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Monoklonale Antikörper gegen lösliche TNF-α-Rezeptoren
p55 und p75 als auch gegen TNF-α und dessen
Analoga
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Die vorliegende Erfindung gehört in den
Bereich der pharmazeutischen Industrie und betrifft eine Reihe von
neuen monoklonalen Antikörpern
und deren Fragmenten, die an die verfügbare Oberfläche entweder des
humanen rekombinanten TNF-α oder
der TNF-α-Analoga
oder löslicher
TNF-α-Rezeptoren
p55 oder p75 sowie deren Komplexe gebunden sind. Die Erfindung betrifft
weiter stabile Hybridoma-Zelllinien, die fähig sind, solche monoklonale
Antikörper
zu produzieren, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und diese
enthaltende pharmazeutische Zubereitungen.
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Die Erfindung betrifft auch eine
Methode zur quantitativen Bestimmung von humanem TNF-α, frei oder mit
löslichen
Rezeptoren komplexiert, and von dessen Analoga oder löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 oder p75, frei und mit TNF-α komplexiert,
in biologischen Proben sowie einen zu diesem Zweck zu verwendenden Kit.
Ein anderer Erfindungsgegenstand ist auch ein TNF-α-Analogon,
d. h. TNF-α Cys95His107His108Cys 148,
das in einem Komplex mit TNF-α löslichen
Rezeptoren p55 und/oder p75 als Antigen zur Immunisierung von Mäusen verwendet
wird.
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Technisches
Problem
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Mittels bis jetzt beschriebener monoklonater
Antikörper
und daraus entwickelter Reagenzien war es nicht möglich, freie
Makromoleküle
von TNF-α oder
dessen löslichen
Rezeptoren und Komplexen davon gleichzeitig zu bestimmen. Diese
Bestimmung ist sehr wichtig für
die Einschätzung
einer Krankheit oder für den
Behandlungserfolg, denn durch die Entwicklung der Krankheit wird
in vielen Fällen
auch der Spiegel von löslichen,
TNF-α-bindenden
und so den tatsächlichen
Gehalt an sowohl Rezeptoren als auch TNF-α senkenden TNF-α-Rezeptoren
erhöht.
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Stand der Technik
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Tumornekrosefaktor alpha (TNF-α) ist ein
Cytokin, das primär
von Monocyten und Makrophagen als Reaktion auf Stimulation mit Endotoxin
oder anderen Stimuli produziert wird. Löslicher TNF-α kann auch
von anderen Zellen, so Granulozyten, T- und B-Lymphozyten und NK-Zellen, produziert
werden. Löslicher
TNF-α ist
in Trimerform; das Molekulargewicht der Untereinheiten beträgt 17 kDa
und das Molekulargewicht des in Membranen eingebauten beträgt 26 kDa.
Eine Übersicht
von TNF-α wurde
in vielen Zeitschriften offenbart, z. B. B. Beutler er al., Nature
320, 584, 1986, und G. Serša,
Zdrav. vestn. 63, Suppl. II, 35, 1994.
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Ursprünglich wurde beabsichtigt,
TNF-α wegen
seiner Antitumorwirkung in Behandlung von Krebserkrankungen zu verwenden.
Spätere
Untersuchungen zeigten jedoch, dass TNF-α ein pluripotenter und pleiotroper
Cytokin ist: Seine Wirkung wird z. B. auch in vemngerter Lipase-Wirkung,
Verhinderung der vitalen Propagierung, Aktivation und Chemotaxis
von Neutrophilen, Zellwachstum – Proliferation
und Differenzierung – von
verschiedenen Zellen, erhöhter
Produktion von Prostaglandin E2 und Collagenase, vemngerter Collagensynthese,
prokoagulanter Wirkung, Verhinderung der Kontraktilität und erhöhter Expression
des Haupt-Histokompatibilitätskomplex
(MHC) der Klassen I und II ausgedrückt. Zahlreiche negative Wirkungen
von TNF-α sind
mit der Entwicklung von verschiedenen schweren pathologischen Zuständen, wie
z. B. Meningitis, septischem Schock und anderen bakteriellen, vitalen
oder fungalen Infektionen, verschiedenen akuten und kronischen Entzündungen,
Gewebenekrose, Neoplasma, Kachexia, Autoimmunerkrankungen usw. verbunden (e.g.
LE Junming et al., WO 92/16553; G. Serša, Zdrav. vestn. 63, suppl.
II, 35, 1994).
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Vom therapeutischen Gesichtspunkt
her ist neben Herstellung von TNF-α oder dessen weniger schädlichen
Analoga auch die Entwicklung von die Wirkung des TNF-α neutralisierenden
Produkten interessant. Eine solche Möglichkeit bieten z. B. spezifische
monoklonale Antikörper.
Bei verschiedenen Krankheiten ermöglichen spezifische monoklonale
Antikörper
auch die Bestimmung von TNF-α in
einigen Körperflüssigkeiten und
tragen so signifikant zur Diagnostizierung zahlreicher schwerer
Krankheiten bei.
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Die Wirkung von TNF-α wird durch
Rezeptoren an verschiedenen Zellen erreicht. Es gibt zwei Arten von
Rezeptoren mit Molekulargewichten von 55 kDa und 75 kDa (M. Brockhaus
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 3127, 1990). Die extrazellulären Rezeptordomänen sind ähnlich (J.
Vilcek und TH Lee, J. Biol. Chem. 166, 7313, 1991), während die
intrazellulären
Teile verschieden sind. Das ermöglicht
wahrscheinlich eine Mediation von verschiedener Stimulation in der
Zelle (Z. Dembic et al., Cytokine 2, 231, 1990).
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Abgespaltete extrazelluläre, in Serum
und Plasma befindliche Rezeptordomänen werden lösliche TNF-α-Rezeptoren
(P. Seckinger et al., Proc. Natl. Acad. Sci USA 87, 5188, 1990)
genannt. Manchmal wurden diese Proteine inhibitorische Peptide für TNF genannt
(
US 5,359,037 ). Bei
einigen Krankheiten hängt
z. B. die Menge der löslichen
Rezeptoren von Intensität
der Krankheit und von deren Behandlung (I. Olson et al., Eur. Cytokine
Netw. 4, 169, 1993) ab, während
die Kinetik des TNF-α und
somit dessen Wirksamheit wahrscheinlich von dessen Menge in Serum
(Kus et al., Int. J. Cancer 55, 110, 1993) abhängt. So ist die Bestimmung
von löslichen
Rezeptoren für
TNF-α wichtig
vom Gesichtspunkt sowohl der Diagnostizierung der Schwere der Krankheit
als auch der Bestimmung der Wirksamkeit und der Zweckmäßigkeit
der Behandlung. Lösliche
Rezeptoren für
TNF-α können mit
spezifischen monoklonalen Antikörpern
bestimmt werden.
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Antikörper gegen einen ausgewählten Antigen
können
durch Immunisierung der Tiere mit Antigen und Isolierung der aus
dem Tierserum gewonnenen Antikörper
gewonnen werden. Die so erhaltenen Antikörper sind heterogen – polyklonal;
sie haben nämlich verschiedene
Affinitäten
zum Antigen und sind auch an verschiedene Antigendeterminanten – Epitope
gebunden.
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Koehler und Millsstein (Nature 256,
495, 1975) entwickelten eine Methode zur Hybridisierung von Zellen,
die die Produktion von monoklonalen Antikörpern, d. h. Antikörpern mit
gleicher Struktur, die alle an derselben Stelle gebunden sind und
nur mit einer Antigendeterminante reagiren, ermöglicht. Solche Zellen – Hybridome – werden
durch Fusion von Lymphoblasten und Myelomzellen gebildet. Diese
Methode ermöglicht eine
unbegrenzte Synthese von gleichen monoklonalen Antikörpern; wegen
dieser Eigenschaft sind monoklonale Antikörper unentbehrlich in vielen
Bereichen, in Therapie und in Diagnostik.
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In
EP
212489 offenbarten Cerami et al. ein aus Makrophagen isoliertes
Modulatormaterial. Es wurden zahlreiche diagnostische und therapeutische
Verwendungen vorgeschlagen sowie Testvorgänge, Materialien in Kitform
und pharmazeutische Zubereitungen angegeben. Rubin et al, entwickelten
Hybridome zur Produktion von monoklonalen Antikörpern und Antikörper zur
Bestimmung von TNF-α und
dessen Reinigung (
EP 218868 ).
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A. Moeller und F. Emlig entwickelten
monoklonale Antikörper
mit zwei verschieden schweren Ketten, was den Antikörpern verschiedene
Neutralisationsfähigkeit
und somit auch eine spezifischere Verwendung (
EP 260610 ) verleiht.
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In
EP
288088 offenbarten Yone et al, eine Methode zur Bestimmung
von TNF-α in
Körperflüssigkeiten von
Patienten mit Kawasaki-Krankheit, mit Erkennbarkeit von Epitopen
auf TNF-α-Stellen
von G1y68 bis Ile97. Diese monoklonalen Antikörper können cytotoxische Wirkungen
des TNF-α auf
L9929-Zellen, Wirkungen, die den Metabolismus von Fetten und das
Binden an den TNF-α-Rezeptor
regulieren, neutralisieren. Sie offenbarten auch Antikörper erkennende
Stellen an TNF-α von
Thr7 bis Leu37 sowie Stellen von Pro113 bis Glu127.
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In
EP
492448 offenbarte E. Barbanti monoklonale Antikörper oder
deren Fragmente zur Neutralisierung von TNF-α in Molverhältniss von 2 : 1 sowie zur
Detektion von humanem TNF-α in
Körperflüssigkeiten.
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In WO 92/16553 offenbarten Junming
et al, neben üblichen
monoklonalen Antikörpern
gegen TNF-α auch
Chimären-Antikörper, d.
h. humanisierte Antikörper
verschiedener Struktur mit hoher Affinität zu TNF-α und hoher Neutralisationsfähigkeit
für TNF-α; in diesen
Fällen
können
monoklonale Antikörper
an Aminosäurereste
des rekombinanten TNF-α 59–80 und
87–108
gebunden werden, während
sie an die für
Bindung zum Rezeptor wichtigen TNF-α-Teile: 11–13, 37–42, 49–57 oder 155–157 nicht
gebunden werden. Die Stoffe sind in der Diagnostik von TNF-α und zur
Behandlung von mit erhöhter
TNF-α-Synthese
verbundenen Krankheiten verwendbar.
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Auch in WO 92/11383 offenbarten Adair
et al, teilweise humanisierte Antikörper gegen TNF-α zur Therapie
und Diagnostik. Für
diese Antikörper
ist es charakteristisch, dass jeder davon drei spezifische Verbindungsstellen
an einem variablen Teil von sowohl der schweren als auch der leichten
Kette aufweist, was eine wiederholte und sicherere parenterale Applikation
ermöglicht.
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In
US
5 223 395 ist ein immunometrischer Test für den biologisch
aktiven Tumornekrosefaktor in biologischen Proben beschrieben, der
die Gewinnung eines Komplexes aus einem ersten markierten monoklonalen
Antikörper,
biologisch aktivem TNF, und einem zweiten monoklonalen Antikörper, der
an ein unlösliches Substrat
gebunden werden kann, und eine Detektierung der mit dem Komplex
verbundenen Markermenge umfasst.
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In
US
5 360 716 beschrieben Y. Ohomoto et al, die Herstellung
von monoklonalen Antikörpern
von hoher Spezifität,
die zur Reinigung von TNF-α oder
zu dessen quantitativer Bestimmung in biologischen Proben verwendet
werden können.
Darunter sind mehrere mit dem SDS-denaturierten TNF-α reagierende
Antikörper.
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Neben Antikörpern gegen TNF-α wurden auch
Fab-Fragmente entwickelt, die wegen der Bindung zu TNF-α einen septischen
Schock verhindern können
(KJ Tracy et al., Nature 330, 662, 1987).
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Zur qualitativen und quantitativen
Bestimmung von humanem TNF-α in
biologischen Flüssigkeiten
und bakteriellen Lysaten werden auch für TNF-α und Meerrettichperoxidase bispezifische
monoklonale Antikörper verwendet
(N. Berkova et al.,
DE 4104787 ).
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In WO 91/02756 offenbarte M. Kriegler
Antikörper
verschiedener Herkunft, die die Abspaltung von pro-TNF-α zu grösseren oder
kleineren Fragmenten verhindern. Durch eine Kombination beider Arten
von Antikörpern
kann der TNF-α-Gehalt
in verschiedenen Körperflüssigkeiten
bestimmt werden. Sie können
auch für verschiedene
prophylaktische und therapeutische Zwecke bei mit pathologischem
TNF-α-Gehalt
verbundenen Krankheiten verwendet werden.
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P. Boyle et al, entwickelten monoklonale,
in Diagnostik verwendbare Antikörper.
Sie werden auch an Zelloberflächen-TNF-α gebunden
und verhindern die von LPS induzierte TNF-α-Sekretion durch humane Monocyt-Zelllinie
(
EP 614984 ).
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Polyklonale un monoklonale Antikörper gegen
TNF-α sind
auch ein Grundbestandteil eines Reagens, das eine selektive Bestimmung
des oligomeren TNF-α,
nicht aber der angeblich biologisch unwirksamen Monomere oder des
an TNF-Rezeptoren gebundenen TNF-α ermöglicht (A.
Corti, WO 93/06489).
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Antikörper gegen TNF-α und dessen
Fragmente, die verschiedener Herkunft und an sich neutralisierend
sind, findet man auch in einer Kombination mit verschiedenen, zur
Behandlung von mit einer erhöhten TNF-α-Menge verbundenen
Krankheiten beabsichtigten Xanthinderivaten (H. Anagnostopulos,
WO 92/07585).
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Eine Kombination von Antikörpern für TNF-α und Interferon-γ wurde zur
Behandlung von mit immunologischem System verbundenen Krankheiten
wie Autoimmunerkrankungen und Transplantatabweisung vorgeschlagen
(Jonker und PH Van der Meide, WO 90/10707).
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Kombinationen von Antikörpern gegen
TNF-α mit
verschiedenen Antibiotika wurden zur Behandlung bakterieller Meningitis
vorgeschlagen (RF Hector und MS Collins,
EP 585705 ).
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Zahlreiche für rekombinanten TNF-α spezifische
monoklonale Antikörper
wurden in verschiedener Literatur offenbart, z. B.: CH Liang, Biochem.
Biophys. Res. Comm. 137, 847, 1986; A. Meger et al., Hybridoma 6,
305, 1987; Fendly et al., Hybridoma 6, 359, 1987; TS Bringman et
al., Hybridoma 6, 489, 1987; M. Hirai et al., J. Immunol. Meth.
96, 57, 1987; A Mooler et al., Cytokine 2, 162, 1990. Sie werden
entweder zur Bestimmung von Epitopen an TNF-α oder zur Entwicklung von Immunomethoden
zur Bestimmung von TNF-α oder zur
Isolierung von TNF-α verwendet.
Keine der obigen Referenzen betrifft jedoch unmittelbar den Therapiebereich
oder die in vivo Diagnostik (LE Junming et al., WO 92/16553).
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Betreffend die Entwicklung von Antikörpern gegen
TNF-α mit
verschiedener Bindungs- oder Neutralisierungsfähigkeit sollen PR Temest et
al., Hybridoma 13, 183, 1994, erwähnt werden. In diesem Artikel
wurden solche Antikörper
offenbart, die partielle kompetitive Antagonisten des nicht-modifizierten
TNF-α-Antikörpers, der
vor Strukturänderungen
des TNF-α entstand,
sind.
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Monoklonale Antikörper und biologisch aktive
Fragmente gegen Rezeptoren für
humanen TNF-α,
aus HL-60-Zellen isoliert, wurden von Brockhaus und Loetscher (
EP 334165 ) entwickelt. Diese
aktiven Bestandteile dienen entweder zur Reinigung der Membranenrezeptoren
für TNF-α oder für therapeutische
oder diagnostische Zwecke.
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Eine ausführlichere Definition der Verwendung
von monoklonalen Antikörpern
gegen lösliche
TNF-Rezeptoren geht aus WO 94/09137 (Fendley et al,) hervor. Sie
werden zur Behandlung von Patienten mit malignen Tumoren, HIV und
durch T-Zellen mediierten Autoimmunerkrankungen verwendet.
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In
US
5 359 037 offenbarten Wallash et al, polyklonale und monoklonale
Antikörper
gegen einen TNF-α-Rezeptor
und deren biologisch aktive Fragmente; einige Wirkungen von TNF-α auf Zellrezeptoren
können
durch diese Proteine stimuliert oder inhibiert werden. Sie sind
auch in Diagnostik zur Detektierung von endogen gebildeten Antikörpern gegen
TNF-α-Rezeptoren
und für
die Bestimmung des TNFα-Rezeptorspiegels in
Körperflüssigkeiten
verwendbar.
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In WO 92/22666 offenbarte G. Adolf
monoklonale Antikörper
gegen die extrazelluläre
Domäne
eines TNF-α-Rezeptors.
Diese Antikörper
sind zur Bestimmung von löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 in Körperflüssigkeiten
mittels ELISA-Methode verwendbar.
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Erfi ndungsgemäße Lösung
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Die Zubereitungen gemäß der vorliegenden
Erfindung unterscheiden sich von bisher bekannten monoklonalen Antikörpern und
daraus entwickelten Reagenzien zur Bestimmung von TNF-α oder löslichen
Rezeptoren, indem sie eine Bestimmung der freien Rezeptoren p55
oder p75 oder TNF-α sowie
eine Bestimmung von Komplexen beider TNF-α-Rezeptoren mit TNF-α oder dessen
Analoga ermöglichen.
Die Bestimmung von freien und gebundenen löslichen TNF-α-Rezeptoren
ist sehr wichtig zur Bewertung des Krankenheitszustands oder des
Behandlungserfolgs. Während
der Entwicklung von einigen Krankheiten erhöht sich der Spiegel von löslichen
TNF-α-Rezeptoren mit gebundenem
TNF-α. So
sind die den Spiegel sowohl der freien TNFα-Rezeptoren als auch der TNF-α-Rezeptoren
in einem Komplex mit TNF-α darstellenden
Werte ein sicherer Maßstab der
Krankheit oder der Therapie als die Bestimmung von freien löslichen
TNF-α-Rezeptoren
allein.
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Solche monoklonale Antikörper werden
durch Kultivierung von unter ECACC 95101016, 95071217 und 95071218
deponierten stabilen Hybridoma-Zelllinien erhalten. Die stabilen
Hybridoma-Zelllinien wurden mittels Immunisierung von Mäusen mit
Komplexen des TNF-α-Analogons
Cys95His107His108Cys 148 mit löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 und/oder p75 hergestellt.
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Die monoklonalen Antikörper gemäß der vorliegenden
Erfindung können
in Diagnostik sowie in Prophylaxe und/oder Therapie von Krankheiten,
worin die TNF-α-Menge erhöht wird,
verwendet werden. Solche typischen Krankheiten sind z. B. septischer
Schock, AIDS, zerebrale Malaria, Graft-versus-host-Krankheit, rheumatoide
Arthritis. Die monoklonalen Antikörper gemäß der vorliegenden Erfindung
können
zu diesen Zwecken allein oder als pharmazeutische Zubereitungen
verwendet werden. Die monoklonalen Antikörper in entsprechenden Zubereitungen
können
parenteral: subkutan, intravenös,
intraarteriell oder intramuskulär
verabreicht werden.
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Die monoklonalen Antikörper gemäß der Erfindung
sind auch für
Immunteste in flüssiger
Phase sowie auf fester Phase geeignet.
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Die monoklonalen Antikörper und
deren Fragmente werden mittels Immortalisierung von Lymphozyten B
eines mit einem ausgewählten
Antigen immunisierten Mauses hergestellt. Das kann entweder mittels
Transformation mit einem onkogenen Virus, mittels Elektrofusion
oder mittels Fusion mit bereits immortalisierter Zelllinie von Myeloma-
oder Lymphoblastoid-Zellen getan werden. In meisten Fällen werden
Plasmacytoma-(Myeloma-)Zellen von Säugetierherkunft verwendet,
die kein Enzym Hypoxanthin-Guanin-Phosphoribosyl-Transferase (HGPRT)
aufweisen.
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Zelllinien werden dann mittels einer
der möglichen
Methoden kloniert und anschließend
für die
Fähigkeit,
gewünschte
Antikörper
zu produzieren, getestet. Bekannt sind verschiedene Teste zur Bestimmung
von spezifischen Antikörpern
und deren Auswähl
hängt üblicherweise
von der Natur des Antigens selbst sowie von den gewünschten
Eigenschaften der Antikörper
ab. Dieser Schritt ist der wichtigste im ganzen Verfahren, da im
diesen Schritt Antikörper
mit hohen Affinitätskonstanten
und gewünschter
Spezifität
ausgewählt
werden.
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Nachdem eine stabile, monoklonale
Antikörper
der gewünschten
Spezifität
und Affinität
produzierende Hybridoma-Zelllinie erhalten wurde, stellt diese Linie
eine Quelle des den monoklonalen Antikörper kodierenden genetischen
Materials dar.
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Gene, die die ausgewählten monoklonalen
Antikörper
gegen TNF-α oder
dessen Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148
kodieren, werden so isoliert, dass cDNA-Bibliothek aus mRNA hergestellt
wird. Dann wird die Immunoglobulin kodierende cDNA isoliert und
weiter manipuliert. Bestimmte Teile der nukleotiden Sequenz können ausgewechselt
werden, um sogenannte humanisierte, zur therapeutischen Verwendung geeignete
Antikörper
(dadurch wird deren Immunogenizität vermindert) herzustellen.
Der cDNA-Klon kann in einen Prokaryonten- oder Eukaryonten-Expressionsvektor
eingesetzt werden und wird zu einer möglichen Massenproduktion verwendet.
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Der Ausdruck "stabile Zelllinie"
bedeutet, dass die Linie eine lange Zeit lebensfähig ist, theoretisch über eine
uneingeschränkte
Zeitperiode, und dass während
dieser Zeit sie auch den gewünschten
monoklonalen Antikörper
produziert.
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Der Ausdruck "monoklonaler Antikörper" betrifft
einen aus einem Gemisch von verschiedenen Antikörpern ausgewählten Antikörper. Alle
monoklonale Antikörper
mit derselben Spezifität
und Affinität
sind identisch mit Ausnahme von deren natürlichen Mutanten.
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Unter dem Ausdruck "Antikörper" sind
intakte Moleküle
der Immunoglobuline sowie deren Fragmente (Fab, F(ab')2,
Fv, scFv) gegen ein TNF-α-Analogon
zu verstehen.
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Der Ausdruck "neutralisierend" bedeutet
die Fähigkeit
der Antikörper,
cytotoxische Wirkung von TNF-α oder
dessen Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148
in vitro und/oder in vivo zu blockieren.
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Zur Herstellung von monoklonalen
Antikörpern
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Fusionsmethode verwendet, die zuerst von Koehler
und Millstein (Koehler, G. und Millstein, C., Nature 256: 496, (1975))
offenbart wurde. Verwendet wird eine in BALB/c Mäusen gewonnene NS1-Plasmacytoma-Linie,
die HGPRT- ist und Immunoglobuline weder produziert noch sekretiert.
Eine solche immortalisierte Zelllinie wird mit Zellen, von denen
einige Antikörper,
die an das TNF-α-Analogon
Cys95His 107His 108Cys 148 und auch an TNF-α gebunden werden, produzieren,
fusioniert. Die Antikörper
gegen das TNF-α-Analogon
produzierende Zellen werden aus der Milz von BALB/c Mäusen, die
mit einem Komplex von TNF-α-Analogon
Cys95His 107His 108Cys 148 immunisiert sind, isoliert. Das TNF-α-Analogon
Cys95His 107His 108Cys 148 wird mittels rekombinanter DNA-Technologie hergestellt.
Nach der Fusion beider Zellarten wird die Anwesenheit von spezifischen
Antikörpern
in Überstanden
von gebildeten Hybridomen getestet. Augewählt werden solche Antikörper, die
mit dem TNF-α-Analogon
oder auch mit TNF-α allein
reagieren. Zum Testen wird die ELISA-Methode (enzyme linked immunosorbent
assay) verwendet, worin beide rekombinante Proteine (TNF-α-Analogon Cys95His107His108Cys148
und TNF-α)
zur Bekleidung von Mikrotiterplättchen
verwendet werden. Die ausgewählten
stabilen Zelllinien werden in kleinen plastischen Flaschen oder
in Spinnerflaschen kultiviert. Eine Konzentration der monoklonalen
Antikörper
von bis zu 1,0 mg/ml kann in den Überständen in einem geeigneten Medium
und unter geeigneter Kultivierung von Zelllinien erreicht werden.
Solche monoklonalen Antikörper können aus Überständen mittels
Ausfällung
mit Ammoniumsulfat oder mittels Ionenaustauschchromatographie oder
Affinitätschromatographie
auf Protein A- oder Protein G-Sepharose isoliert werden.
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Zur Immunisierung wurden Komplexe
mit der Zusammensetzung ABn1, ABn2 oder ein ABn1ABn2-Gemisch ausgewählt und hergestellt.
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Die Bedeutungen der obigen Symbole
sind wie folgt:
A bedeutet das TNF-α-Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148,
ABn1 bedeutet ein Gemisch von Komplexen löslicher
nativer oder rekombinanter TNF-α-Rezeptoren
p55 mit dem Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148,
ABn2 bedeutet ein Gemisch von Komplexen löslicher
nativer oder rekombinanter TNF-α-Rezeptoren
p75 mit dem Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148,
wodurch
ABn1ABn2 ein
Gemisch von Komplexen des Analogons TNF-α Cys95His107His108Cys148 und
verschiedener abgestumpfter Formen von beiden nativen löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 und p75 bedeutet.
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Man kann von einem Gemisch gesprochen,
weil es bekannt ist, dass beim Nterminalen Teil eines löslichen
Rezeptors eine proteolytische Abspaltung von mehreren Aminosäuren erfolgt,
und weil an dasselbe TNF-α-Trimer
der eine oder der andere der löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 oder p75 gebunden werden kann.
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Die rekombinanten löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 oder p75 können
anstelle nativer löslicher TNF-α-Rezeptoren
verwendet werden.
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Das rekombinante Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148
wurde zur Immunisierung aus folgenden Gründen ausgewählt:
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- 1. Die zweifachige Mutation His107His108 ermöglicht eine
genügend
feste Bindung des Analogons an die chromatographische Säule Cu2+--IDA
und dient so als Affinitätsligand
bei der einstufigen Isolation von löslichen TNF-Rezeptoren sowohl
natürlicher
Herkunft (Harn, Plasma, pleurale Flüssigkeit usw.) als auch aus
Kulturen von rekombinanten Organismen, z. B. E. coli, Hefe und Insekten-
oder Säugetierzellkulturen.
Der Komplex wird aus der Säule
durch eine erhöhte
Imidazolkonzentration eluiert, d. h. bei milden Bedingungen, die weder
die biologischen Eigenschaften des Komplexes oder dessen Komponenten
verschlechtern noch eine Dissoziation oder Denaturierung von Proteinen
verursachen.
- 2. Die zusätzliche
zweifache Mutation Cys95Cys148 ermöglicht eine spontane Verbindung
der Untereinheiten im TNF-Trimer mit Disulfidbindungen. Einzelne
Mutationen Cys95 und Cys148 liegen an Berührungsflächen, die bereits auf eine
natürliche
Weise Monomere zu einem ziemlich kompakten Trimer verbinden, das
jedoch nach bis jetzt bekannen Daten bei niedrigen Konzentrationen
(z. B. physiologische Konzentrationen) trotzdem zu Monomeren dissoziiert
und gleichzeitig denaturiert wird und seine biologische Wirkung
verliert (US Patent 5 223 395). Mittels zweifacher Mutation von
Cys95Cys148 wurde die unerwünschte
Dissoziation verhindert und gleichzeitig die Thermostabilität des Trimers
sehr erhöht.
- 3. Die Einführung
der angegebenen Mutationen beeinflusste in keiner Weise die zur
Bindung der Rezeptoren wichtigen Stellen, was daraus geschlossen
wird, dass die Cytotoxizität
im Vergleich mit TNF-α nicht
geändert wurde.
Die Cytotoxizität
wurde auf L929-Zelllinie bestimmt.
- 4. Das Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148
dient nicht nur einer einfachen Isolation der Rezeptoren, sondern
stellt auch einen kompakten, thermodynamisch stabilen Trägerkern
für lösliche Rezeptoren
dar. Ein solcher Komplex ist stabiler, lebensfähiger und auch immunogener
im Vergleich zu einer gesonderten Verwendung einzelner Komponenten.
- 5. Da die Bindungsstellen zwischen TNF-α und dem Rezeptor gedeckt sind,
können
mit grösserer
Wahrscheinlichkeit nur monoklonale, auf aufgedeckte Oberflächen gerichtete
Antikörper
gebildet werden, was bei der Verwendung dieser Antikörper zu
analytischen Zwecken (ELISA) wichtig und für eine richtige Bestimmung
der TNF-α-Konzentration in
Gegenwart eines Überschusses
an löslichen
Rezeptoren sehr wichtig ist.
- 6. Zur Herstellung von monoklonalen Antikörpern ist keine Isolation der
einzelnen reinen Rezeptoren nötig. Durch
Verwendung des Gemisches werden äquivalente
oder sogar bessere Ergebnisse erreicht.
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Einige monoklonale Antikörper gemäß der vorliegenden
Erfindung haben auch eine hohe Neutralisationswirkung. Sie werden
zu therapeutischen Zwecken eingesetzt. Die übrtgen monoklonalen Antikörper ermöglichen
die Bestimmung sowohl von freien Makromolekülen der TNF-α-Rezeptoren
p55, p75 und des TNF-α als
auch von deren gegenseitigen Komplexen.
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Die Messungen des löslichen
TNF-α-Rezeptors
p55 im Serum durch monoklonale Antikörper gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigen, dass z. B. mittels dieser Antikörper gesunde Freiwillige, radikal
behandelte Melanom-Patienten und Patienten mit metastatischem Melanom
unterschieden werden können.
Auch der Erfolg der Chemoimmuntherapie kann damit vorhergesagt und
der Erfolg der Behandlung verfolgt werden.
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BEISPIELE
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Die Erfindung wird durch folgende
Beispiele illustriert und keineswegs darauf eingeschränkt.
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Beispiel 1
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Herstellung des Analogons
TNF-α Cys95His107His108Cys148
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Gen und Expressionssystem
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Es wurde ein handelsübliches
synthetisches, ins Trägerplasmid
BBG4 (British Biotechnology, Großbritannien) eingebautes TNF-α-Gen eingesetzt.
Das Gen wies der Expression im Bakterium E. coli angepasste Codone
auf.
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Basisches Expresssionsplasmid pCYTEXPl
(Belev T. N. et al., A fully modular vector system for optimization
of gene expression in Escherichia coli. Plasmid 1991: 26: 147–150) wurde
von der Firma Medac (Hamburg, Deutschland) geliefert. Bei unserer
Arbeit verwendete Enzyme wurden von Sigma, Amershen und Boehringer
geliefert. Wenn die Herkunft von Reagenzien nicht spezifisch angegeben
wird, sind sie von einer den Anforderungen der Arbeit in Molekulärbiologie
entsprechenden Qualität.
-
Das Gen wurde aus dem Plasmid BBG4
mit dem Restriktasenpaar Ndel/BamHI ausgeschnitten und in das vorher
mit demselben Restriktasenpaar behandelte Expressionsplasmid pCYTEXP
1 subkloniert.
-
In diesem Expressionsplasmid wird
das TNF-α-Gen
von einem thermoinduzierbaren Promotor kontrolliert und daher muss
die Fermentation bei 40–42°C durchgeführt werden.
Bei optimierten Fermentationsbedingungen war die Expression von
TNF-α in
diesem System etwa 1–2%
der ganzen Zellproteine. Wegen der relativ niedrigen Expression
wurde das Expressionsplasmid derart modifiziert, dass
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a) das Plasmid pCYTEXP 1 mit dem
Enzym HindIII geschnitten wurde, die kohesiven Enden auf beiden
Seiten mit Klenow-Enzym eingefüllt
und wieder in ein Zirkularplasmid mit T4 DNA-Ligase ligiert wurden oder
-
b) aus dem Plasmid pCYTEXP 1 ein
Teil des Repressor cI857-Gens mit einem
Paar der Enzyme HindIII/NotI asugeschnitten wurde, die Enden mit
Klenow-Enzym eingefüllt
und wieder in ein Zirkularplasmid mit T4 DNa-Ligase ligiert wurden.
-
In beiden Fällen wurde die Plasmid-DNA
aus zehn Klonen analysiert. Der ausgewählte Klon musste eine richtige
Plasmidgröße und eine
hohe Expresion bereits bei 30°C
aufweisen. So wurde ein Expressionsplasmid mit Promotor, der nicht
mehr vom Repressor cI857 kontrolliert wurde,
erhalten und bei optimaler Fermentationsführung in Laborfermentator wurde
die Expression von TNF-α bis
zu 15–25%
der ganzen Zellproteine in Abhängigkeit
von der Art des Analogons erhöht.
Alle hier angegebenen TNF-α-Analoga
wurden durch so modifiziertes Expressionsplasmid erhalten. Somit
zeigte sich, dass die konstitutive Expression von TNF-α oder dessen
Analoga das Wachstum von E. coli nicht wesentlich beeinflusst, und
gleichzeitig wurde im Cytoplasma eine genügend große Menge an gewünschtem
Protein akkumuliert, um eine wirtschaftliche Isolation zu ermöglichen.
Da die Expression nicht mehr an Temperaturinduktion gebunden war,
konnten die Zellen auch bei niedrigerer Temperatur (z. B. bei 30°C) kultiviert
werden, was sich gerade bei Cysteinmutanten, wo bei üblicher
Induktionstemperatur fast keine Protein akkumulation erfolgte, als
sehr günstig
zeigte. Der Zusatz von verschiedenen teuren Stoffen (Induktoren,
z. B. IPTG) entfiel. In den meisten kommerziellen Expressionssystemen
werden nämlich
kontrollierte Promotoren verwendet.
-
Beispiel 2
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Die Herstellung von mutierten
TNF-α-Genen
-
Die entsprechenden Mutationen wurden
mit oligonukleotid-gerichteten Mutagenese auf Einzelstrand-Plasmid-DNA
nach einer bekannten Methode (Kunkel, T. A. Rapid and efficient
site specific mutagenesis without phenotypic selection. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA 82, 488–492)
in zwei Schritten eingeführt.
Oligonukleotide wurden auf einem DNA-Synthetisator (Modell 381A)
der Firma Applied Biosystems mit von derselben Firma gelieferten
Chemikalien synthetisiert.
-
Zuerst wurde das Ausgangsanalogon
TNF-α His107His108
hergestellt und zur Einführung
der Mutationen G1u107G1y108 → His107His108
wurde oligo-M28z31 mit der Sequenz
5'-CGC TTC TGC ATG GTG GGG
AGT TTC ACG C-3'
verwendet.
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In der nächsten Stufe wurden noch beide
Cysteinmutationen eingeführt
und zur Mutation Ser95 → Cys95
wurde oligo-M20z38 mit der Sequenz
5'-CTT GAT AGC GCA CAG CAG
GT-3'
und zur Mutation G1y148 → Cys148 wurde oligo-M23z41
mit der Sequenz
5'-GTY CAC CT6 GCA AGA TTC AGC GA-3'
verwendet.
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Beispiel 3
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Isolation und Reinigung
des Analogons TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148
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Aus frischen Kolonien von E. coli
NM 522 wurden 10 bis 30 ml einer Übernachtkultur in einem einfachen
Kultursubstrat LB mit Zusatz von 100 μg Ampicillin/ml des Mediums
in Erlenmeyerkolben auf einer Laborschüttelvonichtung bei 30°C und bei
120–130
U/min hergestellt. Diese Kultur wurde als eine Impfkultur zur Herstellung
von Biomasse aus einem grösseren
Volumen (1 – 3
1 von LB mit Ampicillinzusatz) verwendet. Die bakterielle Kultur
wuchs bei diesen Bedingungen bis zur Sättigungsphase (optische Dichte
bei 550 nm betrug von 1 bis 1,2). Das Zellpellet wurde durch Schleudern
(5000 U/min; 5 Minuten) vom Kultursubstrat getrennt und gewaschen.
Die gewaschenen Zellen des bakteriellen Pellets wurden mechanisch
in Browns MKS-Homogenisator gebrochen. Im Zentrifugat wurde ein
Großteil
der Nukleinsäuren
mit 0,1%-gem Polyethylenimin ausgefällt. Proteine wurden mit Ammoniumsulfat
(65% der Sättigung)
gefällt,
der Niederschlag wurde in einem Puffer 0,02 M K-Phosphat, 0,2 M
NaCl, pH 7,1, gelöst
und auf eine Säule
von Zn++-IDA Chelating Superose (Pharmacia)
aufgetragen. Auch andere Ionen wie z. B. Cu++,
Ni++, Co++, können verwendet
werden. Eine Gradientenelution erfolgte mit einem Puffer derselben
Zusammensetzung und mit Imidazolzusatz (50 mM). Da unser Analogon
Histidinmutationen hatte, blieb es am längsten an der Säule, während andere
Proteine und die meisten anderen Unreinugungen früher eluiert
werden. Gleichzeitig mit dem biologisch wirksamen Analogon wurde
auch ein kleinerer Teil des teilweise proteolytisch abgebauten Proteins
eluiert, das jedoch in der Phase der Polierung an HIC-Säule der
Phenyl Superose (Pharmacia) entfernt werden konnte. Die ganze Ausbeute bei
Reinigung war 40–50%.
-
Die Reinheit und Qualität des gereinigten
Analogons wurden mit Standard-SDS-PAGE-Analyse bewertet (bei Silberfärbung wurde
nur ein Hauptfleck der Größe von 17
kDa sichtbar, während
ein Fleck des kovalent-gebundenen, mit Merkaptoethanol nicht-reduzierbaren
TNF-α-Dimers
kaum sichtbar wurde). Bei SDS-PAGE-Ausführung
ohne Reduktionsmittel – d.
h. ohne Merkaptoethanol – wurde
nur ein Fleck in der Höhe von
40–42
KDa, der einem TNF-α-Trimer
mit allen drei, mit Disulfidbindungen kompakt verbundenen Untereinheiten
entspricht, erhalten. Der isoelektriche Punkt (pI) wurde zu einem
Wert von etwa 7,85 erhöht.
Eine der zusätzlichen
Eigenschaften eines solchen Trimers war auch eine wesentlich erhöhte Thermostabilität.
-
Der Cytotoxizitätstest auf einer Standard-L929-Zeltlinie
von Mäusefibroblasten
zeigte, dass die biologische Wirksamkeit etwas vermindert, jedoch
vergleichbar zu jener des nativen TNF-α war.
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Beispiel 4
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Isolation löslicher
Rezeptoren p55 und p77 aus Harn und Herstellung von. Komplexen des
Analogons TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148 und löslicher
TNF-α. Rezeptoren
p55, p75
-
a) Herstellung einer Proteinfraktion
aus Harn
-
Aus Harn (50 1) von Patienten mit
verschiedenen Krebserkrankungen wurde mittels Ultrafiltration (Membrane
10000 NMWL polysulfone cat. no. PTGCOMIP04, Apparat Minitan, Firma
Millipore) ein Konzentrat (600 ml) erhalten. Die Proteine; wurden
mit Zusatz von Ammoniumsulfat (bis zu 60% der Sättigung) ausgefällt und
bei –70 °C zur weiteren
Behandlung gelagert.
-
b) Isolation der Rezeptoren
auf einer Affinitätssäule mit
immobilisiertem. Analogon
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TNF-α Cys95His 107His 108Cys 148
Das Analogon TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148 (1 mg), gelöst
in 1 ml von 0,02 M K-Phosphatpuffer mit 0,2 M NaCl, pH 7,1 (Puffer
A), wurde auf eine gemäß Herstellersanweisungen
hergestellte Affinitätssäule von
Chelating Superose (Pharmacia) mit immobilisiertem Cu++ gebunden.
Auf die so hergestellte Säule
wurde in Puffer A gelöster
Ammoniumsulfatniederschlag der Proteine aus Harn langsam während 30
Minuten appliziert. Nicht-gebundene Proteine wurden mit Puffer A
gewaschen. Dann wurden die Komplexe zwischen dem Analogon TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148 und löslichen
Rezeptoren sowie der überschüssige Analog
TNF-α Cys95His107His108Cys148,
die alle gleichzeitig in demselben Proteinpeak vorkamen, durch den
linearen Gradienten des Imidazols (von 0 zu 50 mM) im Puffer A eluiert. Auf
die gleiche Weise wurde die Eluierung des angegebenen Proteinkomplexes
und des überschüssigen Analogons
TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148 durch den Gradienten von Histidin und Glycin oder
nur durch Senken des pH des Ausgangspuffers erreicht. Im Falle der
Eluierung durch Senken des pH mußten die Eluate sofort nach
Eluierung neutralisiert werden. Die Proteinkomplexe zwischen dem
Analogon TNF-α Cys95His 107His
108Cys 148 und löslichen
Rezeptoren sowie das überschüssige Analogor
TNF-α Cys95His
107His 108Cys 148 enthaltenden Fraktionen wurden auf Amicon-Membrane
YM10 konzentriert.
-
c) Gelfiltration
-
Das überschüssige Analogon wurde von den
Komplexen zwischen dem Analogon TNF-α Cys95His 107His 108Cys 148
und löslichen
Rezeptoren mittels Gelfiltration auf Superose 12 (Pharmacia) und
Sephacryl 200 (Pharmacia) im obigen Puffer A, der auch zur Äquilibrierung
der Säule
verwendet wurde, getrennt.
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Beispiel 5
-
Immunisierung
der Mäuse
-
Gruppen von je drei BALB/c Mäusen wurden
subkutan mit einem Gemisch von einem Komplex des Analogons TNF-α Cys95His107His108Cys148
und löslichen
humanen TNF-α-Rezeptoren
p55 oder p75 immunisiert. Beide Proteine wurden 45 Minuten bei Raumtemperatur
inkubiert und dann mit komplettem Freund-Adjuvans (Sigma, St. Louis,
MO, USA) gemischt. Nach einem Monat wurden die Mäuse intraperitoneal mit denselben
Dosen beider Proteine im inkompletten Freund-Adjuvans (Sigma, St. Louis, MO, USA)
immunisiert. Zehn Tage nach der zweiten Inokulierung wurde den Mäusen Blut
aus der Schwanzvene entnommen und die Anwesenheit von polyklonalen
Antikörpern
gegen beide Antigene wurde in allen Sera mit ELISA-Test bestimmt.
Einen Monat nach der zweiten Immunisierung wurden die den besten
Titer der spezifischen Antikörper aufweisenden
Mäuse intravenös mit denselben
Dosen beider Komplexe wie in der ersten und in der zweiten Inokulation,
diesmal in einer physiologischen Lösung, inokuliert. Nach drei
Tagen wurden die Mäuse
geopfert und deren Lymphoblasen wurden für Fusion verwendet.
-
Beispiel 6
-
Herstellung
von stabilen Hybridoma-Zelllinien
-
Lymphozyten wurden aus der Milz der
geopferten Mäuse
mittels Perfusion isoliert und gleichzeitig wurden auch NS 1 Myelomen-Zellen
(> 99% lebende Zeilen)
in der log-Wachstumsphase hergestellt. Beide Zellarten wurden in
einem 10 : 1-Verhältnis
vermischt und geschleudert. Zum Niederschlag wurde eine 50%-ige (Vol/Vol.)
Lösung
von Polyethylenglykol 1500 (PEG 1500; Sigma, St. Louis, MO, USA)
in einem gemäß Dulbecco
modifiziertem Eagle-Medium (DMEM) langsam zugesetzt und dann wurde
die Zellsuspension langsam mit dem DMEM-Medium (1 ml während 1
Minute und 20 ml während
5 Minuten) verdünnt.
Die Zusammensetzung des DMEM-Mediums war wie folgt: DMEM (Flow,
Scotland, Großbritannien),
10 mM HEPES (Flow, Scotland, Großbritannien) und 45 mM NaHCO3 (Sigma, St. Louis, MO, USA). Nach dem Schleudern
wurde der Zellniederschlag in einem kompletten DMEM-Medium, das
neben DMEM der obigen Zusammensetzung auch. 13% des fötalen Kalbserums
(Hy Clone, Utah, USA), 100 μg/ml
Penicillin, 200 μg/ml
Streptomycin und einen Zusatz von 2 mM L-Glutamin (Gibco, Scotland,
Großbritannien)
enthielt, resuspendiert. Als Nährsubstrat
wurde auch eine Suspension von aus den Thymi von 2-monatigen BALB/c-Mäusen hergestellten
Thymozyten zugesetzt. Die Zellsuspension wurde auf acht Mikrotiterplatten
mit 96 Vertiefungen (Costar, Cambridge, MA, USA), 70 μl je Vertiefung,
aufgetropft. Die Platten wurden über
Nacht bei 37°C
in einem mit Dampf und 5% CO2 gesättigten
Inkubator aufbewahrt. Am nächsten
Tag wurden die Zellen mit HAT DMEM (Sigma, St. Louis, MO, USA),
140 μl je
Vertiefung, aufgefüttert.
Neben dem kompletten DMEM-Medium
enthielt HAT DMEM auch Hypoxanthin (H), Aminopterin (A) und Thymidin
(T). Nur Hybridome wuchsen in diesem Medium, während sich NS1-Zellen in Anwesenheit
von Aminopterin zersetzten und nicht-fusionierte Milzellen in in
vitro Bedingungen eine begrenzte Lebensdauer aufwiesen. Die Platten
wurden dann die ganze Zeit bei 37°C
in einem mit Dampf und 5% CO2 gesättigten
Inkubator aufbewahrt. HAT DMEM wurde jeden dritten Tag zugefüttert. Am
vierten Tag konnten die ersten Klone beobachtet werden. Die Überstände wurden
nach sieben Tagen getestet. Darin wurde erst die Anwesenheit von
Mäuseimmunglobulinen
bestimmt und anschließend
wurden jene Überstände, die in
ELISA-Test sehr starke Reaktionen ergaben, auch auf die Anwesenheit
der Antikörper
gegen das Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148
und gegen das rekombinante humane TNF-α getestet. Die Hybridome in jenen
Vertiefungen, wo in den Überständen spezifische
Antikörper
mit den größten relativen
Bindungsaffinitäten
bestimmt wurden, wurden zu grösseren
Volumina (zuerst auf Platten mit 24 Vertiefungen und dann in Fläschchen
mit immer grösseren
Volumina) gezüchtet.
Dabei wurde das komplette HAT DMEM-Medium zuerst durch ein komplettes
HT DMEM-Medium und dann durch ein komplettes DMEM-Medium ersetzt.
-
Um die Stabilität und Homogenität der ausgewählten Zelllinien
zu gewährleisten
und dadurch sicherzustellen, dass die von diesen Linien produzierten
Antikörper
tatsächlich
monoklonal waren, wurde ein Teil der Hybridome durch die Methode
der Endpunkt-Verdünnung
kloniert und ein Teil gefroren. Die Überstände der klonierten Hybridome
wurden wieder mit dem ELISA-Test getestet. Ausgewählte Hybridome
wurden zu grösseren
Volumina gezüchtet.
Ein Teil davon wurde gefror en und der andere
Teil zur maximalen Dichte gezüchtet. Solche Überstände wurden
zur Bestimmung der Klasse und Unterklasse der Immunglobuline, zur
Bestimmung der relativen Bindungsaffinität von monoklonalen Antikörpern und
zur Bestimmung der Konzentration von Immunglobulinen in erschöpften Überständen der
Hybridome verwendet.
-
Beispiel 7
-
ELISA zur Bestimmung von
monoklonalen Mäuse-Antikörpern gegen
das Analogon
-
TNF-α Cys95His107His108Cys148, TNF-α sowie gegen
p55- und p75-Rezeptoren Mikrotiterplatten mit einem flachen Boden
(Maxisorp, Nunc, Dänemark)
wurden mit Anti-Maus-Immunglobulinen (100 μl) (Dakopatts, Dänemark)
bzw. dern Analogon TNF-α Cys95His107His108Cys148,
TNF-α, p55-
oder p75-Rezeptoren. in 50 mM Na-Carbonat-/-Bicarbonatpuffer, pH
9,6, in der Konzentration von 1 μg/ml
bedeckt. Die Platten wurden über
Nacht bei 4°C
inkubiert. Dann wurden sie dreimal mit isotonischem Phosphatpuffer
(PBS) mit 0,05%-igem Tween 20 (PBS/Tween20,
Sigma, St. Louis, MO, USA) gewaschen. Die freien Stellen wurden
mit 100 μl
von 1%-igem Rinderserumalbumin (BSA) in PBS/Tween20 1
Stunde bei 37°C
blockiert. Nach einem dreifachen Waschen mit PBS/Tween20 wurden
je 100 μl
der Überstände von
Hybridomen in Vertiefungen einer Mikrotiterplatte aufgetragen und
1 Stunde und 30 Minuten bei 37°C
inkubiert. Die Platten wurden dann wieder mit PBS/Tween20 gewaschen
und auf jede davon wurden 100 μl
des Konjugats (Ziege-anti-Maus-Immunglobuline,
mit Peroxidase konjugiert; Jackson Immuno Research Laboratories,
Dianova), Verdünnung
1 : 5000 in 1%-igem BSA-PBS/Tween20, aufgetragen.
Nach einer 1,5-ständigen
Inkubation bei 37°C
wurde die Platte dreimal mit automatischem Plattenwascher gewaschen
und in jede Vertiefung wurden 100 μl des Substrats [0,1%ige 2,2'-Azinobis-(3-ethylbenzthiazolinsulfonsäure) (ABTS)
und 0,012%H2O2 in
einem Substratpuffer, bestehend aus 0,1 M Zitronsäure und
0,1 M Phosphatpuffer, mit pH 4,5] aufgetragen. Nach 30 Minuten wurde
die Absorbanz bei 410 nn mit einem automatischen Plattenleser gemessen.
In diesen Test wurden auch positive und negative Kontrollen eingeschlossen.
-
Beispiel 8
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ELISA zur quantitativen
Bestimmung der Maus-IgG-Antikörper
-
Die Vertiefungen einer Mikrotiterplatte
(Maxisorp, Nunc, Dänemark)
wurden mit Ziege-Anti-Maus-Immunglobulinen (100 μl) (Dakopatts, Dänemark)
in 50 mM Na-Carbonat-/-Bicarbonatpuffer,
pH 9,6, der Endkonzentration von 1 μg/ml bedeckt und über Nacht
bei 4°C
inkubiert. Nach dem Waschen, Blockieren der Platte mit 1% BSA in
PBS/Tween20 und nach dreifachem erneutem
Waschen mit PBS/Tween20 wurden 100 μl Maus-Immunglobulin
G oder M bekannter Konzentrationen (Sigm a,
St. Louis, MO, USA) sowie 100 μl
entsprechend verdünnte Überstände von
Hybridomen, worin die Konzentration von monoklonalen Antikörpern bestimmt
wurde, in jede Vertiefung aufgetragen. Auf die Platte wurden nach
1,5-ständiger
Inkubierung bei 37°C und
Waschen noch 100 μl
der mit Meerrettich-Peroxidase (HRP) konjugierten und in 1%igem BSA-PBS/Tween20 1 : 5000-verdünnten Ziege-Anti-Maus-Immunglobuline
(Jackson Immuno Research Laboratores, Dianova) aufgetragen. Nach
1,5-ständiger
Inkubation bei 37°C
und Waschen wurden 100 μl
des Substrats in jede Vertiefung aufgetragen. Seine Zusammensetzung
wurde bereits im Beispiel 7 beschrieben. Nach halbstündiger Inkubierung
bei 37°C
wurde die Absorbanz bei 410 nm mit einem automatischen Plattenleser gelesen.
-
Aus der mit bekannten Konzentrationen
von Maus-Immunglobulinen gewonnenen Kalibrierungskurve wurden die
Konzentrationen monoklonaler Antikörper in Überständen der Hybridome berechnet.
-
Beispiel 9
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Bestimmung der
Klasse und Unterklasse monoklonaler Antikörper
-
Die Klassen und Unterklassen der
Maus-Immunglobuline wurden auf zwei Weisen bestimmt. Eine davon
war ELISA wie im Beispiel 7 beschrieben mit der Ausnahme, dass anstatt
mit Peroxidase konjugierter Test-Ziege-anti-Maus-Antikörper optimale
Verdünnungen
spezifischer Immunglobuline gegen Maus-Immunglobuline M sowie gegen
alle vier Klassen der Maus-Immunglobuline G (IgG1,
IgG2a, IgG2b, IgG3) (Nordic, die Niederlande) in 1% BSA-PBS/Tween20 verwendet wurden. In den Test wurden auch
positive und negative Kontrollen eingeschlossen. Alle Proben wurden
doppelt gemessen.
-
Die Klassen und Unterklassen von
Maus-Immunglobulinen wurden auch mit Sigma Immuno TypeTM ISO-1
Kit (Sigma, St. Louis, MO, USA) gemäß den Herstelleranweisungen
bestimmt.
-
Beispiel 10
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Bestimmung der relativen
Bindungsaffinität
monoklonaler Antikörper
-
Wenn die Antikörperkonzentration in Überständen der
Hybridome bekannt war oder wenn bereits reine monoklonale Antikörper vorlagen,
konnte die relative Bindungsaffinität aus der im indirekten, im
Beispiel 7 beschriebenen ELISA-Test gewonnenen Titrationskurve bestimmt
werden mit der Ausnahme, dass anstatt der Überstände von Hybridomen deren Verdünnungen
in 1%BSA-PBS/TNeen20 oder Verdünnungen
reiner monoklonaler Antikörper
auf eine Mikrotiterplatte aufgetragen wurden. Die Antikörperkonzentration,
bei der die im ELISA-Test gemessene Absorbanz einem halben Wert
der Absorbanz bei Sättigung
gleich war, gab – berechnet
in Molen – die
relative Bindungsaffinität
der Antikörper,
die ein Maßstab
für deren
Affinitätskonstante
ist.
-
In den Test wurden auch positive
und negative Kontrollen eingeschlossen. Alle Proben wurden doppelt gemessen.
-
Beispiel 11
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Reinigung monoklonaler
Antikörper
-
Monoklonale Antikörper wurden auf Protein G-Sepharose
(Sigma, St. Louis, MO, USA) gereinigt. Fünfundzwanzigmal konzentrierte Überstände der
Hybridome, dialysiert in Centriprep 30 (Amicon, USA) gegen 0,02
M Phosphatpuffer, pH 8,0, der 0,5 M NaCl enthielt, wurden auf eine
Säule von
Protein G-Sepharose aufgetragen. Die Probe wurde 30 Minuten bei
Raumtemperatur befestigt. Dann wurden nicht-befestigte Proteine mit
0,02 M Phosphatpuffer, pH 8,0, der 0,5 M NaCl enthielt, gewaschen
und die befestigten Immunglobulinfraktionen, d. h. monoklonale Antikörper, wurden
mit 0,1 M Glycin/HCl, pH 2,7, eluiert. Diese Fraktionen wurden sofort
mit 1 M Tris-Puffer,
pH 9,0, neutralisiert. Die Anwesenheit von Antikörpern in einzelnen Fraktionen wurde
durch Messen der Absorbanz bei 280 nm und deren Wirksamkeit wurde
mit einem indirekten ELISA-Test bestimmt. Die positiven Fraktionen
wurden auf Centriprep 30 konzentriert un dialysiert, dann in Aliquoten
aufgeteilt und auf –20°C eingefroren.
-
Beispiel 12
-
Konjugierung monoklonaler
Antikörper
mit Meenettich-Peroxidase
-
Monoklonale Antikörper wurden mit HRP (Typ VI,
Sigma, St. Louis, MO, USA) mittels der Glutaraldehydmethode (Antibodies,
A laboratory manual, Harlow, E., Lane, D., editors, 1988) konjugiert.
-
HRP (2,9 mg) wurde in 1,25%-igem
Glutaraldehyd/PBS (0,1 ml), pH 7,1, gelöst und über Nacht bei Raumtemperatur
inkubiert. Dann wurde das überschüssige Glutaraldehyd
mittels Filtration auf einer mit 0,15 M NaCl equilibrierten Sephadex
G-25 Superfine-Säule entfernt.
Braungefärbte
Fraktionen wurden vereinigt: und gegen 0,1 M Na-Carbonat-/-Bicarbonatpuffer,
pH 9,2, dialysiert und in Centriprep 30 bis zu 0,65 ml konzentriert.
-
Die ausgewählten reinen monoklonalen Antikörper (1,5
mg) wurden in Centricone (Amicon, USA) gegen 0,1 M Na-Karbonat-/-Bikarbonatpuffer,
pH 9,2, dialysiert und bis zu 0,25 ml konzentriert, dann wurde die hergestellte
HRP zugesetzt und es wurde über
Nacht bei Raumtemperatur inkubiert.
-
Am nächsten Tag wurde 0,2 M Lysin
(0,1 ml) zugesetzt und es wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur inkubiert.
Die Probe wurde in Centricone gegen PBS, pH 7,1, dialysiert und
bis zu 1 ml konzentriert. Konjugierte Antikörper wurden in Aliquoten bei –20°C gelagert.
-
Beispiel 13
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Optimierung des Sandwich-ELISA-Tests
zur quantitativen Bestimmung von TNF-α und dessen Analoga (Schachbrett)
-
Um den ELISA-Test zur quantitativen
Bestimmung von TNF-α und
dessen Analoga zu optimieren, wurden die Vertiefungen auf einer
Mikrotiterplatte mit flachem Boden (Maxisorp, Nunc, Dänemark)
mit 100 μl
der ausgewählten
monoklonalen Antikörper
verschiedener Verdünnungen
(von 10 μg/ml
bis 80 ng/ml; Verdünnungen
1 : 2n) in 50 mM Na-Carbonat-/-Bicarbonatpuffer,
pH 9,6, bedeckt. In jede der acht Reihen wurden dieselben Verdünnungen
der monoklonalen Antikörper
aufgetragen. Die Platten wurden über
Nacht bei +4°C
inkubiert. Am nächsten
Tag wurden sie dreimal mit PBS/Tween20 gewaschen.
Die freien Stellen wurden 30 Minuten mit 100 μl von 1%-igem BSA in PBS/Tween20 bei 37°C
blockiert. Dann wurden in jede Vertiefung 100 μl von TNF-α oder vom Analogon TNF-α Cys95His107His108Cysl48
in 1%igem BSA-PBS/Tween20 in der Konzentration
von 0,5 μg/ml
aufgetragen. Nach 1,5-stündiger Inkubierung
bei 37°C
und wiederholtem Waschen mit PBS/Tween20 wurden
100 μl verschiedener
Verdünnungen
des Konjugats in 1%-igem BSA-PBS/Tween20 (von 1
: 50 bis 1 : 6400; Verdünnungen
1 : 2n) in jede der acht Säulen der
Mikrotiterplatte aufgetragen. Nach 1,5-stündiger Inkubierung bei 37°C und Waschen mit PBS/Tween20 wurden
100 μl des
ABTS-Substrats (seine Zusammensetzung wurde im Beispiel 7 beschrieben)
in jede Vertiefung aufgetragen. Nach hallbstündiger Inkubierung bei 37°C wurde die
Absorbanz bei 410 nm von einem automatischen Plattenleser abgelesen.
In den Test wurden auch positive und negative Kontrollen eingeschlossen.
-
Beispiel 14
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Kalibrierungskurve zur
Bestimmung von TNF-α und
dessen Analoga
-
Die Vertiefungen einer Mikrotiterplatte
mit flachem Boden (Maxisorp, Nunc, Dänemark) wurden mit einer optimalen
Konzentration (1 μg/ml)
der ausgewählten
monoklonalen Antikörper
in 50 mM Na-Karbonat-/-Bikarbonatpuffer, pH 9,6, bedeckt. Nach Inkubierung über Nacht
bei +4°C
wurden die Platten dreimal mit PBS/Tween20 gewaschen
und 30 Minuten bei 37°C
mit 1%-igem BSA-PBS/Tween20 blockiert. Nach
einem wiederholten Waschen mit PBS/Tween20 wurden
je 100 μl
verschiedener Konzentrationen (von 10 μg/ml bis 0,2 pg/ml) von TNF-α oder dessen
Analoga in 1%-igem BSA-PBS/Tween20 in die
Vertiefungen aufgetragen. Die Platten wurden 1,5 Stunden bei 37°C inkubiert,
dreimal mit PBS/Tween20 gewaschen und 100 μl einer optimalen
Verdünnung
des Konjugats (1 : 1000), hergestellt wie im Beispiel 12 beschrieben,
in 1%-igem BSA-PBS/Tween20 wurden in jede
Vertiefung aufgetragen. Nach 1,5-ständiger Inkubierung bei 37°C und Waschen
der Platte mit PBS/Tween20 wurden 100 μl des ABTS-Substrats
(die Zusammensetzung wurde im Beispiel 7 angegeben) in jede Vertiefung
zugesetzt. Nach halbstündiger
Inkubierung bei 37°C
wurde die Absorbanz bei 410 nm von einem automatischen Plattenleser
abgelesen.
-
Beispiel 15
-
Optimierung des Sandwich-ELISA-Tests
zur quantitativen Bestimmung von beiden löslichen TNF-α-Rezeptoren
p55 und p75 (Schachbrett)
-
Das Schachbrett wurde in derselben
Weise, wie für
TNF-α oder
für dessen
Analogon TNF-α Cys95His 107His
108Cys 148 offenbart, ausgeführt.
Für jedes
Antigen wurden zwei Konjugate mit Meenettich-Peroxidase nach der
im Beispiel 12 beschriebenen Methode hergestellt. Jedes Konjugat
wurde dann in Kombination mit vier monoklonalen, zur Bedeckung einer
Mikrotiterplatte verwendeten Antikörpern getestet, um herauszufinden,
welche Kombination von monoklonalen Antikörpern den empfindlichsten ELISA-Test
gewährleistete.
-
Beispiel 16
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Kalibrierungskurven zur
Bestimmung von löslichen
TNF-α-Rezeptoren
p55 und p75
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Die Prozedur und Reagenzien waren
dieselben wie bei der Kalibrierungskurve für TNF-α und dessen Analogon mit der
Ausnahme, dass die optimale Konzentration der monoklonalen Antikörper zur
Bedeckung der Mikrotiterplatte 2 μg/ml
betrug und die optimale Verdünnung
des Konjugats 1 : 1000 war. 1 stellt
die Kalibrierungskurve für
den Rezeptor p55 dar.
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Beispiel 17
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Die Bestimmung des löslichen
TNF-α-Rezeptors
p55 in Serum
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Der lösliche TNF-α-Rezeptor p55 wurde im Serum
von 69 gesunden Freiwilligen, bei 35 Patienten mit malignem Melanom
ohne Krankheitssymptome mindestens 30 Monate nach primärer chirurgischer
Behandlung und bei 47 Patienten mit metastatischem Melanom bestimmt.
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Gesunde Blutspender wurden in die
Kontrollgruppe eingeschlossen. Sie waren mindestens 14 Tage vor
Blutentnahme gesund. So wiesen sie keine respiratorische oder andere
Infektion auf. Bei keinem von ihnen wurde eine infektiöse Leberkrankheit
oder HIV-Virusinfektion gefunden. Deren Durchschnittsalter betrug
21 Jahre (19 bis 25).
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Die Gruppe mit malignem Melanom ohne
Krankheitssymptome bestand aus 31 Patienten, 15 Männern und
16 Frauen, mit einem Durchschnittsalter von 46 Jahren (17 bis 73).
Nach mindestens 3 Jahren nach der primären Melanomoperation wies keiner
von ihnen Krankheitssymptome auf. Während der letzten 6 Monate wurde
keiner wegen kronischer degenerativer Gelenkerkrankungen oder Leberkrankheiten,
Hypertension, Diabetes oder Herzerkrankungen behandelt. Vierzehn
Tage vor Blutentnahme zeigte keiner Zeichen einer Harninfektion
oder respiratorischer Infektion.
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Die Gruppe mit metastatischem Melanom
bestand aus 47 Patienten, 19 Männern
und 28 Frauen, mit einem Durchschnittsalter von 47 Jahren (18 bis
66). Gemäß WHO waren
21 Patienten im Leistungszustand 0, 15 Patienten in Zustand 1 und
9 Patienten in Zustand 2. 21 Patienten hatten eine metastatische
Lokation, 17 Patienten hatten 2 metastatische Lokationen und 9 Patienten
hatten 3 oder mehrere metastatische Lokationen. 22 Patienten hatten
Hautmetastasen, 21 Patienten hatten Metastasen in Lymphknoten, 12
in der Lunge, 4 in Knochen und 4 in der Leber. Keiner dieser Patienten
wurde wegen chronischer Krankheiten behandelt. Mindestens 2 Monate
vor Blutentnahme zur Bestimmung des löslichem TNF-α-Rezeptors
p55 waren sie nicht mittels Chemotherapie und Modifikatoren der
biologischen Antwort behandelt worden. Ihr Blut wurde einen Tag vor
dem Beginn der Behandlung mit Chemoimmunotherapie, am Tag 57 und
am Tag 100 bis 120 ab Behandlungsbeginn entnommen.
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Die Patienten erhielten Chemoimmunotherapie
gemäß dem folgenden
Schema: Vinblastin 2 mg/m2 der Körperoberfläche in einer
12-ständigen
Infusion, Lomustin 60 mg/m2 p. o. am ersten
Tag, Cisplatin 20 mg/m2 in einer 2-ständigen Infusion
am 2., 3., 4., 5. Tag und Interferon alpha 2b 6 MIE subkutan am
3. bis 7. Tag. Der Zyklus wurde jede 28 Tage wiederholt.
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Die zweite Blutentnahme zur Bestimmung
des löslichen
TNF-α-Rezeptors
p55 fand am Tag 57 ab dem Behandlungsbeginn, d. h. vor dem dritten
Zyklus statt. Die dritte Blutentnahme fand drei Wochen nach dem fünften Zyklus
der Behandlung, d. h. am Tag 100 bis 120 nach dem Behandlungsbeginn
statt.
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In jeder Gruppe wurden der durchschnittliche
Wert des Rezeptors p55 im Serum und das 95%-ige Vertrauensintervall
CI bestimmt.
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Die Werte des löslichen TNF-α-Rezeptors
p55 bei gesunden Freiwilligen, bei radikal behandelten Melanompatienten
und bei Patienten mit metastatischem Melanom sind in Tabelle 1 dargestellt.
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In Tabelle 2 werden die Werte des
löslichen
TNF-α-Rezeptors
p55 nach zwei Chemotherapiezyklen für Patienten mit metastatischem
Melanom aus der Tabelle 1 gegeben. Sie sind in zwei Untergruppen
in Bezug auf die Behandlungsreaktion aufgeteilt. Die Patienten mit
einem niedrigen Wert des löslichen
TNF-α-Rezeptors p55
reagierten gut auf die Therapie, die Patienten mit einem hohen Wert
jedoch nicht. Ähnliche
Werte wurden auch vor dem Beginn des dritten Chemoimmunotherapiezyklus
oder nach dem fünften
(letzten) Zyklus bestimmt.
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Beispiel 18
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Pharmazeutische Zubereitungen
mit monoklonalen Antikörpern
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Pharmazeutische Zubereitungen enthalten
einen neutralisierenden monokllonalen anti-TNF-α-Antikörper. Die
Zubereitungen können
in einer zur parenteralen Verabreichung geeigneten Form, d. h. in
der Form der Injektionen oder eines lyophilisierten Pulvers, das
mit dem Zusatz einer geeigneten Lösung, z. B. Wasser für Injektionen,
eine Injektionslösung
ergibt, vorliegen. Die Menge der Antikörper in den Zubereitungen hängt vom
Verwendungszweck, Verabreichungsweg, Alter und Zustand des Patienten
ab. Im allgemeinen enthalten die Zubereitungen so viele anti-TNF-α-Antikörper, dass
mit einer einzigen Applikation 0,1 bis 5 mg anti-TNF-α je kg des
Körpergewichtes
verabreicht werden können.
Die Zubereitungen enthalten entweder anti-TNF-α-Antikörper allein oder mit Zusatz
von verschiedenen Antihistaminika und/oder Glucocorticoiden. Den
Zubereitungen werden noch verschiedene Stoffe zur Isotonisierung,
Solubilisierung, Stabilisierung und pH-Regulierung zugesetzt.
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Als ein Beispiel soll die folgende
Zusammensetzung einer Zubereitung gegeben werden:
anti-TNF-α | 50,00
mg |
Natriumchlorid | 112,00
mg |
primäres Natriumphosphat | 11,25
mg |
sekundäres Natriumphosphat | 45,00
mg |
Polysorbate
80 | 5,00
mg |
Wasser
für Injektionen | bis
5 ml |
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Information über die
Deponierung von Hybridoma-Zelllinien
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Hybridoma-Zelllinien, bezeichnet
als C9/8, C7/12 und B12/1, sind bei der "European Collection of
Cell Cultures" unter den Nummern 95101016, 95071217 und 95071218
deponiert.