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Diese
Erfindung betrifft neu identifizierte Polynucleotide, Polypeptide,
die durch solche Polynucleotide codiert werden, die Verwendung solcher
Polynucleotide und Polypeptide sowie die Herstellung solcher Polynucleotide
und Polypeptide. Das Polypeptid der vorliegenden Erfindung wurde
mutmaßlich
als ein menschliches antivirales Protein identifiziert und insbesondere
als ein Osteo-antivirales Protein, das hierin nachstehend gelegentlich
als „OAP" bezeichnet wird.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Hemmung der Wirkung solcher
Polypeptide.
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Der
Prozess der embryonalen Knochenbildung umfasst die Erzeugung einer
extrazellulären
Matrix, die im Verlauf der Gewebereifung mineralisiert. Diese Matrix
ist einer ständigen
Umbildung im Verlauf des Lebens eines Individuums durch die kombinierten
Wirkungen von Osteoblasten und Osteoclasten unterworfen. Es muss
ein feines Gleichgewicht zwischen der Bildung der Matrix und der
Resorption aufrechterhalten werden, da Störungen zu verschieden Knochenerkrankungen
führen
können.
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Die
extrazelluläre
Matrix des Knochens besteht aus zwei Phasen, einer organischen und
einer mineralischen Phase. Die organische Phase besteht vorwiegend
aus Fibrillen des Kollagentyps I, die mit einer Zahl von Matrixproteinen
assoziiert sind, die nicht Kollagen sind. Das Interesse an Proteinen
des Knochens, die nicht Kollagen sind, wurde stark stimuliert, seit
Urist zuerst aufzeigte, dass demineralisierte Knochenextrakte die
ektopische Knochenbildung induzieren können (Urist, M.R., Science
150:893–899
(1965)). Von den nicht kollagenösen
Proteinen des Knochens nimmt man heute an, dass sie an der Mineralisierung
sowie an der örtlichen
Regulation der Knochenzellenfunktion beteiligt sind (Heinegard,
D. und Oldberg, A., Connective Tissue and Its Heritable Disorders
(Royce, P.M. und Steinmann, B., Hrsg.), Seite 189–209, Wiley-Liss,
New York (1993) und Von der Mark, K und Goodman, S., ibid.). In
den letzten Jahren wurden eine Reihe von Proteinen des Knochens,
die nicht Kollagen sind, isoliert und charakterisiert; darunter
befinden sich Osteocalcin, Osteopontin, Osteonectin und das Knochen-Sialoprotein
(Heinegard, D. und Oldberg, A., FASEB J. 3:2042–2051 (1985)).
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Es
wurde eine clonale knochenbildende Zelllinie (MN7) aus dem Knochenmarkstroma
der erwachsenen Maus etabliert (Mathieu, E. et al., Calcif. Tissue
Int. 50:362–371
(1992)). Diese Zellen durchlaufen unter geeigneten Bedingungen die
typische Osteoblasten-Differenzierung in vitro und sind in der Lage,
eine mineralisierte extrazelluläre
Matrix zu bilden (Mathieu, E. und Merregaert, J., J. Bone Miner.
Res. 9:183–192
(1994)).
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Eine
cDNA, die ein neues sekretorisches Protein der Maus (p85) codiert,
wurde cloniert, charakterisiert und genetisch kartiert (Bhalerao,
J. et al., J. Biol. Chem. 270 (27):16385–16394 (1995)). Die Volllängen-cDNA enthält ein offenes
Leseraster von 1677 Bp, das ein Protein von 559 Aminosäuren codiert.
Der Clon enthält
ein hydrophobes Signalpeptid, das für ein sekretiertes Protein
charakteristisch ist. Die Boten-RNA mit einer Länge von 1,9 kB wird in verschiedenen
Geweben exprimiert wie z. B. der Leber, dem Herzen, der Lunge usw.,
wohingegen eine Spleiß-Variante
in dem embryonalen Knorpel in der Haut vorliegt. Dieses Gen p85,
als Ecm1 für
extrazelluläres
Matrixprotein 1 bezeichnet, kartiert auf dem Chromosom 3 der Maus
in einem Bereich, der mehrere Genorte (Loci) enthält, die
an Erkrankungen der Hautentwicklung beteiligt sind.
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Das
Polypeptid der vorliegenden Erfindung weist die größte Aminosäuresequenz-Homologie
mit einem Wachstumsfaktor, Ecm1, auf, und es wurde gezeigt, dass
es eine antivirale Wirkung besitzt.
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Gemäß eines
Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine neues reifes Polypeptid
gemäß Anspruch 10
bereit gestellt, sowie biologisch aktive und diagnostisch oder therapeutisch
nützliche
Fragmente, Analoga und Derivate gemäß Anspruch 10. Das Polypeptid
der vorliegenden Erfindung ist menschlichen Ursprungs.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden isolierte Nucleinsäuremoleküle bereit
gestellt, die ein Polypeptid der vorliegenden Erfindung codieren,
einschließlich
mRNAs, cDNAs, genomische DNAs sowie Analoga und biologisch aktive
und diagnostisch oder therapeutisch nützliche Fragmente gemäß Anspruch
1.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein isoliertes Nucleinsäuremolekül bereit
gestellt, das ein reifes Polypeptid codiert, welches durch die DNA
exprimiert wird, die in der ATCC-Hinterlegungs-Nr. 97302 enthalten
ist.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen Polypeptids gemäß den Ansprüchen 8 und 9 bereit gestellt,
und zwar durch rekombinante Verfahren, umfassend die Kultur rekombinanter
prokaryontischer und/oder eukaryontischer Wirtszellen, die eine Nucleinsäuresequenz
enthalten, welche ein Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert,
unter Bedingungen, die die Expression des Proteins und die anschließende Gewinnung
des Proteins fördern.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Verwendung solcher Polypeptide gemäß Anspruch 16 oder von Polynucleotiden,
die solche Polypeptide codieren, für therapeutische Zwecke, zum
Beispiel als ein antiviraler Faktor zur Behandlung einer Krankheit,
die durch eine Infektion mit einem Virus verursacht wird, bereit
gestellt.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Antikörper gegen
solche Polypeptide gemäß Anspruch
11 bereitgestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden OAP-Agonisten, die OAP
nachbilden und an die OAP-Rezeptoren binden, und Antagonisten gegen
solche Polypeptide gemäß den Ansprüchen 11–13, die
verwendet werden können,
um die Wirkung solcher Polypeptide zu hemmen, bereit gestellt.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden diagnostische
Testansätze zum
Nachweis von Krankheiten oder von Empfänglichkeiten für Krankheiten
bereitgestellt, die mit Mutationen in den Nucleinsäuresequenzen
gemäß den Ansprüchen 17
und 18 in Beziehung stehen, welche ein Polypeptid der vorliegenden
Erfindung codieren.
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Gemäß einem
noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Verwendung solcher Polypeptide oder von Polynucleotiden, die
solche Polypeptide codieren, gemäß Anspruch
16 für
in vitro-Zwecke, die mit der wissenschaftlichen Forschung in Beziehung
stehen, wie zum Beispiel die Synthese von DNA und die Herstellung
von DNA-Vektoren, bereit gestellt.
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Diese
und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung sollten den Fachleuten
aus den hierin angeführten
Lehren offenbar sein.
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Die
folgenden Zeichnungen erläutern
die Ausführungsformen
der Erfindung und sind nicht dazu beabsichtigt, den Rahmen der Erfindung
einzuschränken,
wie er durch die Ansprüche
umschlossen wird.
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1 ist eine Darstellung der cDNA und der
entsprechenden abgeleiteten Aminosäuresequenz des Polypeptids
der vorliegenden Erfindung. Der unterstrichene Teil zeigt eine mögliche Leader-Sequenz
an. Die Sequenzierung wurde unter der Verwendung eines automatisierten
DNA-Sequenziergeräts,
Modell 373 (Applied Biosystems, Inc.) durchgeführt.
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2 ist ein Aminosäuresequenzvergleich zwischen
dem Polypeptid der vorliegenden Erfindung (obere Zeile) und murinem
Ecm1 (untere Zeile).
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3 zeigt die strukturellen und funktionellen
Eigenschaften des OAP, die durch die angezeigten Verfahren abgeleitet
wurden, als Funktion der Aminosäuresequenz.
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4 ist
eine Darstellung, die zeigt, dass OAP Mäuse vor einer Infektion mit
EMCV schützt.
Wie in Beispiel 4 beschrieben, wurden Gruppen von je 10 acht Wochen
alten männlichen
A/J-Mäusen
Kochsalz (Scheinansatz), murines IFN-gamma, 43 μg OAP oder 84 μg OAP injiziert
und dann EMCV ausgesetzt. Die Überlebenden
in jeder Gruppe in den anschließenden
Tagen nach der Aussetzung gegenüber
EMCV sind in der Darstellung abgebildet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein isoliertes Nucleinsäuremolekül (Polynucleotid)
bereit gestellt, welches das reife Polypeptid codiert, das die abgeleitete
Aminosäuresequenz
der 1 besitzt (SEQ ID NO: 2).
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Das
Polynucleotid dieser Erfindung wurde in einer cDNA-Genbank entdeckt,
die aus einer menschlichen Tumor-Bauchspeicheldrüse abgeleitet worden war. Es
ist strukturell mit Ecm1 verwandt. Es enthält ein offenes Leseraster,
das ein Protein von 540 Aminosäureresten
codiert, von denen die ersten 19 Aminosäuren eine mögliche Leader-Sequenz darstellen,
sodass das reife Protein 521 Aminsäuren umfasst. Das Protein weist
auf Aminosäureebene
den höchsten
Grad an Homologie mit dem murinen Ecm1-Protein auf, und zwar mit
66,790 % Identität
und 78,664 % Ähnlichkeit über die
gesamte Länge
der Aminosäuresequenz.
Das Gen der vorliegenden Erfindung weist den höchsten Grad an Homologie auf
Nucleotidebene ebenfalls mit dem murinen Ecm1-Protein auf, und zwar
mit 80 % Identität
und 80 % Ähnlichkeit über die
gesamte Nucleotidsequenz. Das reife OAP-Protein besitzt ein vorhergesagtes
Molekulargewicht von 59.182,10, einen molaren Extinktionskoeffizienten
von annähernd
74.220 und einen isoelektrischen Punkt von 6,80.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden isolierte Polynucleotide
bereitgestellt, die ein reifes Polypeptid codieren, das durch die
DNA exprimiert wird, die in der ATCC-Hinterlegung Nr. 97302 enthalten
ist, die bei der American Type Culture Collection, 12301 Park Lawn
Drive, Rockville, Maryland 20852, USA, am 25. September 1995 hinterlegt
wurde. Das hinterlegte Material ist ein Plasmid, das die Volllängen-OAP-cDNA
enthält,
die in den Bluescript SK(-)-Vektor
(Stratagene, La Jolla, CA) inseriert ist.
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Die
Hinterlegung erfolgte unter den Bedingungen des Budapester Vertrags über die
Internationale Anerkennung der Hinterlegung von Mikroorganismen
für Zwecke
des Patentverfahrens. Der Stamm wird unwiderruflich und ohne Einschränkung oder
Bedingung für
die Öffentlichkeit
nach Erteilung des Patents freigegeben. Diese Hinterlegungen werden
nur aus Gründen
der Zweckmäßigkeit
den Fachleuten bereitgestellt und stellen kein Eingeständnis dar,
dass eine Hinterlegung nach 35 U.S.C. §112 erforderlich wäre. Die
Sequenz der Polynucleotide, die in den hinterlegten Materialien
enthalten ist, sowie die Aminosäuresequenzen
der durch sie codierten Polypeptide stellen eine Kontrolle im Falle
irgendeines Konflikts mit irgendeiner Beschreibung der Sequenzen
hierin dar. Es kann eine Lizenz erforderlich sein, um die hinterlegten
Materialien herzustellen, zu verwenden oder zu verkaufen, und hiermit
wird eine solche Lizenz nicht gewährt. Ein Bezug auf „Polynucleotide" in dieser Beschreibung
umfasst die DNA der Hinterlegung, auf die vorstehend Bezug genommen wurde.
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Das
Polynucleotid der vorliegenden Erfindung kann in Form von RNA oder
in Form von DNA vorliegen, wobei die DNA cDNA, genomische DNA und
synthetische DNA umfasst. Die DNA kann doppelsträngig oder einzelsträngig sein
und, wenn sie einzelsträngig
ist, kann es sich um den codierenden Strang oder um den nicht codierenden
Strang (Antisense-Strang) handeln. Die codierende Sequenz, die das
reife Polypeptid codiert, kann mit der codierenden Sequenz, die
in 1 (SEQ ID NO: 1) gezeigt wird,
identisch sein, oder es kann eine unterschiedliche codierende Sequenz
sein, wobei diese codierende Sequenz als Folge der Redundanz oder
der Degeneriertheit des genetischen Codes das gleiche reife Polypeptid
wie die DNA in 1 (SEQ ID NO: 1) codiert.
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Das
Polynucleotid, das das reife Polypeptid der 1 (SEQ
ID NO: 2) codiert, umfasst die codierende Sequenz des reifen Polypeptids;
die codierende Sequenz des reifen Polypeptids und eine zusätzliche
codierende Sequenz wie z. B. eine Leader- oder eine sekretorische
Sequenz oder eine Proprotein-Sequenz; die codierende Sequenz des
reifen Polypeptids (und gegebenenfalls eine zusätzliche codierende Sequenz)
und nicht codierende Sequenzen wie z. B. Introns oder nicht codierende
Sequenzen, die sich 5' und/oder
3' der codierenden
Sequenz des reifen Polypeptids befinden.
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Daher
umfasst der Begriff „Polynucleotid,
das ein Polypeptid codiert," ein
Polynucleotid, das nur die codierende Sequenz des Polypeptids umfasst,
sowie ein Polynucleotid, das zusätzliche
codierende und/oder nicht codierende Sequenzen enthält.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Varianten der hierin vorstehend
beschriebenen Polynucleotide, die Fragmente, Analoga und Derivate
des Polypeptids codieren, das die abgeleitete Aminosäuresequenz
der 1 (SEQ ID NO: 2) besitzt, gemäß Anspruch
1. Die Variante des Polynucleotids kann eine natürlich vorkommende allelische
Variante des Polynucleotids sein oder eine nicht natürlich vorkommende
Variante des Polynucleotids.
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Daher
umfasst die vorliegende Erfindung Polynucleotide, die das gleiche
reife Polypeptid codieren, wie es in 1 (SEQ
ID NO: 2) gezeigt wird, sowie gemäß Anspruch 1 Varianten solcher
Polynucleotide, wobei die Varianten ein Fragment, ein Derivat oder
ein Analog des Polypeptids der 1 (SEQ
ID NO: 2) codieren. Solche Nucleotidvarianten umfassen Deletionsvarianten,
Austauschvarianten und Additions- oder Insertionsvarianten.
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Wie
hierin vorstehend angezeigt, kann das Polynucleotid gemäß Anspruch
1 eine codierende Sequenz besitzen, die eine natürlich vorkommende allelische
Variante der codierenden Sequenz darstellt, die in 1 (SEQ
ID NO: 1) gezeigt wird. Wie im Fachgebiet bekannt ist, ist eine
allelische Variante eine alternative Form einer Polynucleotidsequenz,
die einen Austausch, eine Deletion oder eine Hinzufügung eines
oder mehrerer Nucleotide enthalten kann, welcher die Funktion des
codierten Polypeptids nicht wesentlich verändert.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ebenfalls Polynucleotide gemäß Anspruch
1, in denen die codierende Sequenz des reifen Polypeptids im gleichen
Leseraster mit einer Polynucleotidsequenz fusioniert sein kann,
die bei der Expression und der Sekretion eines Polypeptids (in bzw.)
aus einer Wirtszelle hilft, wie zum Beispiel eine Leader-Sequenz,
die als eine sekretorische Sequenz zur Kontrolle des Transports
eines Polypeptids aus der Zelle fungiert. Das Polypeptid, das eine
Leader-Sequenz besitzt, ist ein Präprotein, und es kann die Leader-Sequenz
besitzen, die durch die Wirtszelle abgespalten wird, um die reife
Form des Polypeptids zu bilden. Die Polynucleotide können auch
ein Proprotein codieren, wobei es sich um das reife Protein plus zusätzliche
5' gelegene Aminosäurereste
handelt. Ein reifes Protein, das eine Prosequenz besitzt, ist ein
Proprotein und stellt eine inaktive Form des Proteins dar. Nachdem
die Prosequenz abgespalten wurde, verbleibt ein aktives reifes Protein.
Somit kann zum Beispiel das Polynucleotid der vorliegenden Erfindung
ein reifes Protein codieren oder ein Protein codieren, das eine
Prosequenz besitzt, oder ein Protein codieren, das sowohl eine Prosequenz
als auch eine Präsequenz
(Leader-Sequenz) besitzt.
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Die
Polynucleotide gemäß Anspruch
1 können
auch die codierende Sequenz enthalten, die im Leseraster mit einer
Markierungssequenz fusioniert ist, welche die Reinigung des Polypeptids
der vorliegenden Erfindung erlaubt. Die Markierungs-Sequenz kann eine
Hexa-Histidin-Markierungssequenz sein, die durch den Vektor pQE-9
bereit gestellt wird, um die Reinigung des reifen Polypeptids, das
mit der Markierungssequenz fusioniert ist, zu erlauben, im Falle
eines bakteriellen Wirts, oder zum Beispiel kann die Markierungssequenz eine
Hämagglutinin
(HA)- Markierungssequenz
sein, wenn ein Säugerwirt
wie z. B. COS-7-Zellen verwendet wird. Die HA-Markierungssequenz
entspricht einem Epitop, das aus dem Influenza-Hämagglutinin-Protein stammt
(Wilson, I. et al., Cell 37:767 (1984)).
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Der
Begriff „Gen" bedeutet das Segment
einer DNA, die an der Herstellung einer Polypeptidkette beteiligt
ist; er umfasst Regionen, die der codierenden Region voran stehen
und folgen (Leader und Trailer), sowie intervenierende Sequenzen
(Introns) zwischen individuellen codierenden Segmenten (Exons).
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Fragmente
des Volllängen-Gens
der vorliegenden Erfindung können
als Hybridisierungssonden bei einer cDNA-Genbank verwendet werden,
um die Volllängen-cDNA
zu isolieren und um andere cDNAs zu isolieren, die eine hohe Sequenzähnlichkeit
mit dem Gen oder eine ähnliche
biologische Aktivität
aufweisen. Sonden dieses Typs enthalten bevorzugt mindestens 30
Basenpaare und können
zum Beispiel 50 oder mehr Basen enthalten. Die Sonde kann auch verwendet
werden, um einen cDNA-Clon zu identifizieren, der einem Volllängen-Transkript
entspricht, und um einen genomischen Clon oder Clone zu identifizieren,
die das vollständige
Gen enthalten, einschließlich
regulatorischer und Promotor-Regionen sowie Exons und Introns. Ein
Beispiel für
eine Durchmusterung umfasst die Isolierung der codierenden Region
des Gens unter Verwendung der bekannten DNA-Sequenz zur Synthese einer Oligonucleotid-Sonde.
Markierte Oligonucleotide, die eine Sequenz besitzen, die zu der
des Gens der vorliegenden Erfindung komplementär ist, werden verwendet, um
eine Genbank menschlicher cDNA, genomischer DNA oder mRNA zu durchmustern,
um zu bestimmen, mit welchen Mitgliedern der Genbank die Sonde hybridisiert.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Polynucleotide, die mit
den hierin vorstehend beschriebenen Sequenzen hybridisieren, wenn
mindestens 85 %, bevorzugt mindestens 90 % und noch bevorzugter
mindestens 95 % Identität
zwischen den Sequenzen besteht. Die vorliegende Erfindung betrifft
insbesondere Polynucleotide, die unter stringenten Bedingungen mit
den hierin vorstehend beschriebenen Polynucleotiden hybridisieren.
Wie er hierin verwendet wird, bedeutet der Begriff „stringente
Bedingungen", dass
die Hybridisierung nur stattfinden wird, wenn mindestens 95 % und
bevorzugt mindestens 97 % Identität zwischen den Sequenzen besteht.
Die Polynucleotide, die mit den hierin vorstehend beschriebenen Polynucleotiden
hybridisieren, codieren in einer bevorzugten Ausführungsform
Polypeptide, die entweder im Wesentlichen die gleiche biologische
Funktion oder die gleiche Aktivität wie das reife Polypeptid
beibehalten haben, das durch die cDNAs der 1 (SEQ
ID NO: 1) codiert wird.
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Daher
zielt die vorliegende Erfindung auf Polynucleotide, die mindestens
85 % Identität,
bevorzugt mindestens 90 % Identität und noch bevorzugter mindestens
95 % Identität
mit einem Polynucleotid aufweisen, welches das Polypeptid der SEQ
ID NO: 2 codiert, und Polynucleotide, die dazu komplementär sind.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Polypeptid, das die
abgeleitete Aminosäuresequenz der 1 (SEQ ID NO: 2) besitzt, sowie Fragmente,
Analoga und Derivate eines solchen Polypeptids gemäß Anspruch
1.
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Die
Begriffe „Fragment", „Derivat" und „Analog" bedeuten, wenn sie
sich auf das Polypeptid der 1 (SEQ
ID NO: 2) beziehen, ein Polypeptid, das im Wesentlichen die gleiche
biologische Funktion oder die gleiche Aktivität wie ein solches Polypeptid
beibehalten hat. Daher umfasst ein Analog ein Proprotein, das durch die
Abspaltung des Proproteinanteils aktiviert werden kann, um eine
aktives reifes Polypeptid herzustellen.
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Das
Polypeptid der vorliegenden Erfindung kann ein rekombinantes Polypeptid
sein, ein natürliches Polypeptid
oder ein synthetisches Polypeptid, bevorzugt handelt es sich um
ein rekombinantes Polypeptid.
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Das
Fragment, Derivat oder Analog des Polypeptids der 1 (SEQ
ID NO: 2) kann (i) eines sein, in dem einer oder mehrere der Aminosäurereste
durch einen konservierten oder einen nicht konservierten Aminosäurerest
(bevorzugt einen konservierten Aminosäurerest) ausgetauscht worden
ist, und ein solcher ausgetauschter Aminosäurerest kann oder kann nicht
durch den genetischen Code codiert sein, oder (ii) eines sein, in
dem einer oder mehrere der Aminsäurereste
eine Substituentengruppe umfasst, oder (iii) eines sein, in dem das
reife Polypeptid mit einer anderen Verbindung fusioniert ist, wie
z. B. einer Verbindung, um die Halbwertszeit des Polypeptids zu
erhöhen
(zum Beispiel Polyethylenglycol), oder (iv) eines sein, in dem zusätzliche
Aminosäuren
mit dem reifen Polypeptid fusioniert sind, wie z. B. eine Leader-
oder eine sekretorische Sequenz oder eine Sequenz, die zur Reinigung
des reifen Polypeptids verwendet wird, oder eine Proprotein-Sequenz. Solche
Fragmente, Derivate und Analoga gelten aus den hierin angeführten Lehren
als im Rahmen der Kenntnisse der Fachleute befindlich.
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In
diesem Aspekt der Erfindung werden ebenfalls Fragmente bevorzugt,
die durch strukturelle oder funktionelle Attribute des OAP charakterisiert
sind. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung in dieser Hinsicht umfassen Fragmente, die Alpha-Helix-
und Alpha-Helix-bildende Regionen („Alpha-Regionen"), Beta-Faltblatt-
und Beta-Faltblatt-bildende Regionen („Beta-Regionen"), Schleifen- und Schleifen-bildende
Regionen („Schleifen-Regionen"), Knäuel- oder
Knäuel-bildende Regionen
(„Knäuel-Regionen"), hydrophile Regionen,
hydrophobe Regionen, alpha-amphipathische Regionen, beta-amphipathische
Regionen, flexible Regionen, Oberflächen-bildende Regionen und
Regionen mit einem hohen Antigenindex des OAP enthalten.
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Bestimmte
bevorzugte Regionen in dieser Hinsicht sind in 3 angeführt und
umfassen Regionen der vorstehend erwähnten Typen, die durch die
Analyse der in 1 angeführten Aminosäuresequenz
identifiziert wurden, sind aber nicht auf diese beschränkt. Wie
in 3 angeführt, umfassen solche bevorzugten
Regionen Alpha-Regionen, Beta-Regionen, Schleifen-Regionen und Knäuel-Regionen
nach Garnier-Robson, Alpha-Regionen, Beta-Regionen und Schleifen-Regionen
nach Chou-Fasman, hydrophile Regionen und hydrophile Regionen nach
Kyte-Doolittle, alpha- und beta-amphipathische Regionen nach Eisenberg,
flexible Regionen nach Karplus-Schulz, Oberflächen-bildende Regionen nach
Emini und Regionen mit einem hohem Antigenindex nach Jameson-Wolf.
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Die
Polypeptide und die Polynucleotide der vorliegenden Erfindung werden
bevorzugt in einer isolierten Form bereit gestellt und sind bevorzugt
bis zur Homogenität
gereinigt.
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Der
Begriff „isoliert" bedeutet, dass das
Material aus seiner ursprünglichen
Umgebung entfernt wurde (z. B. der natürlichen Umgebung, wenn es natürlich vorkommt).
Zum Beispiel ist ein natürlich
vorkommendes Polynucleotid oder Polypeptid, das in einem lebenden
Tier vorliegt, nicht isoliert, aber das gleiche Polynucleotid oder
Polypeptid, das von einigen oder allen der zugleich vorliegenden
Materialien in dem natürlichen
System getrennt wurde, ist isoliert. Solche Polynucleotide können Teil
eines Vektors sein, und/oder solche Polynucleotide oder Polypeptide
können
Teil einer Zusammensetzung sein, und sie gelten immer noch als isoliert, insofern,
als dass ein solcher Vektor oder eine solche Zusammensetzung nicht
Teil ihrer natürlichen
Umgebung ist.
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung umfassen das Polypeptid der
SEQ ID NO: 2 (insbesondere das reife Polypeptid) sowie Polypeptide,
die mindestens 80 % Ähnlichkeit
(bevorzugt mindestens 80 % Identität) mit dem Polypeptid der SEQ
ID NO. 2 aufweisen, und noch bevorzugter mindestens 90 % Ähnlichkeit (noch
bevorzugter mindestens 90 % Identität) mit dem Polypeptid der SEQ
ID NO. 2 aufweisen und noch stärker
bevorzugt mindestens 95 % Ähnlichkeit
(noch stärker
bevorzugt mindestens 95 % Identität) mit dem Polypeptid der SEQ
ID NO. 2 aufweisen, und umfassen auch Teile solcher Polypeptide,
wobei ein solcher Teil des Polypeptids im Allgemeinen mindestens
30 Aminosäuren
und noch bevorzugter mindestens 50 Aminosäuren enthält.
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Wie
im Fachgebiet bekannt ist, wird die „Ähnlichkeit" zwischen zwei Polypeptiden durch einen
Vergleich der Aminosäuresequenz
und ihrer konservierten Aminosäureaustausche
eines Polypeptids mit der Sequenz eines zweiten Polypeptids bestimmt.
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Fragmente
oder Teile der Polypeptide der vorliegenden Erfindung können zur
Herstellung des entsprechenden Volllängen-Polypeptids durch Peptidsynthese
verwendet werden; daher können
die Fragmente als Zwischenstufen zur Herstellung der Volllängen-Polypeptide
verwendet werden. Fragmente oder Teile der Polynucleotide der vorliegenden
Erfindung können
verwendet werden, um Volllängen-Polynucleotide
der vorliegenden Erfindung zu synthetisieren.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft auch Vektoren gemäß Anspruch 5, die Polynucleotide
der vorliegenden Erfindung umfassen, sowie Wirtszellen, die mit
Vektoren der Erfindung genetisch verändert worden sind, und die
Herstellung der Polypeptide der Erfindung durch rekombinante Verfahren.
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Wirtszellen
gemäß Anspruch
7 werden mit den Vektoren dieser Erfindung gentechnisch verändert (transduziert
oder transformiert oder transfiziert), wobei es sich zum Beispiel
um einen Clonierungsvektor oder um einen Expressionsvektor handeln
kann. Der Vektor kann zum Beispiel in Form eines Plasmids, eines
Viruspartikels, eines Phagen usw. vorliegen. Die veränderten
Wirtszellen können
in herkömmlichen
Nährmedien kultiviert
werden, die in geeigneter Weise zur Aktivierung von Promotoren,
zur Selektion von Transformanten oder zur Amplifikation der Gene
der vorliegenden Erfindung modifiziert wurden. Die Kulturbedingungen
wie z. B. die Temperatur, der pH-Wert und ähnliches sind diejenigen, die
zuvor bei der zur Expression ausgewählten Wirtszelle verwendet
wurden, und sie werden den Fachleuten bekannt sein.
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Die
Polynucleotide der vorliegenden Erfindung können zur Herstellung von Polypeptiden
durch rekombinante Verfahren verwendet werden. Daher kann zum Beispiel
das Polynucleotid in irgendeinen aus einer Vielzahl von Expressionsvektoren
zur Expression eines Polypeptids eingebaut werden. Solche Vektoren
umfassen chromosomale, nicht chromosomale und synthetische DNA-Sequenzen, wie z.
B. Derivate von SV40; bakterielle Plasmide; Phagen-DNA; Baculoviren;
Hefe-Plasmide; Vektoren, die aus Kombinationen von Plasmid- und
Phagen-DNA stammen; virale DNA wie z. B. von Vaccinia, Adenovirus,
Geflügelpest
und Pseudorabies. Es kann jedoch jeder andere Vektor verwendet werden,
so lange er in dem Wirt replikations- und überlebensfähig ist.
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Die
geeignete DNA-Sequenz kann in den Vektor über eine Vielzahl von Verfahren
eingebaut werden. Im Allgemeinen wird die DNA in (eine) geeignete
Restriktionsendonuclease-Schnittstelle(n) durch Verfahren eingebaut,
die im Fachgebiet bekannt sind. Solche Verfahren und andere gelten
als im Rahmen der Kenntnisse der Fachleute befindlich.
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Die
DNA-Sequenz in dem Expressionsvektor ist funktionell mit (einer)
geeigneten Expressions-Kontrollsequenz(en) (Promotor) verknüpft, um
die mRNA-Synthese
zu steuern. Als repräsentative
Beispiele für solche
Promotoren können
erwähnt
werden: LTR oder der SV40-Promotor, der lac- oder der trp-Promotor
aus E. coli, der PL-Promotor des Phagen
Lambda und andere Promotoren, von denen bekannt ist, dass sie die
Expression von Genen in prokaryontischen oder in eukaryontischen
Zellen oder ihrer Viren steuern. Der Expressionsvektor enthält auch
eine Ribosomen-Bindestelle zur Initiation der Translation und einen
Transkriptions-Terminator.
Der Vektor kann ebenfalls geeignete Sequenzen zur Amplifikation
der Expression umfassen.
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Darüber hinaus
enthalten die Expressionsvektoren bevorzugt ein oder mehrere selektierbare
Markergene, um ein phänotypisches
Merkmal zur Selektion der transformierten Wirtszellen bereitzustellen,
wie z. B. die Dihydrofolat-Reduktase oder die Neomycin-Resistenz
für die
eukaryontische Zellkultur oder wie z. B. die Tetracyclin- oder die
Ampicillin-Resistenz für
E. coli.
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Der
Vektor, der die geeignete DNA-Sequenz enthält, wie sie hierin vorstehend
beschrieben wurde, sowie ein geeigneter Promotor oder eine Kontrollsequenz
können
dazu verwendet werden, einen geeigneten Wirt zu transformieren,
um dem Wirt zu erlauben, das Protein zu exprimieren.
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Als
repräsentative
Beispiele geeigneter Wirte können
genannt werden: Bakterienzellen wie z. B. E. coli, Streptomyces,
Salmonella typhimurium; Pilzzellen wie z. B. Hefe; Insektenzellen
wie z. B. Drosophila S2 und Spodoptera Sf9; Tierzellen wie z. B.
CHO, COS oder Bowes-Melanom; Pflanzenzellen usw. Die Selektion eines
geeigneten Wirts gilt aus den hierin angeführten Lehren als im Rahmen
der Kenntnisse der Fachleute befindlich.
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Noch
spezifischer umfasst die vorliegende Erfindung ebenfalls rekombinante
Konstrukte, die eine oder mehrere der Sequenzen enthalten, die vorstehend
ausführlich
beschrieben wurden. Die Konstrukte umfassen einen Vektor wie z.
B. ein Plasmid oder einen viralen Vektor, in den eine Sequenz der
Erfindung in Vorwärts- oder in reverser
Orientierung inseriert wurde. In einem bevorzugten Aspekt dieser
Ausführungsform
umfasst das Konstrukt zusätzlich
regulatorische Sequenzen, umfassend zum Beispiel einen Promotor,
der mit der Sequenz operativ verknüpft ist. Den Fachleuten sind
große
Zahlen an geeigneten Vektoren und Promotoren bekannt, und diese
sind kommerziell erhältlich.
Die folgenden Vektoren werden als Beispiele angeführt: bakterielle:
pQE70, pQE60, pQE-9 (Qiagen), pBS, pD10, Phagescript, PsiX174, pBluescript
SK, pBSKS, pNH8A, pNH16a, pNH18A, pNH46A (Stratagene); pTRC99a,
pKK223-3, pKK233-3, pDR540, pRIT5 (Pharmacia); eukaryontische: pWLNEO,
pSV2CAT, pOG44, pXT1, pSG (Stratagene); pSVK3, pBPV, pMSG, pSVL
(Pharmacia). Es kann jedoch jedes andere Plasmid oder jeder andere
Vektor verwendet werden, so lange diese im Wirt replikations- und überlebensfähig sind.
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Die
Promotorregionen können
aus jedem gewünschten
Gen unter Verwendung von CAT-(Chloramphenicol-Transferase) Vektoren
oder aus anderen Vektoren mit selektierbaren Markern selektiert
werden. Zwei geeignete Vektoren sind pKK232-8 und pCM7. Besonders
benannte bakterielle Promotoren umfassen lacI, lacZ, T3, T7, gpt,
Lambda-PR, -PL und
trp. Eukaryontische Promotoren umfassen den sehr frühen CMV-Promotor,
den HSV-Thymidinkinase-Promotor, den frühen und den späten SV40-Promotor,
LTRs aus Retroviren und den Metallothionin-I-Promotor aus der Maus.
Die Auswahl des geeigneten Vektors und Promotors ist den Fachleuten
bekannt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
betrifft die vorliegenden Erfindung Wirtszellen, die die vorstehend beschriebenen
Konstrukte enthalten. Bei der Wirtszelle kann es sich um eine höhere eukaryontische
Zelle wie z. B. um eine Säugerzelle,
oder um eine niedere eukaryontische Zelle wie z. B. um eine Hefezelle
handeln, oder die Wirtszelle kann eine prokaryontische Zelle sein
wie z. B. eine Bakterienzelle. Die Einbringung des Konstrukts in
die Wirtszelle kann durch Calciumphosphat-Transfektion, durch DEAE-Dextran
vermittelte Transfektion oder durch Elektroporation erfolgen (Davis,
L., Dibner, M., Battey, I., Basic Methods in Molecular Biology,
(1986)).
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Die
Konstrukte in den Wirtszellen können
in der herkömmlichen
Weise verwendet werden, um das Genprodukt herzustellen, das durch
die rekombinante Sequenz codiert wird. Alternativ können die
Polypeptide der Erfindung durch Synthese mit den üblichen
Peptid-Synthesegeräten
hergestellt werden.
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Die
reifen Proteine können
in Säugerzellen,
Hefe-, Bakterien- oder in anderen Zellen unter der Kontrolle der
geeigneten Promotoren exprimiert werden. Es können ebenfalls zellfreie Translationssysteme
verwendet werden, um solche Proteine unter Verwendung der RNAs herzustellen,
die aus den DNA-Konstrukten der vorliegenden Erfindung abgeleitet
wurden. Geeignete Clonierungs- und Expressionsvektoren zur Verwendung
bei prokaryontischen und eukaryontischen Wirten werden durch Sambrook
et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Zweite Ausgabe,
Cold Spring Harbor, N.Y. (1989) beschrieben, dessen Offenlegung
hierin durch die Bezugnahme eingeschlossen ist.
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Die
Transkription der DNA, die die Polypeptide der vorliegenden Erfindung
codiert, durch höhere
Eukaryonten wird durch die Insertion einer Enhancer-Sequenz in den
Vektor gesteigert. Enhancer sind in cis wirkende DNA-Elemente von
gewöhnlich
etwa 10 bis 300 Bp Länge,
die auf einen Promotor wirken, um seine Transkription zu steigern.
Beispiele umfassen den SV40-Enhancer auf der späten Seite des Replikationsursprungs
von den Bp 100 bis 270, den Enhancer des frühen Promotors des Cytomegalievirus,
den Polyoma-Enhancer auf der späten
Seite des Replikationsursprungs und Adenovirus-Enhancer.
-
Im
Allgemeinen werden die rekombinanten Expressionsvektoren Replikationsursprünge und
selektierbare Marker enthalten, die die Transformation in der Wirtszelle
erlauben, wie z. B. das Ampicillin-Resistenzgen aus E. coli und
das TRP1-Gen aus S. cerevisiae, und einen Promotor, der von einem
stark exprimierten Gen stammt, um die Transkription der stromabwärts gelegenen
Struktursequenz zu steuern. Solche Promotoren können aus Operons abgeleitet
werden, die unter anderem glycolytische Enzyme wie z. B. die 3-Phosphoglycerat-Kinase
(PGK), den α-Faktor,
die saure Phosphatase oder Hitzeschockproteine codieren. Die heterologe Struktursequenz
wird in der geeigneten Phase mit Translations-Initiations- und -Terminations-Sequenzen
und bevorzugt mit einer Leadersequenz zusammengefügt, die
in der Lage ist, die Sekretion des translatierten Proteins in den
periplasmatischen Raum oder in das extrazelluläre Medium zu steuern. Die heterologe
Sequenz kann gegebenenfalls ein Fusionsprotein codieren, einschließlich eines
N-terminalen Identifizierungs-Peptids, das die gewünschten
Eigenschaften verleiht, wie z. B. die Stabilisierung oder die vereinfachte
Reinigung des exprimierten rekombinanten Produkts.
-
Geeignete
Expressionsvektoren zur Verwendung in Bakterien werden durch den
Einbau einer Struktur-DNA-Sequenz, die ein gewünschtes Protein codiert, zusammen
mit geeigneten Translations-Initiations- und Terminations-Signalen
in funktionsfähigem
Leseraster zu einem funktionellen Promotor konstruiert. Der Vektor
umfasst einen oder mehrere phänotypisch
selektierbare Marker und einen Replikationsursprung, um den Erhalt
des Vektors zu sichern und, wenn gewünscht, die Amplifikation innerhalb
des Wirts bereitzustellen. Geeignete prokaryontische Wirte zur Transformation
umfassen E. coli, Bacillus subtilis, Salmonella typhimurium und
verschiedene Arten aus den Gattungen Pseudomonas, Streptomyces und
Straphylococcus, obwohl je nach Wahl auch andere verwendet werden
können.
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Als
repräsentatives,
aber nicht einschränkendes
Beispiel können
geeignete Expressionsvektoren zur Verwendung in Bakterien einen
selektierbaren Marker und einen bakteriellen Replikationsursprung
enthalten, die aus kommerziell erhältlichen Plasmiden stammen,
welche genetische Elemente des wohlbekannten Clonierungsvektors
pBR322 (ATCC 37017) umfassen. Solche kommerziellen Vektoren umfassen
zum Beispiel pKK223-3 (Pharmacia Fine Chemicals, Uppsala, Schweden)
und GEM1 (Promega Biotec, Madison, WI, USA). Diese Abschnitte aus
dem pBR322-„Rückgrat" werden mit einem
geeigneten Promotor und der Struktursequenz, die exprimiert werden
soll, kombiniert.
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Nach
der Transformation eines geeigneten Wirtsstammes und der Anzucht
des Wirtsstammes bis zu einer geeigneten Zelldichte wird der ausgewählte Promotor
durch geeignete Mittel (z. B. Temperaturerhöhung oder chemische Induktion)
induziert, und die Zellen werden für einen weiteren Zeitraum kultiviert.
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Die
Zellen werden typischerweise durch Zentrifugation geerntet, durch
physikalische oder durch chemische Mittel aufgebrochen, und der
so erhaltene Rohextrakt wird für
die weitere Reinigung zurück
behalten.
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Mikrobenzellen,
die zur Expression von Proteinen verwendet werden, können durch
jedes beliebige Verfahren aufgebrochen werden, einschließlich Einfrier-Auftau-Zyklen, Behandlung
mit Ultraschall, mechanisches Aufbrechen oder Verwendung von Zellen
lysierenden Mitteln; solche Verfahren sind den Fachleuten wohlbekannt.
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Es
können
ebenfalls verschiedene Säuger-Zellkultur-Systeme
verwendet werden, um das rekombinante Protein zu exprimieren. Beispiele
für Säuger-Expressionssysteme
umfassen die COS-7-Linie der Affennieren-Fibroblasten, die durch
Gluzman, Cell 23:175 (1981) beschrieben wurde, und andere Zelllinien,
die in der Lage sind, einen kompatiblen Vektor zu exprimieren, wie
z. B. die C127-, 3T3-, CHO-, HeLa- und die BHK-Zelllinien. Säuger-Expressionsvektoren
umfassen einen Replikationsursprung, einen geeigneten Promotor und
Enhancer und ebenso alle notwendigen Ribosomen-Bindestellen, Polyadenylierungsstellen, Spleiß-Donor-
und -Akzeptorstellen, Transkriptions-Terminations-Sequenzen und
flankierende, nicht transkribierte 5'-Sequenzen. DNA-Sequenzen, die aus den
SV40-Spleiß-
und Polyadenylierungsstellen stammen, können dazu verwendet werden,
die erforderlichen, nicht transkribierten genetischen Elemente bereitzustellen.
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Das
Polypeptid kann aus rekombinanten Zellkulturen gewonnen und gereinigt
werden, und zwar durch Verfahren, umfassend Ammoniumsulfat- oder
Ethanolfällung,
Säureextraktion,
Anionen- oder Kationen-Austauschchromatographie, Phosphocellulose-Chromatographie,
hydrophobe Wechselwirkungs-Chromatographie,
Affinitäts-Chromatographie,
Hydroxylapatit-Chromatographie und Lectin-Chromatographie. Wenn
nötig, können Schritte
zur Protein-Rückfaltung
durchgeführt
werden, um die Konfiguration des reifen Proteins zu vervollständigen.
Abschließend
kann die Hochleistungsflüssigchromatographie
(HPLC) für
die letzten Reinigungsschritte angewendet werden.
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Bei
den Polypeptiden der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein
natürliches
gereinigtes Produkt handeln oder um ein Produkt eines chemischen
Syntheseverfahrens, oder sie können
durch rekombinante Verfahren aus einem prokaryontischen oder einem
eukaryontischen Wirt (zum Beispiel durch Bakterien-, Hefe-, höhere Pflanzen-,
Insekten- und Säugerzellen
in Kultur) hergestellt werden. In Abhängigkeit von dem bei einem
rekombinanten Herstellungsverfahren verwendeten Wirt können die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung glycosyliert oder nicht glycosyliert
vorliegen. Die Polypeptide der Erfindung können auch einen Initiations-Methionin-Aminosäurerest
enthalten.
-
OAP
kann als antivirales Mittel verwendet werden. Noch spezifischer
kann OAP dazu verwendet werden, nekrotisierende Pankreatitis und
Parotitis zu behandeln, die durch einige Mitglieder der Picorna-Virenfamilie
verursacht werden. Wie man in Beispiel 4 und in 4 sieht,
besitzt OAP eine antivirale Wirkung.
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Die
Polynucleotide und die Polypeptide der vorliegenden Erfindung können auch
als Reagenzien und Materialien zur Forschung für die Entdeckung von Behandlungsmöglichkeiten
und als Diagnostika für
menschliche Krankheiten verwendet werden.
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Ein
anderer potentieller Antagonist gemäß Anspruch 13 ist ein Antisense-Konstrukt, das unter
Verwendung der Antisense-Technologie hergestellt wurde. Die Antisense-Technologie
kann verwendet werden, um die Genexpression durch Bildung einer
Dreifach-Helix oder von Antisense-DNA oder -RNA zu kontrollieren; beide
Verfahren basieren auf der Bindung eines Polynucleotids an die DNA
oder an die RNA. Zum Beispiel wird der codierende 5'-Anteil der Polynucleotidsequenz,
der das reife Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert, verwendet,
um ein Antisense-RNA-Oligonucleotid von etwa 10 bis 40 Basenpaaren
Länge zu
entwerten. Ein DNA-Oligonucleotid wird so entworfen, dass es mit
einer Region des Gens komplementär
ist, die an der Transkription beteiligt ist (Dreifach-Helix – vergleiche
mit Lee et al., Nucl. Acids Res. 6:3073 (1979); Cooney et al., Science
241:456 (1988) und Dervan et al., Science 251:1360 (1991)), wodurch
die Transkription und die Produktion des OAP verhindert wird. Das
Antisense-RNA-Oligonucleotid hybridisiert mit der mRNA in vivo und
blockiert die Translation des mRNA-Moleküls in das OAP-Polypeptid (Antisense-Okano,
J., Neurochem. 56:560 (1991); Oligodeoxynucleotides as Antisense
Inhibitors of Gene Expression, CRC Press, Boca Raton, FL (1988)).
Die vorstehend beschriebenen Oligonucleotide können auch in die Zellen eingebracht
werden, so dass die Antisense-RNA oder -DNA in vivo exprimiert werden
kann, um die Produktion von OAP zu hemmen.
-
Die
Antagonisten können
in einer Zusammensetzung mit einem pharmazeutisch verträglichen
Träger gemäß Anspruch
14 angewendet werden, z. B. wie hierin nachstehend beschrieben wird.
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Die
Polypeptide der vorliegenden Erfindung und die Agonisten und Antagonisten
können
in Kombination mit einem geeigneten pharmazeutischen Träger angewendet
werden. Solche Zusammensetzungen umfassen eine therapeutisch wirksame
Menge des Polypeptids, des Agonisten oder des Antagonisten und einen pharmazeutisch
verträglichen
Träger
oder Excipienten. Solche Träger
umfassen Kochsalzlösung,
gepufferte Kochsalzlösung,
Dextrose, Wasser, Glycerin, Ethanol und Kombinationen davon, sind
aber nicht auf diese beschränkt.
Die Formulierung sollte dem Weg der Verabreichung angemessen sein.
-
Die
Erfindung stellt auch eine pharmazeutische Packung oder ein Kit
bereit, die/der einen oder mehrere Behälter umfasst, welche mit einem
oder mit mehreren Bestandteilen der Arzneimittel der Erfindung gefüllt sind.
Mit (einem) solchen Behälter(n)
kann ein Informationsblatt verbunden sein, und zwar in der Form,
wie sie durch eine Regierungsbehörde
vorgeschrieben wird, die die Herstellung, die Verwendung oder den
Verkauf von Arzneimitteln oder biologischen Produkten reguliert,
wobei das Informationsblatt die Bewilligung der Behörde zur
Herstellung, Verwendung oder zum Verkauf für die Verabreichung an Menschen
widerspiegelt. Darüber
hinaus können
die Polypeptide der vorliegenden Erfindung oder die Agonisten oder
die Antagonisten in Verbindung mit anderen therapeutischen Verbindungen
angewendet werden.
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Die
Arzneimittel können
in zweckmäßiger Weise
verabreicht werden, wie z. B. auf oralen, örtlichen, parenteralen, intravenösen, intraperitonealen,
intramuskulären,
subcutanen, intranasalen oder intradermalen Wegen. Die Arzneimittel
werden in einer Menge verabreicht, die zur Behandlung und/oder zur
Vorbeugung der spezifischen Indikation wirksam ist. Im Allgemeinen
werden sie in einer Menge von mindestens etwa 10 μg/kg Körpergewicht
verabreicht, und in den meisten Fällen werden sie in einer Menge
verabreicht, die etwa 8 mg/kg Körpergewicht
pro Tag nicht überschreitet.
In den meisten Fällen
reicht die Dosierung von etwa 10 μg/kg
bis zu etwa 1 mg/kg Körpergewicht
täglich,
und zwar unter Berücksichtigung
des Weges der Verabreichung, der Symptome usw.
-
Die
OAP-Polypeptide und die Agonisten und die Antagonisten, bei denen
es sich um Polypeptide handelt, können gemäß den Ansprüchen 15–18 ebenfalls durch die Expression
solcher Polypeptide in vivo angewendet werden, was oft als „Gentherapie" bezeichnet wird.
-
Daher
können
zum Beispiel die Zellen eines Patienten mit einem Polynucleotid
(DNA oder RNA), das ein Polypeptid codiert, ex vivo verändert werden,
wobei die veränderten
Zellen anschließend
einem Patienten bereit gestellt werden, der mit dem Polypeptid behandelt
werden soll. Solche Verfahren sind im Fachgebiet wohlbekannt und
werden aus den hierin angeführten
Lehren deutlich. Zum Beispiel können
die Zellen durch die Verwendung eines retroviralen Plasmidvektors
verändert
werden, der eine RNA enthält,
die ein Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert.
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In ähnlicher
Weise können
Zellen in vivo zur Expression eines Polypeptids in vivo verändert werden, wie
zum Beispiel durch im Fachgebiet bekannte Verfahren. Zum Beispiel
wird eine Verpackungszelle mit einem retroviralen Plasmidvektor
transduziert, der eine RNA enthält,
welche ein Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert, so dass
die Verpackungszelle nun infektiöse
Viruspartikel produziert, die das Gen von Interesse enthalten. Diese
Produzentenzellen können
einem Patienten zur Veränderung
der Zellen in vivo und zur Expression des Polypeptids in vivo verabreicht
werden. Diese und andere Verfahren zur Verabreichung eines Polypeptids
der vorliegenden Erfindung durch ein solches Verfahren sollten den
Fachleuten aus den Lehren der vorliegenden Erfindung offenbar sein.
-
Retroviren,
aus denen die retroviralen Plasmidvektoren, die hierin vorstehend
erwähnt
wurden, abgeleitet werden können,
umfassen das Moloney-Maus-Leukämie-Virus, das Milznekrose-Virus,
Retroviren wie z. B. das Rous-Sarkom-Virus, das Harvey-Sarkom-Virus,
das Geflügel-Leukose-Virus,
das Gibbonaffen-Leukämie-Virus, das menschliche
Immunschwäche-Virus,
das Adenovirus, das myeloproliferative Sarkom-Virus und den Mammakarzinomtumorvirus,
sind aber nicht auf diese beschränkt.
In einer Ausführungsform
wird der retrovirale Plasmidvektor aus dem Moloney-Maus-Leukämie-Virus
abgeleitet.
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Der
Vektor umfasst einen oder mehrere Promotoren. Geeignete Promotoren,
die verwendet werden können,
umfassen die retroviralen LTRs; den SV40-Promotor und den menschlichen
Cytomegalievirus (CMV)-Promotor, der in Miller et al., Biotechniques,
Bd. 7, Nr. 9, 980–990
(1989) beschrieben wurde, oder jeden beliebigen anderen Promotor
(z. B. zelluläre
Promotoren wie z. B. eukaryontische zelluläre Promotoren einschließlich, aber
nicht beschränkt
auf, den Histon-, den Pol III- und den β-Aktin-Promotor), sind aber
nicht auf diese beschränkt.
Andere virale Promotoren, die verwendet werden können, umfassen Adenovirus-Promotoren,
Thymidinkinase (TK)-Promotoren und B19-Parvovirus-Promotoren, sind
aber nicht auf diese beschränkt.
Die Auswahl eines geeigneten Promotors wird den Fachleuten aus den
hierin enthaltenen Lehren offenbar sein.
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Die
Nucleinsäuresequenz,
die das Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert, steht unter
der Kontrolle eines geeigneten Promotors. Geeignete Promotoren,
die verwendet werden können,
sind Adenovirus-Promotoren wie z. B. der adenovirale späte Hauptpromotor
oder heterologe Promotoren wie z. B. der Cytomegalievirus (CMV)-Promotor;
der respiratorische Syncytial-Virus (RSV)-Promotor; induzierbare Promotoren wie
z. B. der MMT-Promotor, der Metallothionin-Promotor; Hitzeschock-Promotoren; der
Albumin-Promotor; der ApoAl-Promotor; menschliche Globin-Promotoren;
virale Thymidinkinase-Promotoren wie z. B. der Herpes-Simplex-Thymidinkinase-Promotor;
retrovirale LTRs (einschließlich
der hierin vorstehend beschriebenen modifizierten retroviralen LTRs);
der β-Aktin-Promotor
und menschliche Wachstumshormon-Promotoren, sind aber nicht auf
diese beschränkt.
Bei dem Promotor kann es sich auch um den nativen Promotor handeln, der
das Gen steuert, welches das Polypeptid codiert.
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Der
retrovirale Plasmidvektor wird dazu verwendet, Verpackungs-Zelllinien
zu transduzieren, um Produzenten-Zelllinien herzustellen. Beispiele
für Verpackungszellen,
die transfiziert werden können,
umfassen die PE501-, PA317-, ψ-2-, ψ-AM-, PA12-,
T19-14X-, VT-19-17-H2-, ψCRE-, ψCRIP-, GP+E-86-, GP+envAm12-
und DAN-Zelllinien, wie sie in Miller, Human Gene Therapy, Bd. 1,
S. 5–14
(1990) beschrieben werden, das hierin vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen
ist, sind aber nicht auf diese beschränkt. Der Vektor kann die Verpackungszellen
durch beliebige im Fachgebiet bekannte Mittel transduzieren. Solche Mittel
umfassen die Elektroporation, die Verwendung von Liposomen und die
CaPO4-Präzipitation,
sind aber nicht auf diese beschränkt.
Bei einer Alternative kann der retrovirale Plasmidvektor in ein
Liposom eingekapselt sein oder an ein Lipid gekoppelt sein und wird
dann einem Wirt verabreicht.
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Die
Produzenten-Zelllinie erzeugt infektiöse retrovirale Vektorpartikel,
die die Nucleinsäuresequenz(en)
enthalten, die die Polypeptide codieren. Solche retroviralen Vektorpartikel
können
dann verwendet werden, um eukaryontische Zellen entweder in vitro
oder in vivo zu transduzieren. Die transduzierten eukaryontischen
Zellen werden die Nucleinsäuresequenz(en)
exprimieren, die das Polypeptid codieren. Eukaryontische Zellen,
die transduziert werden können,
umfassen embryonale Stammzellen, embryonale Karzinomzellen sowie
hämatopoietische
Stammzellen, Leberzellen, Fibroblasten, Myoblasten, Keratinocyten,
Endothelzellen und bronchiale Epithelzellen, sind aber nicht auf
diese beschränkt.
-
Diese
Erfindung betrifft auch die Verwendung des Gens der vorliegenden
Erfindung als ein diagnostisches Mittel. Der Nachweis einer mutierten
Form des Gens wird die Diagnose einer Krankheit oder einer Empfänglichkeit
für eine
Krankheit erlauben, die aus einer zu geringen Expression des OAP
resultiert.
-
Individuen,
die Mutationen in dem Gen der vorliegenden Erfindung tragen, können auf
DNA-Ebene durch eine Vielzahl von Verfahren entdeckt werden. Die Nucleinsäuren zur
Diagnose können
aus den Zellen eines Patienten erhalten werden, einschließlich Blut,
Urin, Speichel, Gewebebiopsie- und Autopsie-Material, sind aber
nicht auf diese beschränkt.
Die genomische DNA kann direkt zum Nachweis verwendet werden, oder sie
kann enzymatisch unter Verwendung der PCR (Saiki et al., Nature
324:163–166
(1986)) vor der Analyse amplifiziert werden. RNA oder cDNA kann
für den
gleichen Zweck ebenfalls verwendet werden. Als Beispiel können PCR-Primer,
die zur der Nucleinsäure,
die OAP codiert, komplementär
sind, dazu verwendet werden, Mutationen zu identifizieren und zu
analysieren. Zum Beispiel können
Deletionen und Insertionen durch eine Veränderung der Größe des amplifizierten
Produkts im Vergleich zu dem normalen Genotyp nachgewiesen werden.
Punktmutationen können
durch Hybridisierung der amplifizierten DNA mit radioaktiv markierter
RNA oder alternativ mit radioaktiv markierten Antisense-DNA-Sequenzen identifiziert
werden. Vollständig
gepaarte Sequenzen können
von falsch gepaarten Duplexmolekülen
durch Verdau mit RNase A oder durch Unterschiede in den Schmelztemperaturen
unterschieden werden.
-
Sequenzunterschiede
zwischen dem Referenz-Gen und den Genen, die Mutationen aufweisen,
können
durch das direkte DNA-Sequenzierungsverfahren enthüllt werden.
Darüber
hinaus können
clonierte DNA-Segmente als Sonden verwendet werden, um spezifische
DNA-Segmente nachzuweisen. Die Empfindlichkeit dieses Verfahrens
wird stark erhöht,
wenn es mit einer PCR kombiniert wird. Zum Beispiel wird ein Sequenzierungs-Primer
zusammen mit einem doppelsträngigen
PCR-Produkt oder mit einem einzelsträngigen Matrizen-Molekül verwendet,
das durch eine modifizierte PCR erzeugt wurde. Die Bestimmung der
Sequenz wird durch herkömmliche
Verfahren mit radioaktiv markierten Nucleotiden oder durch automatische
Sequenzierungsverfahren mit Fluoreszenz-Markierungen durchgeführt.
-
Genetische
Untersuchungen, die auf Unterschieden in der DNA-Sequenz basieren,
können
durch den Nachweis einer Veränderung
der elektrophoretischen Mobilität
der DNA-Fragmente in Gelen mit oder ohne denaturierenden Agenzien
durchgeführt
werden. Kleine Sequenzdeletionen und -insertionen können durch
hochauflösende
Gelelektrophorese sichtbar gemacht werden. DNA-Fragmente mit unterschiedlichen
Sequenzen können
in denaturierenden Formamid-Gradienten- Gelen unterschieden werden, in denen
die Beweglichkeiten der unterschiedlichen DNA-Fragmente in dem Gel
an unterschiedlichen Positionen entsprechend ihrer spezifischen
Schmelz- oder teilweisen Schmelztemperaturen verzögert sind
(vergleiche z. B. mit Myers et al., Science 230:1242 (1985)).
-
Sequenzveränderungen
an spezifischen Stellen können
auch durch Nuclease-Schutz-Testansätze enthüllt werden,
wie z. B. durch RNase- und S1-Schutz, oder durch das chemische Spaltungsverfahren
(z. B. Cotton et al., PNAS, USA 85:4397–4401 (1985)).
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Somit
kann der Nachweis einer spezifischen DNA-Sequenz durch Verfahren
wie z. B. der Hybridisierung, dem RNase-Schutz, der chemischen Spaltung,
der direkten DNA-Sequenzierung oder der Verwendung von Restriktionsenzymen
(z. B. Restriktions-Fragment-Längen-Polymorphismus
(RFLP)) und dem Southern-Blot genomischer DNA erreicht werden.
-
Neben
der eher herkömmlichen
Gelelektrophorese und der DNA-Sequenzierung
können
Mutationen ebenfalls durch in situ-Analyse nachgewiesen werden.
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft auch einen diagnostischen Prozess
gemäß Anspruch
18 zum Nachweis veränderter
Spiegel des Polypeptids der vorliegenden Erfindung in verschiedenen
Geweben, da eine Überexpression
der Proteine im Vergleich zu normalen Kontrollgewebeproben die Anwesenheit
von Knochenerkrankungen wie z. B. der Osteoporose nachweisen kann.
Testansätze,
die verwendet werden können, um
das Polypeptid der vorliegenden Erfindung in einer Probe nachzuweisen,
die aus einem Wirt stammt, sind den Fachleuten wohlbekannt und umfassen
Radioimmun-Testansätze,
kompetitive Bindungs-Testansätze,
die Western-Blot-Analyse und bevorzugt den ELISA-Testansatz. Ein
ELISA-Testansatz umfasst zuerst die Herstellung eines Antikörpers, der
für das
OAP-Antigen spezifisch ist, bevorzugt eines monoclonalen Antikörpers. Zusätzlich wird
ein Reporter-Antikörper gegen
den monoclonalen Antikörper
hergestellt. Mit dem Reporter-Antikörper wird
ein nachweisbares Reagenz wie z. B. eine radioaktive Substanz, eine
fluoreszierende Substanz oder in diesem Beispiel das Enzym Meerrettich-Peroxidase
verknüpft.
Nun wird dem Wirt eine Probe entnommen und auf einem festen Träger inkubiert,
wie z. B. einer Polystyrol-Schale, die die Proteine in der Probe
bindet. Alle freien Proteinbindestellen in der Schale werden dann
durch Inkubation mit einem unspezifischen Protein wie z. B. Rinderserumalbumin
abgedeckt. Als Nächstes
wird der monoclonale Antikörper
in der Schale inkubiert, während
dieses Zeitraums heften sich die monoclonalen Antikörper an
alle Polypeptide der vorliegenden Erfindung an, die an der Polystyrol-Schale
angeheftet sind. Alle ungebundenen monoclonalen Antikörper werden
mit Puffer ausgewaschen. Nun wird der Reporter-Antikörper, der
mit Meerrettich-Peroxidase verbunden ist, in die Schale gegeben,
was zur Bindung des Reporter-Antikörpers an alle monoclonalen
Antikörper führt, die
an das Polypeptid der vorliegenden Erfindung gebunden sind. Dann
werden nicht angeheftete Reporter-Antikörper ausgewaschen. Anschließend werden
Peroxidase-Substrate
der Schale zugegeben, und die Menge der Farbe, die sich in einem
bestimmten Zeitraum entwickelt, stellt ein Maß für die Menge des Polypeptids
der vorliegenden Erfindung dar, die in einem bestimmten Volumen
einer Patientenprobe vorliegt, wenn sie mit einer Standard-Kurve
verglichen wird.
-
Es
kann ein Kompetitions-Testansatz verwendet werden, in dem die Antikörper, die
für das
Polypeptid der vorliegenden Erfindung spezifisch sind, an einen
festen Träger
angeheftet werden, und markiertes OAP und eine Probe, die aus dem
Wirt stammt, werden über
den festen Träger
geleitet, und die Menge der nachgewiesenen Markierung, die an den
festen Träger
angeheftet ist, kann mit der Menge des Polypeptids der vorliegenden
Erfindung in der Probe korreliert werden.
-
Die
Sequenzen der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls zur Identifizierung
von Chromosomen wertvoll. Die Sequenz ist gegen eine bestimmte Stelle
auf einem individuellen menschlichen Chromosom gerichtet und kann
mit dieser hybridisieren. Darüber
hinaus besteht ein laufender Bedarf an der Identifizierung bestimmter
Stellen auf den Chromosomen. Derzeit sind nur wenige Markierungsreagenzien,
die auf den tatsächlichen Sequenzdaten
basieren (Wiederholungssequenz-Polymorphismen),
zur Markierung chromosomaler Orte verfügbar. Die Kartierung von DNAs
auf Chromosomen gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein wichtiger erster Schritt bei der Korrelation dieser
Sequenzen mit Genen, die mit Krankheiten assoziiert sind.
-
Kurzgefasst
können
Sequenzen auf Chromosomen durch die Herstellung von PCR-Primern
(bevorzugt 15–25
Bp) aus der cDNA kartiert werden. Eine Computeranalyse der nicht
translatierten 3'-Region
des Gens wird verwendet, um rasch Primer auszuwählen, die nicht mehr als ein
Exon in der genomischen DNA überspannen,
was dem Amplifikationsvorgang komplizieren würde. Diese Primer werden dann
zur PCR-Durchmusterung somatischer Zellhybride verwendet, die individuelle
menschliche Chromosomen enthalten. Nur diejenigen Hybride, die das
menschliche Gen enthalten, das den Primern entspricht, werden ein
amplifiziertes Fragment liefern.
-
Die
PCR-Kartierung somatischer Zellhybride ist ein schnelles Verfahren
für die
Zuordnung einer bestimmten DNA zu einem bestimmten Chromosom. Unter
Anwendung der vorliegenden Erfindung mit den gleichen Oligonucleotid-Primern
kann eine Sublokalisierung mit Reihen von Fragmenten spezifischer
Chromosomen oder Sammlungen großer
genomischer Clone in analoger Weise erreicht werden. Andere Kartierungsstrategien,
die in ähnlicher
Weise verwendet werden können,
um ein Chromosom zu kartieren, umfassen die in situ-Hybridisierung,
die Vordurchmusterung mit markierten und durch durchfluß-sortierten
Chromosomen und die Vorauswahl durch Hybridisierung, um Chromsomen-spezifische
cDNA-Genbanken zur
konstruieren.
-
Die
Fluoreszenz-in situ-Hybridisierung (FISH) eines cDNA-Clons mit einer
Metaphase-Chromosomen-Spreizung kann dazu verwendet werden, einen
präzisen
chromosomalen Ort in einem Schritt zu lokalisieren. Dieses Verfahren
kann mit einer cDNA verwendet werden, die nur 50 oder 60 Basen lang
ist. Für
eine Übersicht über dieses
Verfahren vergleiche mit Verma et al., Human Chromosomes: a Manual
of Basic Techniques, Pergamon Press, New York (1988).
-
Das
OAP-Gen der vorliegenden Erfindung wurde auf dem menschlichen Chromosom
1q21 kartiert. Nachdem eine Sequenz erst einmal an einem präzisen chromosomalen
Ort kartiert ist, kann die physikalische Position der Sequenz auf
dem Chromosom mit genetischen Kartendaten korreliert werden. Solche
Daten finden sich zum Beispiel in V. McKusick, Mendelian Inheritance
in Man (online erhältlich
durch die John Hopkins-Universität,
Welch Medical Library). Die Beziehung zwischen Genen und Krankheiten,
die in der gleichen chromosomalen Region kartiert wurden, wird dann
durch Kopplungsanalyse (gemeinsame Vererbung physikalisch benachbarter
Gene) identifiziert.
-
Als
Nächstes
ist es nötig,
die Unterschiede in der cDNA oder in der genomischen Sequenz zwischen betroffenen
und nicht betroffenen Individuen zu bestimmen. Wenn eine Mutation
in einigen oder in allen betroffenen Individuen, aber nicht in irgendwelchen
normalen Individuen beobachtet wird, dann stellt die Mutation wahrscheinlich
die Ursache der Krankheit dar.
-
Bei
der derzeitigen Auflösung
der physikalischen Kartierungs- und der genetischen Kartierungs-Verfahren
kann eine cDNA, die in einer chromosomalen Region präzise lokalisiert
wurde, welche mit der Krankheit assoziiert ist, eines von 50 bis
500 möglichen
verursachenden Genen sein. (Dies setzt eine Auflösung der Kartierung von 1 Megabase
und ein e Gen pro 20 kB voraus).
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Die
Polypeptide, ihre Fragmente oder andere Derivate oder Analoga davon
oder Zellen, die sie exprimieren, können als Immunogen verwendet
werden, um Antikörper
herzustellen gemäß Anspruch
11. Diese Antikörper
können
zum Beispiel polyclonale oder monoclonale Antikörper sein. Die vorliegende
Erfindung umfasst auch chimäre,
Einzelketten- und humanisierte Antikörper sowie Fab-Fragmente oder
das Produkt einer Fab-Expressions-Bank. Zur Herstellung solcher
Antikörper
und Fragmente können
verschiedene Verfahren angewendet werden, die im Fachgebiet bekannt
sind.
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Antikörper, die
gegen die Polypeptide erzeugt wurden, die einer Sequenz der vorliegenden
Erfindung entsprechen, können
durch direkte Injektion der Polypeptide in ein Tier oder durch die
Verabreichung der Polypeptide an ein Tier erhalten werden, bevorzugt
handelt es sich nicht um Menschen. Der so erhaltene Antikörper wird
dann an das Polypeptid selbst binden. Auf diese Weise kann sogar
eine Sequenz, die nur ein Fragment der Polypeptide codiert, verwendet
werden, um Antikörper
herzustellen, die an die vollständigen
nativen Polypeptide binden. Solche Antikörper können dann dazu verwendet werden,
das Polypeptid aus dem Gewebe zu isolieren, welches das Polypeptid
exprimiert.
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Zur
Herstellung monoclonaler Antikörper
kann jedes beliebige Verfahren verwendet werden, das Antikörper liefert,
die durch kontinuierliche Kultur von Zelllinien produziert werden.
Beispiele umfassen das Hybridom-Verfahren (Köhler und Milstein, 1975, Nature
256:495–497),
das Triom-Verfahren, das menschliche B-Zellen-Hybridom-Verfahren (Kozbor et
al., 1983, Immunology Today 4:72) und das EBV-Hybridom-Verfahren,
um menschliche monoclonale Antikörper
herzustellen (Cole et al., 1985, in: Monoclonal Antibodies and Cancer
Therapy, Alan R. Liss, Inc. S. 77–96).
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Verfahren,
die zur Herstellung von Einzelketten-Antikörpern beschrieben wurden (US-Patent 4,946,778),
können
angepasst werden, um Einzelketten-Antikörper gegen immunogene Polypeptidprodukte dieser
Erfindung herzustellen. Es können
ebenfalls transgene Mäuse
verwendet werden, um humanisierte Antikörper gegen immunogene Polypeptidprodukte
dieser Erfindung zu exprimieren.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun weiter mit Bezugnahme auf die nachfolgenden
Beispiele beschrieben; dies sollte jedoch so verstanden werden,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf solche Beispiele beschränkt ist.
Alle Teile oder Mengen sind auf das Gewicht bezogen, sofern nicht
anders angegeben.
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Um
das Verständnis
der folgenden Beispiele zu erleichtern, werden bestimmte, häufig auftretende
Verfahren und/oder Begriffe beschrieben.
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„Plasmide" werden durch ein
kleines p bezeichnet, dem Großbuchstaben
und/oder Zahlen voran stehen oder folgen. Die Ausgangsplasmide hierin
sind entweder kommerziell erhältlich,
uneingeschränkt öffentlich
erhältlich
oder können
aus erhältlichen
Plasmiden gemäß veröffentlichten
Verfahren konstruiert werden. Darüber hinaus sind Plasmide, die
den beschriebenen äquivalent
sind, im Fachgebiet bekannt und den Fachleuten offenbar.
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„Verdau" der DNA bezieht
sich auf die katalytische Spaltung der DNA mit einem Restriktionsenzym, das
nur an bestimmten Sequenzen in der DNA wirkt. Die hierin verwendeten
verschiedenen Restriktionsenzyme sind kommerziell erhältlich und
ihre Reaktionsbedingungen, Kofaktoren und andere Erfordernisse wurden so
verwendet, wie sie den Fachleuten bekannt sind. Für analytische
Zwecke wird typischerweise 1 μg
Plasmid oder DNA-Fragment zusammen mit etwa 2 Einheiten des Enzyms
in etwa 20 μl
Pufferlösung
verwendet. Zum Zweck der Isolierung von DNA-Fragmenten zur Konstruktion
von Plasmiden werden typischerweise 5 bis 50 μg DNA mit 20 bis 250 Einheiten
Enzym in einem größeren Volumen
verdaut. Geeignete Puffer- und Substratmengen für bestimmte Restriktionsenzyme
sind durch den Hersteller spezifiziert. Üblicherweise werden Inkubationszeiten
von etwa 1 Stunde bei 37 °C
verwendet, aber diese können
entsprechend den Angaben des Lieferanten variieren. Nach dem Verdau
wird das Reaktionsgemisch direkt auf einem Polyacrylamidgel elektrophoretisch
aufgetrennt, um das gewünschte
Fragment zu isolieren.
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Die
Größentrennung
der gespaltenen Fragmente wird unter Verwendung eines 8-prozentigen
Polyacrylamidgels durchgeführt,
wie durch Goeddel, D. et al., Nucleic Acids Res. 8:4057 (1980) beschrieben.
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„Oligonucleotide" bezieht sich entweder
auf ein einzelsträngiges
Polydesoxynucleotid oder auf zwei komplementäre Polydesoxynucleotidstränge, die
chemisch synthetisiert werden können.
Solche synthetischen Oligonucleotide besitzen kein 5'-Phosphat und werden
daher nicht mit einem anderen Oligonucleotid ohne die Zugabe eines
Phosphatrestes mit einem ATP in Gegenwart einer Kinase ligieren.
Ein synthetisches Oligonucleotid wird mit einem Fragment ligieren,
das nicht dephosphoryliert wurde.
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„Ligierung" bezieht sich auf
den Vorgang der Bildung von Phosphodiesterbindungen zwischen zwei doppelsträngigen Nucleinsäurefragmenten
(Maniatis, T. et al., Ibid., S. 146). Wenn nicht auf andere Weise
bereitgestellt, kann die Ligierung unter Verwendung bekannter Puffer
und Bedingungen mit 10 Einheiten T4-DNA-Ligase („Ligase") pro 0,5 μg in etwa äquimolaren Mengen der DNA-Fragmente durchgeführt werden, die
ligiert werden sollen.
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Wenn
nicht anders angegeben, wurde die Transformation wie in dem Verfahren
durchgeführt,
das durch Graham, F. und Van der Eb, A. Virology 52:456–457 (1973)
beschrieben wurde.
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Beispiel 1
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Clonierung
und Expression von OAP unter Verwendung des Baculovirus-Expressionssystems
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Die
DNA-Sequenz, die das Volllängen-OAP-Protein,
ATCC # 97302, codiert, wurde unter Verwendung von PCR-Oligonucleotid-Primern
amplifiziert, die den 5'- und den 3'-Sequenzen des Gens
entsprachen:
Der 5'-Primer
besitzt die Sequenz
5' CGGGATCCGCCATCATGGGG ACCACAGCCAG 3' (SEQ ID NO: 3)
und
enthält
eine BamHI-Restriktionsenzymstelle (fett), der Nucleotide folgen,
die einem effizienten Signal zur Initiation der Translation in eukaryontischen
Zellen ähneln
(Kozak, M., J. Mol. Biol. 196:947–950 (1987)) und die sich direkt
vor dem Initiationscodon zur Translation „ATG" (unterstrichen) befinden.
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Der
3'-Primer besitzt
die Sequenz
5' GCTCTAGATCCAAGAGGTGTTT
.AGTG 3' (SEQ ID
NO: 4)
und enthält
die Spaltungsstelle für
die Restriktionsendonuclease XbaI und 18 Nucleotide, die zur nicht
translatierten 3'-Sequenz
komplementär
sind. Die amplifizierten Sequenzen wurden aus einem 1 %igen Agarosegel unter
Verwendung eines kommerziell erhältlichen
Kits („Geneclean", BIO 101 Inc., La
Jolla, Ca.) isoliert. Das Fragment wurde dann mit den Endonucleasen
BamHI und XbaI verdaut und erneut über ein 1 %iges Agarosegel
gereinigt. Dieses Fragment wird als F2 bezeichnet.
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Der
Vektor pA2 (eine Modifikation des Vektors pVL941, der nachstehend
diskutiert wird) wird zur Expression des OAP-Proteins unter Verwendung
des Baculovirus-Expressionssystems verwendet (für eine Übersicht vergleiche mit: Summers,
M.D. und Smith, G.E., 1987, A Manual of Methods for Baculovirus
Vectors and Insect Cell Culture Procedures, Texas Agricultural Experimental
Station, Bulletin Nr. 1555). Dieser Expressionsvektor enthält den starken
Polyhedrin-Promotor des Autographa californica-Kernpolyedervirus
(AcMNPV), gefolgt von Erkennungsstellen für die Restriktionsendonucleasen
BamHI und XbaI. Die Polyadenylierungsstelle des Affen-Virus SV40
wird zur effizienten Polyadenylierung verwendet. Zur leichten Selektion
rekombinanter Viren wird das beta-Galactosidasegen aus E. coli in
der gleichen Orientierung wie der Polyhedrin-Promotor inseriert,
gefolgt von dem Polyadenylierungssignal des Polyhedrin-Gens. Die
Polyhedrin-Sequenzen sind auf beiden Seiten von viralen Sequenzen
für die
zellvermittelte homologe Rekombination kotransfizierter viraler Wildtyp-DNA
flankiert. Es können
viele andere Baculovirus-Vektoren
anstelle von pA2 verwendet werden, wie z. B. pAc373, pVL941 und
pAcIM1 (Luckow, V.A. und Summers, M.D., Virology 170:31–39).
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Das
Plasmid wurde mit den Restriktionsenzymen BamHI und XbaI verdaut
und dann unter Verwendung von Kälberdarm-Phosphatase
durch im Fachgebiet bekannte Verfahren dephosphoryliert. Dann wurde die
DNA aus einem 1 %igen Agarosegel unter Verwendung eines kommerziell
erhältlichen
Kits („Geneclean", BIO 101 Inc., La
Jolla, Ca.) isoliert. Diese Vektor-DNA wird als V2 bezeichnet.
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Das
Fragment F2 und das dephosphorylierte Plasmid V2 wurden mit T4-DNA-Ligase ligiert. Dann
wurden E. coli HB101-Zellen transformiert und Bakterien identifiziert,
die das Plasmid (pBacOAP) mit dem OAP-Gen enthielten; dies erfolgte
unter Verwendung der Enzyme BamHI und XbaI. Die Sequenz des clonierten
Fragments wurde durch DNA-Sequenzierung bestätigt.
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Fünf μg des Plasmids
pBacOAP wurden mit 1,0 μg
einer kommerziell erhältlichen
linearisierten Baculovirus-DNA („BaculoGoldTM-Baculovirus-DNA", Pharmingen, San
Diego, CA) unter Verwendung des Lipofektionsverfahrens (Felgner
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:7413–7417 (1987)) kotransfiziert.
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1 μg BaculoGoldTM-Virus-DNA und 5 μg des Plasmids pBacOAP wurden
in einer sterilen Vertiefung einer Mikrotiterplatte gemischt, die
50 μl serumfreies
Grace-Medium (Life
Technologies Inc., Gaithersburg, MD) enthielt. Anschließend wurden
10 μl Lipofectin
plus 90 μl
Grace-Medium zugegeben, gemischt und 15 Minuten bei Zimmertemperatur
inkubiert. Dann wurde das Transfektionsgemisch tropfenweise zu Sf9-Insektenzellen
(ATCC CRL 1711) hinzu gegeben, die in einer 35 mm-Gewebekulturplatte
mit 1 ml Grace-Medium ohne Serum ausgesät worden waren. Die Platte
wurde hin- und herbewegt, um die neu hinzugefügte Lösung zu vermischen. Dann wurde
die Platte 5 Stunden bei 27 °C
inkubiert. Nach 5 Stunden wurde die Transfektionslösung von
der Platte entfernt, und es wurde 1 ml Grace- Insektenmedium zugegeben, das mit 10
% fötalem
Kälberserum
ergänzt
worden war. Die Platte wurde in den Inkubator zurückgestellt
und die Kultur wurde vier Tage bei 27 °C weitergeführt.
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Nach
vier Tagen wurde der Überstand
gesammelt, und es wurde ein Plaque-Testansatz durchgeführt, ähnlich wie durch Summers und
Smith (vorstehend) beschrieben. Als Modifizierung wurde ein Agarosegel
mit „Blue
Gal" (Life Technologies
Inc., Gaithersburg, MD) verwendet, das eine leichte Isolierung der
blaugefärbten Plaques
erlaubt. (Eine genaue Beschreibung eines „Plaque-Testansatzes" findet sich auch in dem Anwender-Handbuch
zur Insektenzellkultur und Baculovirologie, das durch Life Technologies
Inc., Gaithersburg, verteilt wird, S. 9–10).
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Vier
Tage nach einer seriellen Verdünnung
wurde das Virus den Zellen zugegeben, und die blaugefärbten Plaques
wurden mit der Spitze einer Eppendorf-Pipette gepickt. Der Agar, der die rekombinanten
Viren enthielt, wurde dann in einem Eppendorf-Röhrchen resuspendiert, das 200 μl Grace-Medium
enthielt. Der Agar wurde durch eine kurze Zentrifugation entfernt,
und der Überstand,
der die rekombinanten Baculoviren enthielt, wurde verwendet, um
Sf9-Zellen zu infizieren, die in 35 mm-Schalen ausgesät worden
waren. Vier Tage später wurden
die Überstände dieser
Kulturschalen geerntet und dann bei 4 °C aufbewahrt.
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Sf9-Zellen
wurden in Grace-Medium angezogen, das mit 10 % durch Hitze inaktiviertem
FBS ergänzt worden
war. Die Zellen wurden mit dem rekombinanten Baculovirus V-OAP mit
einer Multiplizität
der Infektion (MOI) von 2 infiziert. Sechs Stunden später wurde
das Medium entfernt und durch SF900 II-Medium ohne Methionin und
Cystein ersetzt (Life Technologies Inc., Gaithersburg). 42 Stunden
später
wurden 5 μCi 35S-Methionin und 5 μCi 35S-Cystein
(Amersham) zugegeben. Die Zellen wurden weitere 16 Stunden inkubiert,
bevor sie durch Zentrifugation geerntet wurden, und dann wurden
die markierten Proteine durch SDS-PAGE und Autoradiographie analysiert.
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Der Überstand
(1000 ml), der Baculoviren enthielt, die OAP exprimierten, wurde
ohne Verdünnung
auf eine HS-50-Säule
(1,0 × 10
cm, Perseptive Biosystems), die mit 0,02 M Bis-Tris, pH 6,0, das
10 % Glycerin und 0,02 M NaCl enthielt (Lösemittel A), äquilibriert
worden war, mit einer Flussrate von 8 ml/min aufgetragen. Dann wurden
die Proteine unter Verwendung eines Gradienten von 10 % Lösemittel
B (Lösemittel
A, das 2 M NaCl enthielt) bis zu 30 % B eluiert. Der vereinigte
Peak enthielt 11 mg OAP in einer Reinheit von über 80 %.
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Beispiel 2
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Die Expression
des rekombinanten OAP in COS-Zellen
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Das
Plasmid OAP HA ist von dem Vektor pcDNAI/Amp (Invitrogen) abgeleitet,
der enthält:
(1) den SV40-Replikationsursprung, (2) das Ampicillin-Resistenzgen,
(3) den E. coli-Replikationsursprung, (4) den CMV-Promotor, gefolgt
von einer Polylinkerregion, einem SV40-Intron und einer Polyadenylierungsstelle.
Ein DNA-Fragment,
das den vollständigen
OAP-Vorläufer
und eine HA-Markierungssequenz, die im Leseraster mit seinem 3'-Ende fusioniert
worden war, codiert, wurde in die Polylinker-Region des Vektors
cloniert, daher wird die Expression des rekombinanten Proteins durch
den CMV-Promotor gesteuert. Die HA-Markierungssequenz entspricht
einem Epitop, das aus dem Influenza-Hämagglutinin-Protein stammt,
wie vor kurzem beschrieben wurde (I. Wilson, H. Niman, R. Heighten,
A. Cherenson, M. Connolly und R. Lerner, Cell 37:767 (1984)). Die Fusion
der HA-Markierungssequenz mit dem Zielprotein erlaubt den leichten
Nachweis des rekombinanten Proteins mit einem Antikörper, der
das HA-Epitop erkennt.
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Die
Strategie zur Konstruktion des Plasmids erfolgte, wie nachstehend
beschrieben:
Die DNA-Sequenz, die OAP, ATCC # 97302, codiert,
wurde durch PCR unter Verwendung von zwei Primern konstruiert: Der
5'-Primer,
5' GCGCGGATCCACCATGGGGACCAGCCAGA
3' (SeQ ID NO: 5)
enthält eine
BamHI-Stelle, der 18 Nucleotide der OAP codierenden Sequenz ab dem
Beginn des Initiationscodons folgen; die 3'-Sequenz, 5'-
GCGCTCTAGATCAAGCGTAGTCTGGGACGTCGTATGGGTATTCTTCCTTGGGCTC3' (SEQ ID NO: 6)
enthält komplementäre Sequenzen
zu einer XbaI-Stelle, einen Translations-Stoppcodon, der HA-Markierungssequenz
und den letzten 15 Nucleotiden der OAP codierenden Sequenz (ausschließlich des
Stoppcodons). Daher enthält
das PCR-Produkt
eine BamHI-Stelle, die OAP codierende Sequenz, die von einer HA-Markierungssequenz
gefolgt wird, welche im Leseraster fusioniert wurde, ein Translations-Terminations-Stoppcodon, das
sich neben der HA-Markierungssequenz befindet, und eine XbaI-Stelle.
Das durch PCR amplifizierte DNA-Fragment und der Vektor pcDNAI/Amp
wurden mit den Restriktionsenzymen BamHI und XbaI verdaut und dann
ligiert. Das Ligierungsgemisch wurde in den E. coli-Stamm SURE (erhältlich von
Stratagene Cloning Systems, 11099 North Torrey Pines Road, La Jolla,
CA 92037) transformiert, die transformierte Kultur wurde auf Platten
mit Ampicillin-Medium plattiert und die resistenten Kolonien wurden
selektiert. Die Plasmid-DNA wurde aus den Transformanten isoliert
und durch Restriktionsanalyse auf die Anwesenheit des korrekten
Fragments hin untersucht. Zur Expression des rekombinanten OAP wurden
COS-Zellen mit dem Expressionsvektor durch das DEAE-DEXTRAN-Verfahren
transfiziert (J. Sambrook, E. Fritsch, T. Maniatis, Molecular Cloning: A
Laboratory Manual, Cold Spring Laboratory Press, (1989)). Die Expression
des OAP-HA-Proteins wurde durch radioaktive Markierung und durch
das Immunpräzipitationsverfahren
(E. Harlow, D. Lane, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring
Harbor Laboratory Press, (1988)) nachgewiesen. Die Zellen wurden
für 8 Stunden
2 Tage nach der Transfektion mit 35S-Cystein
markiert. Dann wurde das Kulturmedium gesammelt und die Zellen wurden
mit Detergenz lysiert (RIPA-Puffer: 150 mM NaCl, 1 % NP-40, 0,1
% SDS, 1 % NP-40, 0,5 % DOC, 50 mM Tris, pH 7,5) (Wilson I. et al.,
Ibid. 37:767 (1984)). Sowohl das Zelllysat als auch das Kulturmedium
wurden unter Verwendung eines HA-spezifischen monoclonalen Antikörpers präzipitiert.
Die präzipitierten
Proteine wurden auf 15 %igen SDS-PAGE-Gelen analysiert.
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Beispiel 3
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Die Expression durch die
Gentherapie
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Durch
Hautbiopsie werden aus einem Individuum Fibroblasten erhalten. Das
so erhaltene Gewebe wird in Gewebekulturmedium platziert und in
kleine Stücke
zerteilt. Kleine Brocken des Gewebes werden auf die feuchte Oberfläche einer
Gewebekulturflasche platziert, es werden etwa 10 Stücke in jede
Flasche gegeben. Die Flasche wird mit der Oberseite nach unten gestellt,
fest verschlossen und über
Nacht bei Zimmertemperatur belassen. Nach 24 Stunden bei Zimmertemperatur
wird die Flasche umgedreht und die Gewebebrocken bleiben an dem
Boden der Flasche fixiert, und es wird frisches Medium (z. B.: Ham-F12-Medium,
mit 10 % FBS, Penicillin und Streptomycin) zugegeben. Dieses wird
dann bei 37 °C
für etwa
eine Woche inkubiert. Zu diesem Zeitpunkt wird frisches Medium zugegeben
und anschließend
alle paar Tage ausgewechselt. Nach zwei weiteren Wochen in Kultur
erscheint eine einzellige Schicht von Fibroblasten. Die einzellige
Schicht wird mit Trypsin behandelt und in größere Flaschen aufgeteilt.
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pMV-7
(Kirschmeier, P.T. et al., DNA 7:219-25 (1988), das durch die langen
terminalen Wiederholungssequenzen des Moloney-Maus-Sarkom-Virus
flankiert wird, wird mit EcoRI und HindIII verdaut und anschließend mit
Kälberdarm-Phosphatase behandelt.
Der lineare Vektor wird auf einem Agarosegel aufgetrennt und unter
Verwendung von Glaskügelchen
gereinigt.
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Die
cDNA, die ein Polypeptid der vorliegenden Erfindung codiert, wird
unter Verwendung von PCR-Primern amplifiziert, die den 5'- beziehungsweise
den 3'-Endsequenzen entsprechen.
Der 5'-Primer enthält eine EcoRI-Stelle
und der 3'-Primer enthält weiterhin
eine HindIII-Stelle. Gleiche Mengen des linearen Moloney-Maus-Sarkom-Virus-Grundgerüsts und
des amplifizierten EcoRI-HindIII-Fragments werden in Gegenwart von
T4-DNA-Ligase zusammen gegeben. Das so erhaltene Gemisch wird unter
Bedingungen inkubiert, die für eine
Ligierung der beiden Fragmente geeignet sind. Das Ligierungsgemisch
wird verwendet, um HB101-Bakterien
zu transformieren, welche dann auf Agar plattiert werden, der Kanamycin
enthält,
und zwar zum Zwecke der Bestätigung,
dass der Vektor das Gen von Interesse korrekt inseriert enthält.
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Die
amphotrophen pA317- oder GP+am12-Verpackungszellen werden in Gewebekultur
in Dulbecco modifiziertem Eagle-Medium (DMEM) mit 10 % Kälberserum
(CS), Penicillin und Streptomycin bis zur konfluenten Dichte angezogen.
Der MSV-Vektor, der das Gen enthält,
wird dann dem Medium zugegeben, und die Verpackungszellen werden
mit dem Vektor transduziert. Die Verpackungszellen stellen nun infektiöse Viruspartikel
her, die das Gen enthalten (die Verpackungszellen werden nun als
Produzentenzellen bezeichnet).
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Den
transduzierten Produzentenzellen wird frisches Medium zugegeben
und anschließend
wird das Medium aus einer 10 cm-Platte konfluenter Produzentenzellen
geerntet. Das verbrauchte Medium, das die infektiösen Viruspartikel
enthält,
wird durch einen Millipore-Filter filtriert, um abgelöste Produzentenzellen
zu entfernen, und dieses Medium wird dann dazu verwendet, Fibroblastenzellen
zu infizieren. Das Medium wird aus einer noch nicht konfluenten
Platte mit Fibroblasten entfernt und rasch durch das Medium der
Produzentenzellen ersetzt. Dieses Medium wird entfernt und durch
frisches Medium ersetzt. Wenn der Titer des Virus hoch ist, sind
praktisch alle Fibroblasten infiziert, und es ist keine Selektion
erforderlich. Wenn der Titer sehr niedrig ist, ist es nötig, einen
retroviralen Vektor zu verwenden, der einen selektierbaren Marker
besitzt, wie z. B. neo oder his.
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Die
veränderten
Fibroblasten werden dann in den Wirt injiziert, entweder alleine
oder nachdem sie bis zur Konfluenz auf Cytodex 3-Mikroträgerkügelchen
angezogen wurden. Die Fibroblasten stellen nun das Proteinprodukt
her.
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Beispiel 4
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Antivirale Wirkung von
OAP
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Mehrere
Mitglieder der Picornaviren-Familie verursachen akute nekrotisierende
Pankreatitis und Parotitis in Mäusen
(Barger, M.T. und Craighead, J.E., 1991; Babu, P.G., Huber, S.A.,
Craighead, J.E., 1986; Blay, R., Simpson, K., Leslie, K. und Huber,
S.A., 1989; Campbell, I.L. et al., 1985). Die tatsächliche
Pathogenese der durch das Virus indizierten Veränderungen ist unbekannt; obwohl
allgemein angenommen wird, dass immunpathogene Mechanismen beteiligt
sind (Barger, M.T. und Craighead, J.E., 1991). Eine schützende Wirkung
vor einer nachfolgenden Infektion mit EMCV wurde in Mäusen aufgezeigt
(Barger, M.T. und Craighead, J.E., 1991). Das vorliegende Experiment
zeigt die antivirale Wirkung einer OAP-Behandlung im Verlauf einer EMCV-Infektion
in Mäusen
unter Verwendung ähnlicher
Verfahren.
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Mäuse
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Männliche,
8 bis 10 Wochen alte A/J-Mäuse,
die vom Jackson-Labor (Bar Harbor, ME) bezogen wurden, wurden in
Käfiggruppen
von zehn Tieren bei Zimmertemperatur mit alternierenden 12-stündigen Licht- und
Dunkelperioden gehalten. Die Tiere hatten freien Zugang zu Nahrung
und Wasser. Es gab keine speziellen Nahrungszusammenstellungen.
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Virus
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Der
Variantenstamm E des EMCV wurde von ATCC (Rockville, Maryland) bezogen
und in L929-Zellen über
direkte Infektion vermehrt. Die Virustiter des Plaqueüberstandes
wurden mit L929-Zellen ausgetestet und die TCID50-Werte wurden,
wie vorstehend beschrieben, bestimmt.
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Infektionsprotokoll
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Vor
der Durchführung
der Schutzexperimente wurde die Dosis an EMCV bestimmt, die erforderlich
ist, 50 % der Tiere zu töten
(„LD50"). Typischerweise
tötet eine
EMCV-Infektion die Tiere nach 7 bis 10 Tagen. 10 Infektionseinheiten
EMCV, die in diesen Experimenten verwendet wurden, waren wirksam,
50 % der Tiere bis zum Tag 7 zu töten. Um die optimalen Dosen
an murinem IFN-gamma und an alpha:beta-Interferon zu bestimmen, die einen Schutz
vor den durch EMCV induzierten pathologischen Wirkungen erbrachten,
wurden Gruppen von zehn Tieren, die in dem gleichen Käfig gehalten
wurden, vorbehandelt, und zwar pro Tier mit 1000 Einheiten murinem
IFN-gamma oder einem alpha:beta-Interferon-Gemisch, darauf erfolgte
die intraperitoneale (i.p.) Beimpfung mit 10 Infektionseinheiten
EMCV in Hank balancierter Salzlösung
(HBSS). Parallel dazu, wurden die doppelte Anzahl an Tieren auf
die gleiche Weise mit Kochsalzlösung
oder mit etwa 500 IFN äquivalenten
Einheiten OAP vorbehandelt, darauf erfolgte 24 Stunden später die
Beimpfung mit EMCV. Die Tiere wurden danach 10 Tage auf Anzeichen
einer mit EMCV in Beziehung stehendern Pathologie beobachtet.
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Analyse
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4 zeigt
in graphischer Darstellung die Wirkungen einer Aussetzung gegenüber EMCV
für jede Gruppe
der Mäuse.
Diese Darstellung der Zahl der überlebenden
Mäuse in
jeder Gruppe an den Tagen 1–10 nach
der Aussetzung gegenüber
EMCV zeigt, dass OAP Mäuse
vor EMCV mindestens so gut wie murines IFN schützt. Alle Mäuse, die mit der Dosis OAP
behandelt worden waren, und diejenigen, die mit mIFN behandelt worden
waren, überlebten
bis nach Tag 10, wohingegen alle zum Schein injizierten Mäuse bis
dahin gestorben waren.
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Es
sind zahlreiche Modifikationen und Variationen der vorliegenden
Erfindung im Hinblick auf die vorstehenden Lehren möglich, und
daher kann, im Rahmen der angehängten
Ansprüche,
die Erfindung in anderer Weise als speziell beschrieben durchgeführt werden.
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SEQUENZPROTOKOLL
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