
und es wird gesagt, dass sie für "tumor rejection antigen
precursors" oder "TRAP"-Moleküle kodieren,
und die davon abgeleiteten Peptide werden als "tumor rejection antigens" und "TRAs" bezeichnet. Siehe
hierzu für
weitere Informationen über
diese Genfamilie Traversari et al., Immunogenetics 35: 145 (1992);
van der Bruggen et al., Science 254: 1643 (1991).
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In der internationalen Patentanmeldung
WO 94/05304 werden Nonapeptide beschrieben, die an das HLA-A1-Molekül binden.
Diese Referenz lehrt, dass bei einer gegebenen bekannten Spezifität von bestimmten Peptiden
für bestimmte
HLA-Moleküle
man ein bestimmtes Peptid erwarten sollte, das ein HLA-Molekül, allerdings
nicht andere, bindet. Dieses ist wichtig, weil verschiedene Individuen
unterschiedliche HLA-Phänotypen besitzen.
Während
die Identifizierung eines bestimmten Peptids als Partner für ein spezifisches
HLA-Molekül diagnostische
und therapeutische Verzweigungen aufweist, sind diese im Ergebnis
nur für
Individuen mit diesem speziellen HLA-Phänotyp relevant. Es besteht
daher ein Bedarf hinsichtlich weiterer Arbeit auf diesem Gebiet,
weil Zellabnormitäten
nicht auf einen speziellen HLA-Phänotyp beschränkt sind
und eine zielgerechte Therapie einige Kenntnis des Phänotyps der
abnormen Zellen im Gewebe erfordert.
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In einer Patentanmeldung, die am
22. Dezember 1992 im Namen von Boon-Falleur et al. mit dem Titel "Method for Identifying
Individuals Suffering From a Cellular Abnormality, Some of Whose
Abnormal Cells Present Complexes of HLA-A2/Tyrosinase Derived Peptides
and Methods for Treating said Individuals" eingereicht worden ist, wurde der Komplex
des Titels so identifiziert, dass er bei bestimmten Zellabnormitäten beteiligt
ist. Die Anmeldung schlägt
allerdings nicht vor, dass irgendwelche anderen HLA-Moleküle bei Zellabnormitäten beteiligt
sein könnten.
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Die bisherige Präsentierung von MAGE-1 durch
ein HLA-A-Molekül, was oben
beschrieben wurde, schlägt
nicht vor, dass das Protein durch ein anderes HLA-Molekül präsentiert
werden kann. Demzufolge ist es überraschend,
dass das MAGE-Molekül
selbst, das durch HLA-A1 präsentiert
wird, nun durch HLA-Cw*1601
präsentiert
werden kann. Während
die bisherige Forschung dafür
gut ist, dieses Phänomen
zu verstehen, gibt sie dem Fachmann hinsichtlich der folgenden Beschreibung
keine Hinweise.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein isoliertes Nukleinsäuremolekül, das für die Bestimmung der Expression
von HLA-Cw*1601 geeignet ist und aus der Gruppe gewählt ist,
die aus SEQ ID NR: 6, SEQ ID NR: 7, SEQ ID NR: 8 und SEQ ID NR:
9 gewählt
ist, zur Verfügung
gestellt.
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In einem zweiten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung ein Kit zur Verfügung, das für die Bestimmung der Expression
von HLA-Cw*1601 geeignet ist und folgendes umfasst:
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- (a) ein erstes Reagenz, das SEQ ID NR: 6 und
SEQ ID NR: 7 enthält;
- (b) ein zweites Reagenz, das SEQ ID NR: 8 und SEQ ID NR: 9 enthält; und
- (c) ein Verpackungsmittel zum Halten der ersten und zweiten
Reagenzien.
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Nach einem dritten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Substanzzusammensetzung zur Verfügung gestellt,
die für
die Bestimmung der Expression von HLA-Cw*1601 in einer Probe geeignet
ist und folgendes umfasst:
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- (a) eine Mischung aus SEQ ID NR: 6 und SEQ
ID NR: 7 oder
- (b) eine Mischung aus SEQ ID NR: 8 und SEQ ID NR: 9.
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In einem vierten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung eines Kandidaten
für die
Behandlung mit einem therapeutischen Mittel, das für Komplexe
von HLA-Cw*1601 und das Peptid mit SEQ ID NR: 4 spezifisch ist,
zur Verfügung,
das folgendes umfasst:
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- (i) Bestimmen der Expression von HLA-Cw*1601
in einem Individuum mit einem Verfahren, bei dem ein Molekül nach dem
ersten Aspekt eingesetzt wird, mit einem Kit, das nach dem zweiten
Aspekt zur Verfügung gestellt
wird oder einer Substanzzusammensetzung, die nach dem dritten Aspekt
zur Verfügung
gestellt wird;
- (ii) Inkontaktbringen einer abnormalen Zellprobe von dem Individuum
mit einer cytolytischen T-Zelle, die für diese Komplexe spezifisch
ist und
- (iii) Bestimmen der Lyse von mindestens einem Teil der abnormen
Zellprobe als Indiz auf einen Kandidaten für diese Behandlung.
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Nach einem fünften Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, die mindestens
ein Mittel, das eine cytolytische T-Zellenantwort auf Zellen, die
Komplexe von HLA-Cw*1601 und Peptide mit SEQ ID NR: 4 auf ihren
Oberflächen
präsentieren,
hervorruft, umfasst, und die dafür ausreichend
ist, eine Antwort auf abnorme Zellen, die diese Komplexe auf ihren
Oberflächen
präsentieren,
hervorzurufen.
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In einem sechsten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung eine Zusammensetzung zur Verfügung, die eine
Menge cytolytischer T-Zellen,
die spezifisch für
Komplexe von SEQ ID Nr: 4 und HLA-Cw*1601 sind, umfasst und dafür ausreicht,
eine therapeutische Wirkung auszuüben.
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Nach einem siebten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine isolierte cytolytische T-Zelle zur Verfügung gestellt,
die für
einen Komplex von HLA-Cw*1601 und das Peptid mit SEQ ID NR: 4 ist.
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In einem achten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Identifizierung einer abnormen
Zelle zur Verfügung,
die einen Komplex von HLA-Cw*1601 und das Peptid mit SEQ ID NR:
4 auf ihrer Oberfläche
präsentiert,
wobei eine Probe mit abnormen Zellen mit einer cytolytischen T-Zelle,
die für
diesen Komplex spezifisch ist, in Kontakt gebracht wird und die
Lyse dieser abnormen Zelle als Bestimmung von Zellen, die diesen
Komplex präsentieren,
bestimmt wird.
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Nach einem neunten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein isoliertes Peptid zur Verfügung gestellt, das aus der
Gruppe gewählt
ist, die aus folgendem besteht:
SEQ ID NR: 2,
SEQ ID NR:
3 und
SEQ ID NR: 4.
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In einem zehnten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung einen isolierten Komplex von HLA-Cw*1601 und
dem isolierten Peptid mit SEQ ID NR: 4 zur Verfügung.
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Nach einem elften Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird ein isoliertes Nonapeptid der Formel
(SEQ
ID NR: 10) zur Verfügung
gestellt, worin Xaa eine Aminosäure
bedeutet, mindestens zwei der folgenden Bedingungen erfüllt sind:
Position 1 ist Ser, Position 3 ist Tyr, Position 4 Gly, Position
5 ist Glu, Position 6 ist Pro, Position 7 ist Arg und Position 8
ist Lys und das Nonapeptid in der Lage ist, an HLA-Cw*1601 zu binden.
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Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung
sind in den anliegenden abhängigen
Patentansprüchen ausgeführt.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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1 zeigt
Experimente, bei denen die Transfektion von COS-7 mit kodierenden
Sequenzen für MAGE-1
und HLA-Cw*1601
beteiligt ist.
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2A zeigt
die Ergebnisse eines 51Cr-Freisetzungsassays
mit MZ2-Zellen, die mit dem Epstein Barr Virus infiziert sind und
mit dem Peptid mit SEQ ID NR: 4 für 30 Minuten inkubiert worden
sind. Die Effektorzellen waren aus CTL 81/12.
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2B entspricht
fast der 2A, wobei der
einzige Unterschied darin liegt, dass der Effektor CTL 82/35 war.
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Detaillierte
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Beispiel 1
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In den nun folgenden Experimenten
wurden verschiedene Melanomzelllinien verwendet. Diese wurden von
Melanompatienten erhalten und als MZ2 und LB73 identifiziert. Die
Zelllinien MZ2-MEL.43, MZ2-MEL-3.0 und MZ2-MEL 3.1 sind klonierte
Sublinien von MZ2-MEL und in Van den Eynde et al., Int. J. Canc.
44: 634 (1989), als auch in der PCT-Patentanmeldung W092/20356 (26.
November 1992) beschrieben. Die Zelllinie LB73-MEL wurde aus dem
Patienten LB73 in der gleichen Weise wie die anderen hier beschriebenen
Zelllinien gewonnen.
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Proben, die mononukleare Blutzellen
enthielten, wurden dem Patienten MZ2 entnommen. Eine Probe der Melanomzelllinie
MZ2-MEL.43 wurde
bestrahlt und dann mit den Proben, die die mononuklearen Blutzellen enthielten,
in Kontakt gebracht. Die Mischungen wurden auf die Lyse mit der
Melanomzelllinien beobachtet, wobei diese Lyse anzeigte, dass cytolytische
T-Zellen ("CTLs"), die spezifisch
für einen
Komplex aus einem Peptid und einem HLA-Molekül, die durch die Melanomzellen
präsentiert
wurden, in der Probe zugegen waren.
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Der verwendete Lyseassay war ein
Chromfreisetzungsassay nach Herin et al., Int. J. Cancer 39: 390–396 (1987).
Der Assay ist allerdings darin beschrieben. Die Zielmelanomzellen
wurden in vitro wachsen gelassen und dann bei 107 Zellen/ml
in DMEM resuspendiert, mit 10 mMol HEPES und 30% FCS ergänzt und über 45 Minuten
bei 37°C
mit 200 μCi/ml
Na(51Cr)O4 inkubiert.
Die markierten Zellen wurden drei Mal mit DMEM, das mit 10 mMol HEPES
ergänzt
war, gewaschen. Diese wurden dann in DMEM, das mit 10 mMol HEPES
und 10% FCS ergänzt
war, resuspendiert, wonach dann 100 μl Aliquots, die 103 Zellen
enthielten, auf 96-Loch
Mikrotiterplatten verteilt wurden. Die PBL-Proben wurden in 100 μl des gleichen
Mediums hinzugegeben, und die Assays wurden doppelt durchgeführt. Die
Platten wurden für
4 Minuten bei 100 g zentrifugiert und für 4 Stunden bei 37°C in einer
5,5 %igen CO2-Atmosphäre inkubiert.
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Die Platten wurden wieder zentrifugiert,
und es wurden 100 μl
Aliquote Überstand
gesammelt und gezählt.
Die Prozentzahl für
die
51Cr-Freisetzung wurde wie folgt berechnet:
worin ER die beobachtete
experimentelle
51Cr-Freisetzung bedeutet,
SR die spontane Freisetzung, die durch Inkubieren von 103 markierten
Zellen in 200 μl
Medium allein gemessen wird, bedeutet und MR die maximale Freisetzung,
die durch Zugabe von 100 μl
0,3% Triton X-100 zu den Targetzellen erhalten wurde, bedeutet.
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Diese mononuklaren Blutproben, die
eine hohe CTL-Aktivität
zeigten, wurden gestreckt und über
eine Grenzverdünnung
kloniert und wieder nach der gleichen Methode durchgeprüft.
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Diese Experimente führten zu
der Isolierung von verschiedenen CTL-Klonen aus dem Patienten MZ2, wozu
auch der CTL-Klon "81/12" zählte.
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Das Experiment wurde wie beschrieben
wiederholt, wobei beide Zelllinien MZ2-MEL 3.0 und MZ-MEL 3.1 verwendet
wurden. Die Ergebnisse zeigten, dass der Klon 81/12 sowohl MZ2-MEL.43
und MZ2-MEL 3.0, allerdings nicht MZ2-MEL 3.1 erkannte. Das Antigen,
das von 81/12 erkannt worden ist, wird nachfolgend als "Antigen Bb" bezeichnet.
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Beispiel 2
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Im Hinblick auf die früheren Arbeiten,
die oben zusammengefasst worden sind, war es von Interesse, das
Profil der HLA-Klasse 1 für
den Patienten MZ2 zu bestimmen. Dieses wurde nach Standardmethoden,
die nun nachfolgend aufgeführt
sind, bestimmt. Zur Herstellung von cDNA-Klonen, die für die Gene
der Moleküle der
HLA Klasse 1 des Patienten kodierten, wurde eine cDNA-Bibliothek
hergestellt, wobei von der gesamten mRNA, die aus der Zelllinie
MZ2-MEL.43 extrahiert wurde, unter Anwendung gut bekannter Techniken,
die hier nicht wiederholt werden, ausgegangen wurde. Die Bibliothek
wurde in das Plasmid pcD-SRα inseriert
und dann überprüft, wobei
eine Oligonukleotidsonde verwendet worden ist, die eine Sequenz
enthielt, die allen Genen der HLA 1 Klasse gemeinsam ist, das heißt.
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Einer der identifizierten Klone war
der Klon IC4A7, der, wie man bei der Sequenzierung festgestellt
hatte, funktionell äquivalent – wenn nicht
sogar identisch zu HLA-Cw*1601, ein gut bekanntes humanes Leukocytenantigenmolekül, war.
Die Sequenz der DNA, die für
HLA-Cw*1601 kodiert, ist beispielsweise bei Cianetti et al., Immunogenetics
29: 80–91
(1989) angegeben, wo sie als HLA-C-Klone 10 bezeichnet ist, und
die Sequenz ist bei GENBANK mit der Zugangsnummer HUMMHCACA erhältlich.
Eine aktu elle Sequenz wird von Zemmour et al., Immunogenetics 37:
239– 250
(1993) Cianetti et al., supra berichtet. Die Zemmour-Sequenz ist ebenfalls
in der EMBL-Sequenzbank erhältlich.
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Beispiel 3
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Es war von Interesse zu bestimmen,
ob das oben identifizierte HLA-Molekül ein MAGE, das vom "tumor rejection"-Antigen stammt,
präsentiert
und ob der entstehende Komplex aus Antigen und HLA-Molekül vom CTL-Klone
des Patienten MZ2 erkannt wurde. Zur Bestimmung wurden die Empfängerzellen
mit cDNA, die für
HLA-Cw*1601 kodiert und mit einer c-DNA von MAGE-1, MAGE-2 oder
MAGE-3 transfiziert. Die MAGE-1-cDNA wurde in das Plasmid pcDNA
I/Amp inseriert, während
die cDNAs MAGE-2 und MAGIE-3 in das Plasmid pcD-SRα inseriert
wurde.
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Proben von COS-7-Empfängerzellen
wurden bei 15.000 Zellen/Loch in Flachbodenmikrolöchern für die Gewebekultur
in Dulberco's modifiziertem
Eagle-Medium ("DMEM"), das mit 10% fötalem Kalbsserum
ergänzt
war, geimpft. Die Zellen wurden über
Nacht bei 37°C
inkubiert, das Medium wurde entfernt und dann durch 30 μl/Loch DMEM-Medium,
das 10% Nu-Serum, 400 μg/ml
DEAE-Dextran, 100 μMol Chloroquin
und 100 ng des jeweiligen Plasmids (das heißt, 100 ng des IC4A7-Klons
und 100 ng des MAGE-cDNA-Plasmids) enthielt, ersetzt. Nach vier
Stunden Inkubation bei 37°C
wurde das Medium entfernt und durch 50 μl PBS, das 10% DMSO enthielt,
ersetzt. Dieses Medium wurde nach zwei Minuten entfernt und durch
200 μl DMEM,
das mit 10% FCS ergänzt
war, ersetzt.
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Nach diesem Mediumwechsel wurden
die COS-Zellen für
48 Stunden bei 37°C
inkubiert. Das Medium wurde dann verworfen, und es wurden 2.000
Zellen des CTL-Klons 81/12 in 100 μl Iscove-Medium, das 10% kombiniertes humanes
Serum enthielt, hinzugegeben. Der Überstand wurde nach 24 Stunden
entfernt, und der TNF-Gehalt wurde in einem Assay mit WEHI-Zellen,
wie von Traversari et al., Immunogenetics 35: 145–152 (1992)
beschrieben worden sind, bestimmt.
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Die Ergebnisse, die in 1 gezeigt sind, zeigen, dass ein tumor
rejection Antigen, das von MAGE-1 abgeleitet ist, von HLA-Cw*1601
präsentiert
wird und von dem CTL-Klone 81/12 erkannt wird, während die Expression von MAGE-2
und MAGIE-3 nicht zur Präsentation
des geeigneten Antigens führt.
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Beispiel 4
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Nach den oben diskutierten Experimenten
wurde eine weitere Arbeit durchgeführt, um das Peptid, das HLA-Cw*1601
präsentierte,
zu bestimmen.
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MAGE-1-cDNA in dem Expressionsvektor
pcDNA I/Amp wurde mit den Restriktionsendonukleasen NotI und SphI
nach den Anweisungen des Herstellers und dann mit Exonuklease III
verdaut. Diese Behandlung erzeugte eine Serie von fortschreitenden
Deletionen der MAGE-1-cDNA, die am 3'Ende anfingen.
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Die Delektionsprodukte wurden in
pcDNAI/Amp rücklegiert
und dann in dem E. coli Stamm DH5αF'IQ elektrophoretisch
nach bekannten Techniken aufgetrennt. Die Transformanten wurden
mit Ampicillin (50 μg/ml) selektiert,
und man erhielt 600 Klone.
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Die Plasmid-DNA wurde von jedem Klone
entfernt und dann in COS-7-Zellen zusammen mit einem Vektor, der
für HLA-Cw*1601 kodiert,
transfiziert. Das verwendete Protokoll geht nach den oben beschriebenen
Protokollen vor sich.
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Die Transfektanten wurden dann in
dem TNF-Freisetzungsassay, der in Beispiel beschrieben ist, getestet.
Dieses erlaubt die Trennung von positiven und negativen Klonen.
Der Vergleich zeigte, dass einer der positiven Klone Nukleotide
1-730 vom MAGE-1-Gen enthielt, während
ein Negativklon die Nukleotide 1-706 enthielt.
Die Sequenz der positiven und negativen Klone wurde verglichen,
und ein Bereich von 16 Aminosäuren
wurde als ein solcher identifiziert, der höchstwahrscheinlich das Antigenpeptid
enthielt. Die Sequenz lautet folgendermaßen:
(SEQ
ID NR: 2)
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Auf der Basis dieser Sequenz wurde
ein erster Satz von Experimenten durchgeführt, wo synthetische Peptide
hergestellt wurden und auf ihre Fähigkeit getestet wurden, COS-7-Zellen,
die mit HLA-Cw*1601 transfiziert sind, die Fähigkeit zu geben, die Lyse
zu stimulieren. Ein positives 12-mer wurde identifiziert, das heißt:
(SEQ
ID NR: 3)
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Das Stumpfmachen dieses 12-mers führte zur
Identifizierung des Nonapeptids
(SEQ
ID NR :4) als bester Stimulator für die Lyse. Eine halbmaximale
Lyse wurde bei Peptidkonzentrationen von 10 nMol beobachtet.
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In Experimenten, die hier nicht gezeigt
werden, die allerdings in der Serien-Nr. 08/196,630, eingereicht am
15. Februar 1994 aufgeführt
sind, ist festgestellt worden, dass das Peptid
(SEQ
ID NR :5) ebenfalls durch HLA-Cw*1601 präsentiert wird und von verschiedenen
cytolytischen T-Zellklonen, wie CTL 82/82 lysiert wird.
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Beispiel 5
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Die Identifizierung von zwei getrennten
Peptiden, die durch HLA-Cw*1601 präsentiert werden, zeigten an,
dass ein Assay zur Bestimmung der Expression von HLA-Cw*1601 in
Patienten gewünscht
ist. Ein serologisches Testen ist keine favorisierte Möglichkeit,
weil die Antikörper
gegenüber
HLA-Cw*1601 nicht verfügbar sind.
Allerdings erbrachte die Polymerase-Kettenreaktion ("PCR") eine Alternative.
Die Entwicklung eines realisierbaren geeigneten PCR-Assay für die Expression
von HLA-Cw*1601 auf der Basis eines Satzes von Primersystemen wird
nun nachfolgend dargestellt.
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Das Modell, das im Allgemeinen von
Browning et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 2842 (1993) beschrieben
wurde, wurde angewendet. Diese Referenz diskutiert die Verwendung
von Oligonukleotidprimern, deren 3'-Enden für die Kodierungssequenz für das HLA-Molekül spezifisch
sind. Mit diesem Methodenansatz wurden die Primer:
(SEQ
ID NR: 6) und
(SEQ
ID NR: 7) synthetisiert. Zum Austesten der Methode wurden
verschiedene Zellproben von Patienten verwendet. Es wurde die gesamte
RNA extrahiert unter Anwendung der gut bekannten Guanidinisothiocyanatmethode
von Davis et al., Basic Methods in Molecular Biology (Elsevier,
New York, 1986), S. 130. Für
die cDNA-Synthese wurden 2 μg
RNA mit Wasser und 4 μl
5 × reverse
Transkriptasepuffer verdünnt.
Es wurden 1 μl
jeweils 10 mMol dNTP, 2 μl
einer 20 μMol
Lösung
Oligo (dT), 20 U Rnasin, 2 μl
0,1 Mol Dithiothreit und 200 U MoMLV reverse Transkriptase in einem
20 μl Reaktionsvolumen
hinzugegeben. Die Mischung wurde für 60 Minuten bei 42°C inkubiert.
Zur Amplifizierung der cDNA wurde 1% der cDNA-Reaktion mit 5 μl 10 × thermostabilem
DNA-Polymerasepuffer, 1 μl
jeweils 10 mMol dNTP, 0,5 μl
jeweils 80 μMol
Lösung
von Primern (SEQ ID NR: 6 und 7), 1U DynaZyme und Wasser bis zu
einem Endvolumen von 50 μl
ergänzt.
Die PCR wurde 30 Zyklen lang (1 Minute bei 95°C, 1 Minute bei 62°C, 2 Minuten
bei 72°C)
durchgeführt.
Die Produkte wurden auf 1/500 verdünnt. Dann wurde eine zweite
PCR mit 1 μl
verdünntem
PCR-Produkt, das mit 5 μl
10 × thermostabilem
DNA-Polymerase-pulver, 1 μl
jeweils 10 mMol dNTP, 0,5 μMol
jeweils einer 80 μMol-Lösung der
Primer:
(SEQ
ID NR: 8) und
(SEQ
ID NR: 9) und 1U DynaZyme ergänzt war, durchgeführt. SEQ
ID NR: 8 und SEQ ID NR: 9 stellen Nukleotidsequenzen dar, die sich
intern am ersten Satz der Primer, das heißt, SEQ ID NRN: 6 und 7 befinden.
Es wird Wasser bis auf 50 μl
hinzugegeben, und es wurden 20 Zyklen PCR durchgeführt (eine
Minute 95°C;
eine Minute bei 65°C; zwei
Minuten bei 72°C).
Die PCR-Produkte wurden dann auf einem 1,5% Agarosegel in TAE-Puffer
der Größe nach
fraktioniert.
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Diese Methode wurde in zwei getrennten
Sätzen
von Experimenten angewendet. Bei dem ersten wurden Transfektanten,
die wie oben beschrieben, hergestellt und mit cytolytischen T-Zellklonen
gegenüber
entweder SEQ ID NR: 4 oder SEQ ID NR: 5, die an ein HLA-Molekül komplexiert
sind, lysiert wurden, getestet. Es wurde festgestellt, dass alle
positiven Transfektanten das HLA-Cw*1601-Molekül auf ihren Oberflächen präsentierten.
Jede Probe, die keine PCR-Produkte hervorbrachte, wurde als negativ
angesehen. In weiteren Experimenten mit den negativen Proben wurde
das oben verwendete PCR-Protokoll ein zweites Mal verwendet, allerdings
basierten die Primer auf Sequenzen, die allen HLA-C-Sequenzen gemeinsam
waren. Es wird hierzu auf Zemmour et al., J. Exp. Med. 176: 937
(1992) verwiesen. Es hat sich herausgestellt, dass die Negativproben
Zellen waren, die andere das heißt, nicht HLA-Cw*1601 HLA-C-Subtypen
exprimierten.
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Beispiel 6
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In dem zweiten Satz der Experimente
wurde die Fähigkeit
der Zellen, entweder PBL oder Tumor, Peptide über HLA-Cw*1601 zu präsentieren,
getestet. Dafür
wurden Zellen, die von Patienten entnommen wurden, in Hank's Lösung gewaschen
und bei 5 × 106 Zellen/ml resuspendiert. Sie wurden dann
fixiert, indem sie für 10
Minuten bei Raumtemperatur mit 1% Paraformaldehyd behandelt wurden.
Nach der Fixierung wurden sie zweimal in Hank's-Lösung
gewaschen und in Isocove-Medium mit hinzugefügtem 10 %igem humanen Serum resuspendiert.
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Die Zellen wurden dann in 96 V-Bodenlöchern bei
entweder 3 × 104 PBLs oder 1 × 104 Tumorzellen verteilt
und mit verschiedenen Peptidkonzentrationen versetzt. Nach zwei
Stunden Inkubation bei 37°C
wurden die Zellen zwei Mal gewaschen, bevor CTLs (1.500, 100 μl Isocove-Medium,
10 s Humanserum, 20 U/ml rekombinantes humanes IL-2) hinzugefügt worden
sind, und die TNF-Freisetzung aus WEHI-164-Zellen wurde gemessen.
Hierzu wird beispielsweise auf Traversari et al., Immunogenetics
35: 145 (1992) verwiesen, worauf hier insbesondere für Einzelheiten
des Assays Bezug genommen wird. Die Effektorzellen in dem Assay
waren von CTL 82/35.
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Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle zusammengefasst. TNF wurde nur in Gegenwart von Zielzellen,
die von Patienten stammten, die positiv auf HLA-Cw*1601 auf der
Basis des oben aufgeführten PCR-Assays,
die mit Peptid versetzt worden sind, getestet worden waren, produziert.
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Die in Tabelle 1 zusammengefassten
Experimente verwendeten Zellen, die mit Glutaraldehyd fixiert worden
waren, mit dem Peptid gepulst worden waren, und dann im Hinblick
auf die Erkennung von der cytolytischen T-Zelllinie CTL 82/35 getestet
worden waren. Wie die Tabelle zeigt, wurde TNF nur in Gegenwart
der Peptid gepulsten Zielzellen produziert, die positiv auf HLA-Cw*1601
in dem oben diskutierten PCR Assay getestet worden waren.
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Beispiel 7
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Etwa 8% der Proben (7 von 99) waren
für diesen
HLA-Typ positiv, und fünf
der Positiven wurden auf die CTL-Lyse wie oben beschrieben, getestet.
Alle lösten
Lysen aus, was in Tabelle 1 aufgeführt ist. Im Gegensatz dazu
lösten
Proben von vier Patienten, die nicht positiv auf HLA-Cw*1601 waren,
keine Lyse durch CTLs aus.
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Beispiel 8
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In einem anderen Experiment wurden
MZ2 Lymphoplastoidzellen, die mit dem Epstein Barr Virus infiziert
waren, in einem 51Cr-Freisetzungsassay verwendet. Die infizierten
Zellen, die als "MZ2-EBV" bezeichnet waren,
wurden mit 51Cr markiert und dann für 30 Minuten
in Gegenwart des MAGE-1 Peptids bei Konzentrationen im Bereich von
1 bis 5.000 nMol inkubiert. Die CTLs (entweder CTL 81/12 oder CTL
82/35) wurden bei einem Verhält nis
von Effektor/Ziel von 3 : 1 hinzugegeben. Die Chromfreisetzung wurde
nach vier Stunden gemessen.
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Die Ergebnisse sind in den 2A und 2B gezeigt, die die Lyse mit CTL 81/12
(2A) und CTL 82/35 (2B) zeigen. Die Pfeile bedeuten
den Grad der Lyse von MZ2-MEL 43(B+) und
MZ2 Lymphoplastoidzellen (B–), die ohne Peptide
inkubiert sind.
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Die oben aufgeführten Experimente lassen vermuten,
dass ein Peptid mit einem bestimmten Bindungsmotiv für die Bindung
an HLA-Cw*1601 erforderlich ist. Peptide dieser Formel, das heißt:
Xaa
Ala (Xaa)6 Leu
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(SEQ ID NR: 10) sind ein Merkmal
der Erfindung. In SEQ ID NR: 10 bezieht sich Xaa auf jede Aminosäure, mit
den folgenden Präferenzen:
Ala
oder Ser bei Position 1
Tyr oder Arg bei Position 3
Gly
oder Ala bei Position 4
Glu oder Val bei Position 5
Pro
oder Phe bei Position 6
Arg oder Leu bei Position 7
Lys
oder Ala bei Position 8
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Isolierte Peptide dieser Formel sind
beispielsweise bei der Diagnose von Krebs von Nutzen, was nun erklärt werden
wird. Es ist, wie man von den hier zitierten Referenzen weiß, bekannt,
dass Patienten cytolytische T-Zellen gegen ihre eigenen Tumore entwickeln.
Für HLA-Cw*1601
positive Patienten erkennen diese cytolytischen T-Zellen jede Zelle,
die Komplexe aus HLA-Cw*1601
und ein Peptid der Formel in SEQ ID NR: 10, insbesondere SEQ ID
NR: 4 oder SEQ ID NR: 5 präsentieren,
und reagieren damit. Die Erkennung kann über die TNF-Freisetzung durch
die CTLs, Proliferation der CTLs und/oder Freisetzung irgendeines
Mittels, das in den Zielzellen enthalten ist, beispielsweise radioaktives
Chrom (51Cr) überwacht werden. Deswegen steht
in einem Aspekt der Erfindung eine Blutprobe von einem Patienten,
die PBLs enthält,
im Kontakt mit den HLA-Cw*1601 präsentierenden Zellen. Diese
Zellen werden, z. B. durch Pulsen mit einem Peptid gemäß SEQ ID
NR: 10 in Kontakt gebracht. Dieser Peptidkomplex mit den HLA-Cw*1601-Molekülen und
jede CTL in der PBL enthaltenden Proben reagieren damit. Demzufolge
ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein diagnostischer Assay
für die
Bestimmung von tumorspezifischen CTLs, wobei festgesetzt worden
ist, dass nur Tumorzellen TRAB, die von MAGE abgeleitet sind, präsentieren.
Die einzige Ausnahme scheinen Hodenzellen zu sein, allerdings ist
es eine einfache Sache, die Möglichkeit
ohne weiteres auszuschließen,
dass die CTLs im Blut des Patienten mit Hodenzellen reagieren. Man
kann ebenfalls eine HLA-Cw*1601 positive Zelle mit einem MAGE-Gen,
z. B. MAGE-1 transfizieren, um die gewünschten Komplexe herzustellen.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung
können
die hier beschriebenen Peptide allein oder im Komplex an Trägerproteine
verwendet werden und dann als Immunogene eingesetzt werden. Diese
Immunogene können
allein oder bevorzugt mit einem pharmazeutisch annehmbaren Adjuvans
eingesetzt werden. Die Antikörper
sind auch in diagnostischen Assay dafür geeignet, zu bestimmen, ob
und wenn die speziellen Peptide auf den Zellen präsentiert
werden. Somit ist eine solche Präsentation
wieder ein Indiz für
Krebs.
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Die isolierten Nukleinsäuremoleküle der Erfindung
sind ebenfalls, wie bereits gezeigt worden, als Sonden für die Bestim mung
der Expression von HLA-Cw*1601 geeignet. Es braucht kaum gesagt
werden, dass die HLA-Typisierung wichtig ist, beispielsweise bei
der Gewebetypisierung für
die Transplantation und auf anderen Gebieten. Es ist daher nützlich,
verfügbare
Materialien, die in diesem Zusammenhang verwendet werden können, vorliegen
zu haben. Die bei der PCR-Arbeit verwendeten Primer können allein
oder in Kombination in Amplifizierungsassays, wie bei der Polymerase-Kettenreaktion,
eingesetzt werden. Sie können
ebenfalls, wenn sie markiert sind, beispielsweise radioaktiv oder
nicht-radioaktiv, als Sonden für
die Bestimmung, ob HLA-Cw*1601 exprimiert wird oder nicht, in anderen
diagnostischen Assays eingesetzt werden. Demzufolge können Kombinationen
aus zwei oder mehreren der SEQ ID NRN: 6, 7, 8 und 9 in "Eintopf"- oder Kitformen als
diagnostische Reagenzien eingesetzt worden. Eine Kitform ist ausdrücklich bevorzugt,
worin separate Portionen von SEQ ID NRN: 6 und 7 und SEQ ID NRN:
8 und 9 in einem Verpackungsmittel zur Verwendung für die Amplifizierung
oder anderen Formaten vorliegen. Die Kits können ebenfalls Polymerasen,
wie die Taq-Polymerase in spezifischen Ausführungsformen umfassen.
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Die vorangegangenen Experimente zeigen,
dass HLA-Cw*1601 ein von MAGE-1 stammendes Peptid als tumor rejektion
Antigen präsentiert,
was zur Lyse der präsentierenden
Zellen führt.
Es gibt für
diese Feststellung, wie bereits diskutiert wurde, weitere Verästelungen.
Beispielsweise ist der CTL-Klon 81/12 für CTLs, die spezifisch für den hier
gefragten Komplex ist, repräsentativ.
Die Verabreichung dieser CTLs an einen Patienten soll therapeutisch
nützlich
sein, wenn der Patient einen HLA-Cw*1601-Phänotyp auf abnormen Zellen präsentiert.
Es liegt innerhalb der Routine des Fachmanns, in vitro die notwendigen
CTLs zu entwickeln. Insbesondere wird eine Zellprobe, wie Blutzellen,
mit einer Zelle, die den Komplex präsentiert und in der Lage ist, ein
spezifisches CTL für
die Proliferation hervorzurufen, in Kontakt gebracht. Die Zielzelle
kann ein Transfektant, wie eine COS-Zelle des oben beschriebenen
Typs sein. Diese Transfektanten präsentieren den gewünschten
Komplex auf ihrer Oberfläche
und bei der Kombination mit einem CTL von Interesse stimulieren
sie seine Proliferation. Es ist herausgestellt worden, dass die
Sequenz für
HLA-Cw*1601 im Stand der Technik durch GENBANK und EMBL bekannt
ist, und die Sequenz für
MAGE-1 zusammen mit einem detaillierten Protokoll für seine
Isolierung von der PCT-Anmeldung und Van den Bruggen et al., zur
Verfügung
gestellt wird. COS-Zellen, solche, die hier verwendet werden, sind
im großen
Umfang verfügbar,
wie andere geeignete Wirtszellen auch.
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Hinsichtlich Einzelheiten der therapeutischen
Methodik, die als adoptive Übertragung
(Greenberg, J. Immunol. 136(5): 1917 (1986); Riddel et al., Science
257: 238 (7-10-92); Lynch et al., Eur. J. Immunol., 21: 1403–1410 (1991);
Kast et al., Cell 59: 603–614
(11-17-89)) bezeichnet wird, werden Zellen, die den gewünschten
Komplex präsentieren,
mit CTLs kombiniert, was zur Proliferation der CTLs, die spezifisch
dazu sind, führt.
Die proliferierten CTLs werden dann an ein Individuum mit einer
Zellenabnormität,
die durch abnorme Zellen, die den bestimmten Komplex präsentieren,
charakterisiert sind, verabreicht. Die CTLs lysieren dann die abnormen
Zellen und erreichen somit das gewünschte therapeutische Ziel.
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Die vorangegangene Therapie setzt
voraus, dass die abnormen Zellen des Patienten, den Peptidkomplex,
der von HLA-Cw*1601/MAGE-1
abgeleitet ist, präsentieren.
Dieses kann sehr einfach bestimmt werden. Beispielsweise werden
die CTLs mit den oben diskutierten Transfektanten identifiziert,
und wenn sie einmal isoliert sind, können sie mit einer Probe der
abnormen Zellen des Patienten verwendet werden, um in vitro die Lyse
zu bestimmen. Wenn eine Lyse beobachtet wird, dann die Verwendung
spezifischer CTLs in dieser Therapie den Zustand, der mit den abnormen
Zellen verbunden ist, lindern. Eine weniger eingesetzte Methodik untersucht
die abnormen Zellen auf die HLA-Phänotypisierung unter Anwendung
von Standardassays und bestimmt die Expression von MAGE-1 über die
Amplifizierung unter Anwendung von z. B. PCR.
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Die adoptive Übertragung ist nicht die einzige
Therapieform, die erfindungsgemäß verfügbar ist.
CTLs können
ebenfalls in vivo unter Anwendung einer Vielzahl von Methoden hervorgerufen
werden. Ein Methodenansatz, das heißt, die Verwendung von nicht-proliferativen
Zellen, die den Komplex exprimieren, ist oben ausgearbeitet worden.
Die in dieser Methode verwendeten Zellen können solche sein, die normalerweise
den Komplex exprimieren, wie bestrahlte Melanomzellen oder Zellen,
die mit einem oder beiden Genen, die für die Präsentation des Komplexes notwendig
sind, transfiziert sind. Chen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA
88: 110–114
(January, 1991) zeigen diese Methode, wobei die Verwendung von transfizierten
Zellen, die HPVE7-Peptide in einem therapeutischen Konzept exprimieren,
zeigt. Verschiedene Zelltypen können
verwendet werden. In ähnlicher
Weise können
Vektoren, die ein oder beide Gene von Interesse tragen, eingesetzt werden.
Virale oder bakterielle Vektoren sind insbesondere bevorzugt. In
diesen Systemen wird das Gen von Interesse beispielsweise von einem
Vaccinia Virus oder dem Bakterium BCG getragen, und die Materialien "infizieren" de facto die Wirtszellen.
Die Zellen, die entstehen, präsentieren
den Komplex von Interesse und werden von autologen CTLs erkannt,
die dann proliferieren. Ein ähnlicher
Effekt kann durch Kombination von MAGE-1 selbst mit einem Adjuvans
erreicht werden, um die Inkorporation in die HLA-Cw*1601 präsentierenden
Zellen zu erleichtern. Das Enzym wird dann verarbeitet und ergibt
dann den Peptidpartner des HLA-Moleküls.
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Die vorangegangene Diskussion betrifft "abnorme Zellen" und "Zellabnormitäten". Diese Ausdrücke werden
in ihrer breitesten Interpretation angewendet und beziehen sich
auf jede Situation, wo die in Frage kommenden Zellen mindestens
eine Eigenschaft aufweisen, die anzeigt, dass sie sich von normalen
Zellen ihres spezifischen Typs unterscheiden. Beispiele für abnorme
Eigenschaften schließen
morphologische und biochemische Änderungen
ein. Zum Beispiel umfassen Zellabnormalitäten Tumore, wie Melanom, Autoimmunerkrankungen
usw.
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Andere Aspekte der Erfindung sind
für den
Fachmann klar und deutlich und brauchen hier nicht wiederholt zu
werden.
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Die Fachausdrücke und die anderen Ausdrücke, die
vorliegend verwendet worden sind, werden als Ausdrücke für die Beschreibung
und nicht zum Zwecke der Einschränkung
darauf verwendet, und es ist überhaupt
nicht bei der Verwendung dieser Fachausdrücke und Ausdrücke beabsichtigt,
irgendwelche Äquivalente von
Merkmalen, die gezeigt und beschrieben sind, oder gar Teile davon
auszuschließen,
wobei auch zu erkennen ist, dass verschiedene Modifikationen innerhalb
des Umfangs der Erfindung möglich
sind.
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SEQUENZPROTOKOLL
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