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Technisches
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Mittel zur Behandlung von Krebs unter Verwendung allogener Tumorzelllinien,
i. e. Tumorzelllinien, die genetisch nicht gleich wie die des Wirtes
sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Mittel zur Behandlung
von Bauchspeicheldrüsenkrebs
unter Verwendung einer allogeen pankreatischen Tumorzelllinie. Die
vorliegende Erfindung betrifft auch eine pankreatische Tumorzelllinie,
ein Verfahren und ein Medium, um eine solche Zelllinie zu erhalten,
und eine Zusammensetzung, die Zellen einer gereinigten pankreatischen
Tumorzelllinie enthält.
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Hintergrund
der Erfindung
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Es ist allgemein anerkannt, dass
menschliche Tumorzellen mehrfache spezifische Veränderungen
im zellulären
Genom aufweisen, die für
ihren malignen Phänotyp
verantwortlich sind. Diese Veränderungen
beeinflussen die Expression oder Funktion von Genen, die das Zellwachstum
und die Differenzierung steuern. Beispielsweise werden diese Mutationen
typischerweise beobachtet in Onkogenen oder positiven Effektoren der
zellulären
Transformation, wie ras, und in Tumorsuppresor-Genen (oder rezessiven
Onkogenen), die negative Wachstumsregulatoren codieren, deren Funktionsverlust
zur Expression eines transformierten Phänotyps führt, wie p53, Rb1, DCC, MCC,
NF1 und WT1.
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Mutationen wurden in allen üblichen
menschlichen Tumoren festgestellt, einschließlich pankreatischer und colorektaler
Karzinome. Derzeit ist das am häufigsten
bei menschlichem Krebs identifizierte Onkogen ein transformierendes
ras-Gen (i. e. eine mutierte Version von H-ras, K-ras oder N-ras,
die ein Protein mit einer veränderten
Aminosäure
an einer der kritischen Positionen 12, 13 und 61 codiert). Wie Barbacid,
Ann. Rev. Biochem., 56, 779–827
(1987), berichtet, wurde ein ras-Onkogen beobachtet in Karzinomen
von Blase, Brust, Kolon, Niere, Leber, Lunge, Eierstock, Bauch speicheldrüse, Rektum
und Magen; in hämatopoetischen
Tumoren lymphoider und myeloider Abstammung; in Tumoren mesenchymalen
Ursprungs, wie Fibrosarkomen und Rhabdomyosarkomen; und in anderen
Tumoren, darunter Melanome, Teratokarzinome, Neuroblastome und Gliome.
Insbesondere wurde eine ras-Mutation bei mehr als 90% der Patienten
mit Adenokarzinom des Pankreas identifiziert, wie von Bos, Cancer
Research, 49, 4682–4689
(1989), beschrieben.
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Tumoren des Pankreas sind außerordentlich
maligne und führen
im Allgemeinen zum Tod. Tatsächlich ist
Bauchspeicheldrüsenkrebs
die fünfthäufigste
Ursache für
Krebstod in den USA. Die derzeit verfügbaren Behandlungsmöglichkeiten
haben keinen oder nur geringen Nutzen für Patienten mit inoperablen
Tumoren (i. e. regional fortgeschrittener oder metastatischer Krebs)
gezeigt. Auch bei Patienten mit lokalisierter Krankheit, die reseziert
werden kann, zeigt die adjuvante Therapie des Standes der Technik
mit Bestrahlung und Chemotherapie nur bescheidenen Erfolg und diesen
um den Preis signifikanter Toxizität der Behandlung. Mehr als 71%
der Krebspatienten, die sich einer adjuvanten Therapie unterziehen,
sterben schließlich
an der wieder auftretenden Krankheit. Aus diesem Grund sind wirksamere
Behandlungen für
Krebs erforderlich und insbesondere für fortgeschrittenen sowie begrenzten
Bauchspeicheldrüsenkrebs.
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Immuntherapie ist ein potentieller
therapeutischer Ansatz für
die Krebsbehandlung. Immuntherapie basiert auf der Annahme, dass
das Versagen des Immunsystems beim Bekämpfen von spontan auftretenden Tumoren
damit in Beziehung steht, dass das Immunsystem nicht in der Lage
ist, auf Tumorantigene angemessen zu reagieren. In einem funktionierenden
Immunsystem werden Tumorantigene an der Zelloberfläche im Kontext
der Haupthistokompatibilitätskomplex
(MHC)-Klasse I- und -Klasse II-Moleküle verarbeitet und exprimiert,
die beim Menschen auch als „Humanleukozyten-assoziierte"
(HLA) Moleküle
bezeichnet werden. Wenn sie mit Antigenen komplexiert sind, werden
die MHC Klasse I- und II-Moleküle
von CD8+ bzw. CD4+ T-Zellen erkannt. Dieses
Erkennen erzeugt einen Satz von sekundären Zellsignalen und die parakrine
Freisetzung spezifischer Zytokine oder löslicher so genannter Immunmodulatoren
(biological response modifiers), die Wechselwirkungen zwischen Zellen
vermitteln und die Abwehr des Wirts zur Bekämpfung der Krankheit stimulieren. Die
Freisetzung von Zytokinen führt
dann zur Proliferation von antigenspezifischen T-Zellen.
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Die aktive Immuntherapie beinhaltet
also das Injizieren von Tumorzellen, typischerweise in der Nachbarschaft
eines Tumors, um entweder eine neue oder eine verstärkte systemische
Immunantwort zu erzeugen. Die Fähigkeit
dieses immuntherapeutischen Ansatzes zur Erhöhung einer systemischen T-Zell-Antwort
gegen einen Tumor wurde früher
geoffenbart, siehe beispielsweise u. a. WO 92/05262, Fearon et al.,
Cell, 60, 397–403
(1990), und Dranoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 90, 3539–3543 (1993).
Die injizierten Tumorzellen werden üblicherweise verändert, um
ihre Immunogenität
zu erhöhen,
wie durch Vermischen mit nicht-spezifischen Adjuvantien oder durch
genetische Modifikation der Zellen, um Zytokine oder andere immun-co-stimulierende
Moleküle
zu exprimieren. Die verwendeten Tumorzellen können autolog sein, i. e. vom
selben Wirt erhalten sein, der behandelt wird. Alternativ können die
Tumorzellen MHC-angepasst oder von einem anderen Wirt erhalten sein,
der die gleichen oder zumindest einige der gleichen MHC-Komplex-Moleküle hat.
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Aus verschiedenen Gründen ziehen
klinische Forscher die Verwendung autologer gegenüber MHC-angepassten
Tumorzellen vor und vice versa. Autologe Zellen werden vorgezogen,
da der Tumor jedes Patienten einen einzigartigen Satz von Tumorantigenen
exprimiert, der sich von jenen unterscheiden kann, die sich an histologisch ähnlichen,
MHC-angepassten Tumorzellen eines anderen Patienten finden, siehe
z. B. Kawakami et al., J. Immunol., 148, 638–643 (1992); Darrow et al.,
J. Immunol., 142, 3329–3335
(1989); und Hom et al., J. Immunother., 10, 153–164 (1991). Studien, welche
humane Melanom-Antigene untersuchen, bestätigen, dass alle derzeit identifizierten
humanen Tumorantigene mindestens 50% der Tumoren der Patienten gemeinsam
sind, unabhängig
davon, ob der gleiche MHC-Typ auch gemeinsam ist oder nicht. Die
Verwendung von Zellen aus einem eigenen Tumor des Patienten umgeht
die Notwendigkeit der Anpassung von Tumor- oder MHC-Antigenen.
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Im Vergleich dazu werden MHC-angepasste
Tumorzellen bevorzugt, da die Verwendung autologer Tumorzell-Vakzine
erfordert, dass jeder Patient operiert wird, um eine Probe seines
Tumors für
die Vakzinproduktion zu erhalten. Die in vitro-Expansion frischer
humaner Tumorexplantate, die für
die Produktion autologer Tumorzell-Vakzine erforderlich ist, ist
arbeitsintensiv, technisch aufwändig
und häufig
für die
meisten histologischen Typen von menschlichen Tumoren unmöglich, und
das selbst mit hoch spezialisierten Forschungseinrichtungen. Außerdem ist
die Herstellung eines Vakzins aus dem Tumor eines jeden Patienten
ziemlich teuer. Es besteht außerdem
eine ziemlich hohe Wahrscheinlichkeit, dass nach längerem Durchgang
autologer Zellen in Kultur sich die antigene Zusammensetzung solcher
Zellen im Verhältnis
zum Primärtumor,
von dem die Zelllinie stammt, verändert, wodurch die Zellen als
Vakzin unwirksam werden. Während
solche Änderungen
bei allen etablierten Zelllinien unvermeidlich sind, wird es hinsichtlich
der Verwendung autologer Zellen als Tumorvakzin erforderlich sein,
von jeder anfangs isolierten Zelllinie für jeden Patienten, der unter
Verwendung dieses Ansatzes behandelt wird, einen gefrorenen Vorrat
zu halten.
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Basierend auf diesen mit der Verwendung
autologer und MHC-angepasster Zellen als Tumorvakzine verbundenen
Nachteilen haben andere Forscher versucht, alternative Tumorvakzine
zu finden, wie Jaffee et al., Seminars in Oncology, 22. 81–91 (1995),
berichten. Die neueren Ergebnisse von Huang et al., Science, 264,
961–965
(1994), sind für
diesen Vorschlag relevant. Vor dieser Studie basierten Tumorvakzin-Strategien nämlich auf
der Annahme, dass die impfenden Tumorzellen als die Antigen-präsentierende
Zellen (APCs) fungieren, die die Tumorantigene auf ihren MHC-Klasse I- und II-Molekülen präsentieren
und direkt den T-Zell-Arm der Immunantwort aktivieren. Im Gegensatz
dazu zeigen die Ergebnisse von Huang et al., dass anstelle der impfenden
Tumorzellen die professionellen APCs des Wirts den T-Zell-Arm der
Immunantwort anregen. Die Tumorvakzinzellen sezernieren ein Zytokin,
wie GM-CSF, und
rekrutieren vom Knochenmark abgeleitete APCs zur Region des Tumors
(siehe z. B. Jaffee et al., Cancer Res., 53, 2221–2226 (1993)).
Die vom Knochenmark abgeleiteten APCs nehmen das gesamte Zellprotein
des Tumors für
die Verarbeitung auf und präsentieren
dann das antigene Peptid auf ihren MHC Klasse I- und 11-Molekülen. Auf
diese Art initiieren die APCs sowohl die CD4+ als auch die CD8+
T-Zell-Arme des
Immunsystems, was eine systemische Immunantwort gegen den Tumor
erzeugt, die für
die antigenen Epithope des Wirtstumors spezifisch ist. Diese Ergebnisse
legen nahe, dass die Verwendung autologer oder MHC-angepasster Tumorzellen
bei der Krebsbehandlung unnötig
sein kann.
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Andere Ergebnisse legen nahe, dass
der Transfer allogener MHC-Gene (i. e. Gene von einem genetisch
unähnlichen
Individuum derselben Spezies) die Tumor-Immunogenität erhöhen kann.
Speziell führte
in manchen Fällen
die Zurückweisung
von Tumoren, die allogene MHC Klasse I-Moleküle exprimieren, zu erhöhter systemischer
Immunantwort gegen anschließenden
Challenge mit dem unmodifizierten pa rentalen Tumor, wie in Jaffee
et al., supra, und Huang et al., supra, berichtet wird. Dies scheint
ein Beispiel für
das allgemeine Phänomen
zu sein, das von Itaya et al., Cancer Res., 47, 3136–3140 (1987),
als „Xenogenisierung“ bezeichnet wird,
wo die Wirksamkeit von Tumorvakzin dadurch erhöht wird, dass in die Tumorzelle
Gene eingeführt
werden, die Fremd-Antigene codieren.
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Es besteht also Bedarf an einer pharmazeutischen
Zusammensetzung zur Behandlung von Krebs, insbesondere zur Behandlung
von Bauchspeicheldrüsenkrebs,
die nicht auf der Verwendung autologer oder MHC-angepasster Tumorzellen
beruht und die Schwierigkeiten und Nachteile vermeidet, die mit
deren Verwendung verbunden sind. Die vorliegende Erfindung stellt
eine solche pharmazeutische Zusammensetzung bereit sowie Komponenten,
die zur Durchführung
des Verfahrens erforderlich sind. Diese und andere Ziele und Vorteile
der vorliegenden Erfindung sowie zusätzliche erfinderische Merkmale
werden anhand der Beschreibung der Erfindung, die hier dargelegt
ist, offensichtlich.
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Kurze Zusammenfassung
der Erfindung
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Die vorliegenden Erfindung sieht
die Verwendung einer Tumorzelllinie, wie sie in den unabhängigen Ansprüchen 1 und
3 definiert ist, die resultierende pharmazeutische Zusammensetzung
zur Behandlung von Krebs vor. Eine solche Verwendung umfasst die
Schritte:
- a) Erhalten einer Tumorzelllinie,
- b) Modifizieren der Tumorzelllinie, um sie zur Produktion eines
im Vergleich zur unmodifizierten Tumorzelllinie erhöhten Zytokin-Levels
zu befähigen.
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Die hergestellte und die Tumorzelllinie
enthaltende pharmazeutische Zusammensetzung kann einem Säuger verabreicht
werden, der mindestens einen Tumor hat, der vom selben Typ ist wie
jener Tumor, von dem die Tumorzelllinie erhalten wurde. Die Tumorzelllinie
ist allogen und nicht zum Wirt MHC-angepasst. Insbesondere sieht
die vorliegenden Erfindung ein Mittel zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs
unter Verwendung einer allogenen pankreatischen Tumorzelllinie vor.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine pankreatische Tumorzelllinie
bereit, ein Verfahren und ein Medium, um eine solche Tumorzelllinie
zu erhalten, und eine Zusammensetzung, die Zellen einer gereinigten
pankreatischen Tumorzelllinie enthält, wie in den unabhängigen Ansprüchen 13,
14, 19, 20 bzw. 22 spezifiziert.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Krebs
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Das erfindungsgemäße Mittel kann zur Behandlung
von Krebs verwendet werden. „Krebsbehandlung“ gemäß dieser
Erfindung umfasst die Verabreichung der Tumorzelllinien, wie hier
dargelegt, an einen Wirt, um eine therapeutische Reaktion zu bewirken.
Insbesondere ist eine therapeutische Reaktion eine systemische Immunantwort
(i. e. eine T-Zell-Antwort) auf Tumorantigene. Eine solche Antwort
kann durch Überwachen
der Abschwächung
des Tumorwachstums und/oder der Tumorregression überprüft werden. „Tumorwachstum“ schließt eine
Zunahme der Tumorgröße und/oder
der Anzahl der Tumoren ein. „Tumorregression“ schließt eine Reduktion
der Tumormasse ein.
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„Krebs“ gemäß dieser Erfindung schließt ein:
Krebsarten, insbesondere jene, die vom Epithel ausgehen, die durch
anormale Zellproliferation und das Fehlen von Kontaktinhibition
gekennzeichnet sind, was durch Tumorbildung gezeigt werden kann.
Der Ausdruck umfasst in Tumoren lokalisierten Krebs sowie Krebs,
der nicht in Tumoren lokalisiert ist, wie beispielsweise Krebszellen,
die sich von einem Tumor lokal durch Invasion ausbreiten. Erfindungsgemäß kann also
auf die Behandlung jedweder Krebsart abgezielt werden. Beispielsweise
kann der Ansatz vorzugsweise in verschiedenen klinischen Szenarien
angewendet werden, darunter, aber nicht darauf eingeschränkt, lokale
adjuvante Therapie für
resezierten Krebs und lokale Steuerung des Tumorwachstums, wie Karzinome
von Blase, Brust, Kolon, Niere, Leber, Lunge, Eierstock, Bauchspeicheldrüse, Rektum
und Magen. Das Verfahren kann auch vorzugsweise zur Behandlung verwendet
werden, wenn der Tumor ein Sarkom ist (z. B. ein Fibrosarkom oder
Rhabdosarkom), ein hämatopoetischer
Tumor lymphoider oder myeloider Abstammung oder ein anderer Tumor,
darunter, aber nicht darauf eingeschränkt, Melanom, Teratokarzinom,
Neuroblastom oder Gliom.
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Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Mittel
verwendet werden, um Bauchspeicheldrüsenkrebs zu behandeln. Die
vorliegende Erfindung bietet also auch eine pharmazeutische Zusammensetzung
zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs, deren Herstellung
die Schritte beinhaltet:
- a) Erhalten einer pankreatischen
Tumorzelllinie,
- b) Modifizieren der Tumorzelllinie, um sie zur Produktion eines
im Verhältnis
zur unmodifizierten Tumorzelllinie erhöhten Zytokin-Levels zu befähigen.
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Die in der pharmazeutischen Zusammensetzung
enthaltene Tumorzelllinie kann einem Säuger verabreicht werden, der
mindestens einen Pankreastumor hat, wobei die Tumorzelllinie allogen
und nicht MHC-angepasst zum Wirt ist.
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Die Krebsbehandlung kann wirksam
unter Verwendung einer großen
Anzahl verschiedener Wirte durchgeführt werden, beispielsweise
verschiedener eukaryotischer Wirte, vorzugsweise Säuger, einschließlich, aber
nicht darauf eingeschränkt,
Nagetiere, Affen, Schimpansen, feline Wirte, kanine Wirte, Ungulaten (wie
Wiederkäuer
oder Schwein) sowie insbesondere menschliche Wirte.
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Tumorzelllinie
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Wie hier beschrieben, umfasst eine „Tumorzelllinie“ Zellen,
die ursprünglich
von einem Tumor abgeleitet wurden. Solche Zellen haben typischerweise
eine Änderung
in vivo erfahren, so dass sie theoretisch endloses Wachstum in Kultur
zeigen, i. e. anders als primäre
Zellen, die nur für
eine begrenzte Zeitdauer kultiviert werden können. Außerdem können solche Zellen vorzugsweise
Tumoren bilden, nachdem sie einem dafür empfänglichen Lebewesen injiziert
wurden.
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Gemäß der Erfindung kann eine Tumorzelllinie
von jedwedem Tumor abgeleitet sein, z. B. einem Karzinom von Blase,
Brust, Kolon, Niere, Leber, Lunge, Eierstock, Bauchspeicheldrüse, Rektum
und Magen; einem hämatopoetischen
Tumor lymphoider oder myeloider Abstammung; einem Tumor mesenchymalen
Ursprungs, wie Fibrosarkom oder Rhabdomyosarkom; oder einem anderen
Tumor, darunter Melanom, Teratokarzinom, Neuroblastom oder Gliom.
Vorzugsweise ist die Tumorzelllinie von einem Pankreastumor abgeleitet.
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Eine zur Behandlung von Krebs verwendete
Tumorzelllinie kann durch jedes geeignete Mittel erhalten werden,
wird aber vorzugsweise nach einem allgemeinen Verfahren erhalten,
das die Schritte beinhaltet:
- a) Erhalten einer Probe eines
Tumors von einem Säugetier-Wirt,
- b) Bildung einer Einzell-Suspension aus der Tumorprobe,
- c) Pelletieren der Tumorzellen und
- d) Plattieren der Tumorzellen.
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Spezifischer kann eine Probe eines
Tumors typischerweise während
einer Operation erhalten werden. Die Tumorprobe kann anschließend unter
Verwendung steriler Techniken und auf eine solche Weise, dass Gewebeschäden minimal
gehalten werden, gehandhabt und manipuliert werden. Die Gewebeprobe
kann in einem sterilen Behälter
auf Eis gebracht und in eine Labor-Laminar-Flow-Haube bewegt werden.
Der Teil des Tumors, der für
die Isolierung von Tumorzelllinien verwendet werden soll, kann in
kleine Stücke
zerkleinert werden; der Rest des Tumors kann bei –70°C gelagert
werden. Die Tumorstücke
können
dann unter Verwendung einer Lösung
von Collagenase I zu Einzell-Suspensionen verdaut werden. Dieser
Verdau kann bei Raumtemperatur oder bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden.
Vorzugsweise wird der Verdau bei 37°C unter Schütteln der Mischung, z. B. in
einem Schüttelinkubator,
durchgeführt.
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Die Einzell-Suspension wird dann
pelletiert, und die Pellets können
in einem kleinen Volumen Gewebekulturmedium resuspendiert werden.
Die resuspendierten Zellen können
in Gewebekulturmedium inokuliert werden, das für das Wachstum der Zellen in
Kultur geeignet ist, bei einer Dichte von etwa 2·105 Tumorzellen/ml.
Vorzugsweise ist das Medium eines, das für die Unterstützung des
Wachstums vieler Arten von Zellkulturen im großen Umfang anwendbar ist, wie
ein Medium, welches ein Bicarbonat-Puffersystem und verschiedene
Aminosäuren
und Vitamine verwendet. Optimal ist das Medium RPMI-1640. Das Medium
kann nach Bedarf verschiedene weitere Faktoren enthalten, beispielsweise
wenn das für
das Wachstum von Tumorzellen oder für das Halten der Tumorzellen
in einem undifferenzierten Zustand erforderlich ist.
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Die Kulturen können in Gegenwart von etwa
5–7% CO2 auf etwa 35–40°C gehalten werden. Die Tumorzellkulturen
können
nach Bedarf zugeführt
und rekultiviert werden, i. e. typischerweise alle 1–10 Tage.
Die Tumorzellen können
auch einer differentiellen Trypsinisierung unterworfen werden, um
andere Zellen (z. B. Stromazellen), die die Primärtumorkulturen überwachsen
können,
zu entfernen. Vorzugsweise erfolgt eine solche differentielle Trypsinisierung
ungefähr
alle 5–10
Tage.
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Wenn es scheint, dass eine im Wesentlichen
reine Kultur der Tumorzellen erhalten wurde, können nach Bedarf verschiedene
Tests durchgeführt
werden, um die relative Reinheit der Kulturen zu bestimmen und die
resultierenden Tumorzelllinien zu charakterisieren. Beispielsweise
kann die Existenz bestimmter genetischer Sequenzen in der Zelllinie
oder bestimmter phänotypischer
Züge, wie
hier weiter beschrieben, untersucht werden.
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Das Verfahren zur Isolierung einer
Tumorzelllinie kann vorzugsweise zur Isolierung einer pankreatischen
Tumorzelllinie verwendet werden. Eine solche pankreatische Tumorzelllinie
kann ebenso zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs verwendet werden,
und sie kann erhalten werden durch:
- a) Erhalten einer Probe
eines Pankreastumors eines Säugers,
- b) Bilden einer Einzell-Suspension aus der Tumorprobe,
- c) Pelletieren der Tumorzellen und
- d) Plattieren der Tumorzellen.
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Die vorliegende Erfindung stellt
also eine im Wesentlichen gereinigte Tumorzelllinie bereit, insbesondere
eine im Wesentlichen gereinigte pankreatische Tumorzelllinie.
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Als Teil des Isolierungsverfahrens
werden die Pankreastumorzellen zweckmäßigerweise in Wachstumsmedium
plattiert, welches für
das Kultivieren von Pankreastumorzellen optimiert ist. Vorzugsweise
ist dieses Medium RPMI-1640. Optimalerweise enthält dieses Medium weiter fötales Serum,
Insulin und Insulin-ähnliche
Wachstumsfaktoren 1 und 2. Vorzugsweise ist das fötale Serum
ein fötales
Rinderserum, und es wird in einer Konzentration von etwa 5 bis etwa
30%, bevorzugter etwa 10 bis etwa 25% und optimal etwa 20% eingebracht.
Das Insulin ist vorzugsweise Humaninsulin und wird in das Medium
in einer Konzentration von etwa 0,02 bis etwa 2,0 U/ml, bevorzugter
etwa 0,1 bis etwa 1,0 U/ml und optimalerweise etwa 0,2 U/ml eingebracht. Die
Insulin-ähnlichen
Wachstumsfaktoren 1 und 2 können
jeweils vorzugsweise in einer Konzentration von etwa 0,001 bis etwa
0,1 μg/ml,
bevorzugter 0,005 bis etwa 0,05 μg/ml,
optimalerweise etwa 0,01 μg/ml
in das Medium eingebracht werden.
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Das Medium und die Mediumkomponenten
sind leicht verfügbar
und können
beispielsweise von kommerziellen Lieferanten erhalten werden. Solche
kommerzielle Lieferanten sind, ohne darauf eingeschränkt zu sein,
beispielsweise: JRH Biosciences (Lenexa, KS), Gibco BRL (Gaithersberg,
MD), Hyclone Labs. (Logan, UT), Sigma Biosciences (St. Louis, MO),
Cell Sys. Corp. (Kirkland, WA), Intergen Co. (Purchase, N. Y.),
Eli Lilly and Co. (Indianapolis, IN), Biofluids, Inc. (Rockville,
MD) und andere Lieferanten, die ähnliche
Produkte erzeugen.
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Vorzugsweise enthält die Tumorzelllinie (die
zweckmäßigerweise
eine Pankreastumorzelllinie ist) eine Mutation in einem Onkogen
oder Tumorsuppressor-Gen, so dass die onkogene Natur der Tumorzelllinie
und ihre Ableitung von einem Wirtstumor bestätigt werden kann. Die Mutation
kann in jedem Onkogen oder Tumorsuppressor-Gen auftreten, darunter, aber nicht
darauf eingeschränkt,
trk, ks3, hst, ras, myc, p53, mas, Rb1, DCC, MCC, NF1 und WT1. Optimalerweise
enthält
die Tumorzelllinie eine ras-Mutation. Vorzugsweise befindet sich
die Mutation im Codon 12, 13 oder 61 von einem der ras-Gene H-ras,
K-ras und N-ras. Optimalerweise befindet sich die Mutation im Codon
12 eines ras-Gens, vorzugsweise Codon 12 eines K-ras-Gens.
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Die Verwendung einer durch eine ras-Mutation
charakterisierten Tumorzelllinie ist von Vorteil, da die Mutationen,
die ein ras-Gen onkogen machen, charakterisiert wurden, wie z. B.
Bos, supra, und Barbacid, supra, berichten. Das bedeutet, dass Peptide,
welche Aminosäureveränderungen
inkorporieren, von denen bekannt ist, dass sie zu einem ras-Onkoprotein
führen,
leicht synthetisiert werden können
und dass sie als Ziele cytotoxischer T-Lymphozyten (CTLs) evaluiert
werden können.
Die Immunreaktionen des Wirts auf diese Peptide können sowohl
vor als auch nach der Impfung geprüft werden.
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Die Tumorzelllinie, die vorzugsweise
eine pankreatische Zelllinie ist, kann durch ein weiteres Merkmal charakterisiert
werden, das die Tumorzellen von anderen Zellen unterscheidet und
das beispielsweise zur Überwachung
des Überlebens
der Zelle in vitro oder in vivo verwendet werden kann. Beispiele
für ein
solches Merkmal sind u. a. Antikörper-Anfärbung für ein spezielles
Protein, das zweckmäßigerweise
ein Zelloberflächenprotein
ist. Vorzugsweise zeigen die erfindungsgemäßen pankreatischen Tumorzelllinien
bei histochemischer Anfärbung
unter Verwendung eines gegen Cytokeratin gerichteten Antikörpers eine
Cytokeratin-Anfärbung.
Folglich stellt die vorliegende Erfindung bevorzugte pankreatische
Tumorzelllinien bereit, darunter, aber nicht darauf eingeschränkt: Panc
4.14.93, Panc 1.28.94, Panc 6.3.94, Panc 8.13.94, Panc 9.6.94, Panc 12.1.94,
Panc 2.3.95, Panc 4.3.95, Panc 4.21.95, Panc 5.4.95 und insbesondere
Panc 10.5.92.
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Zytokin
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Für
die Behandlung von Krebs in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung
wurde die Tumorzelllinie (z. B. die Pankreastumorzelllinie) vorzugsweise
modifiziert, um die Tumorzelllinie zur Produktion eines erhöhten Zytokin-Levels,
verglichen mit der unmodifizierten Tumorzelllinie oder der parentalen
Tumorzelllinie, von der die modifizierte Tumorzelllinie abgeleitet
ist, zu befähigen.
Wie der Ausdruck von einem Fachmann auf dem Gebiet verstanden wird,
ist ein „Zytokin“ jedwedes
immunpotenzierende Protein (einschließlich eines modifizierten Proteins,
wie Glykoprotein), welches die Reaktionsfähigkeit des Immunsystems eines
Wirts auf einen in dem Wirt vorhandenen Tumor erhöht. Vorzugsweise
ist das Zytokin nicht selbst für
den Wirt immunogen und potenziert die Immunität durch Aktivieren oder Erhöhen der
Aktivität
von Zellen des Immunsystems.
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Wie hier verwendet, umfasst Zytokin
solche Proteine wie Interferone (z. B. IFNα, IFNβ und
IFNγ),
Interleukine (z. B. IL-1 bis IL-11), Tumornekrosefaktoren (z. B.
TNFα und
TNFβ),
Erythropoetin (EPO), Makrophagen-koloniestimulierender Faktor (M-CSF),
Granulozyten-koloniestimulierender Faktor (G-CSF) und Granulozyten-Makrophagenkoloniestimulierender
Faktor (GM-CSF). Vorzugsweise ist das Zytokin GM-CSF aus irgendeiner
Quelle, optimalerweise ist das Zytokin muriner oder humaner GM-CSF.
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„Modifizieren“ einer
Tumorzelllinie gemäß dieser
Erfindung beinhaltet, dass der Tumorzelllinie ein Vektor bereitgestellt
wird, der in der Lage ist, erhöhte
Expression eines Zytokins von Interesse zu verleihen. Ein „Vektor“ umfasst
ein DNA-Molekül,
wie ein Plasmid, Virus oder anderes Vehikel, das eine oder mehrere
heterologe oder rekombinante DNA-Sequenzen enthält, z. B. ein Zytokin-Gen oder
eine Zytokin codierende Sequenz von Interesse, unter der Kontrolle
eines funktionalen Promotors und möglicherweise auch eines Enhancers,
und in der Lage ist, als Vektor zu fungieren, wie der Ausdruck von
Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird. Geeignete virale Vektoren
schließen,
ohne darauf eingeschränkt
zu sein, folgende ein: Simianes Virus 40, Bovines Papilloma-Virus,
Epstein-Barr-Virus, Adenovirus, Herpesvirus, Vakziniavirus, Moloney
murines Leukämie-Virus,
Harvey murines Sarkomvirus, Murines Mammatumorvirus und Rous-Sarkomvirus.
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Die Bezeichnung eines Vektors oder
anderer DNA-Sequenzen als „rekombinant“ bezieht
sich nur auf die Verknüpfung
von DNA-Sequenzen, die nicht typischerweise verbunden sind, wenn
sie aus der Natur isoliert werden. Ein „Gen“ ist jedwede Nukleinsäuresequenz,
die für
ein Protein oder ein entstehendes mRMA-Molekül codiert. Während ein
Gen codierende Sequenzen plus nicht-codierende (z. B. regulatorische)
Sequenzen umfasst, schließt
eine „codierende
Sequenz“ keine
nicht-codierende DNA ein. Ein „Promotor“ ist eine
DNA-Sequenz, welche die Bindung von RNA-Polymease steuert und dabei
die RNA-Synthese fördert. „Enhancer“ sind cis
wirkende Elemente von DNA, welche die Transkription benachbarter
Gene stimulieren oder hemmen. Ein Enhancer, der die Transkription
hemmt, wird auch als „Silencer“ bezeichnet.
Enhancer unterscheiden sich von DNA-Bindungsstellen hinsichtlich
sequenzspezifischer DNA-Bindungsproteine; die nur im Promotor gefunden werden
(die auch „Promotorelemente“ genannt
werden), darin, dass Enhancer in jeder Orientierung fungieren können und über Distanzen
von bis zu mehreren Kilobasenpaaren (kb), selbst von einer Position
stromab einer transkribierten Region.
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Es kann jeder geeignete Vektor verwendet
werden, der zum Einführen
von Nukleinsäuren
in eukaryotische Tumorzellen geeignet ist, spezieller in Tier-Tumorzellen,
wie Säugetier-,
z. B. menschliche, Tumorzellen. Vorzugsweise ist der Vektor mit
der Tumorzelle kompatibel, beispielsweise ist er in der Lage, die
Expression des Zytokin-Gens
oder der Zytokin codierenden Sequenz zu vermitteln, und wird in
der Tumorzelle stabil oder relativ stabil gehalten. Zweckmäßigerweise
enthält
der Vektor einen Replikationsursprung. Vorzugsweise enthält der Vektor
auch eine so genannte „Marker“-Funktion,
durch die der Vektor identifiziert und selektioniert werden kann
(z. B. ein Antibiotikaresistenz-Gen). Wenn eine Zytokin codierende
Sequenz transferiert wird (i. e. im Gegensatz zu einem Zytokin-Gen,
das seinen eigenen Promotor hat), enthält der Vektor optimalerweise auch
einen Promotor, der in der Lage ist, die Expression der codierenden
Sequenz zu steuern, und der mit der codierenden Sequenz operabel
verknüpft
ist. Eine codierende Sequenz ist mit einem Promotor „operabel
verknüpft“ (z. B.
wenn die codierende Sequenz und der Promotor zusammen ein natives
oder rekombinantes Zytokin-Gen darstellen), wenn der Promotor in
der Lage ist, die Transkription der codierenden Sequenz zu steuern.
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Wie hier verwendet, umfasst Zytokin-„Gen“ oder Zytokin „codierende
Sequenz“ genomische
oder cDNA-Zytokin-Sequenzen, größere und
kleinere Sequenzen und Mutationen davon, entweder aus der Natur
isoliert oder im Ganzen oder teilweise synthetisiert, solange das
Gen oder die codierende Sequenz in der Lage ist, ein Protein zu
exprimieren bzw. in ein Protein exprimiert zu werden, welches die
charakteristische Funktion des Zytokins hat, i. e. die Fähigkeit
zur Stimulierung der Immun-Antwort des Wirts. Die Mittel zur Modifizierung von
Genen oder codierenden Sequenzen sind auf dem Gebiet gut bekannt
und können
auch mittels kommerziell erhältlicher
Kits geschaffen werden (z. B. New England Biolabs, Inc., Beverly,
MA; Clontech, Palo Alto, CA). Das Zytokin-Gen oder die Zytokin codierende
Sequenz kann aus jeder geeigneten Quelle stammen, beispielsweise
von irgendeiner Säugetierspezies,
wie dem Menschen, isoliert sein. Vorzugsweise enthält das Zytokin-Gen
oder die Zytokin codierende Sequenz jedoch eine GM-CSF-Sequenz,
insbesondere ein humanes oder murines GM-CSF-Gen oder eine codierende
Sequenz, einschließlich
einer humanen oder murinen GM-CSF-cDNA-Sequenz (z. B. wie von Cantrell
et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 82, 6250–6254 (1985), beschrieben).
-
In den erfindungsgemäßen rekombinanten
Vektoren sind vorzugsweise alle geeigneten Transkriptions-, Translations-
und Processing-Signale (z. B. Spleiß- und Polyadenylierungs-Signale)
korrekt auf dem Vektor angeordnet, so dass das Zytokin-Gen oder
die codierende Sequenz in den Tumorzellen, in die eingeführt wird,
geeignet transkribiert und translatiert wird. Die Handhabung solcher
Signale zur Sicherstellung der geeigneten Expression in Wirtszellen
gehört
zu den Kenntnissen und Fähigkeiten
des Durchschnittsfachmannes. Während
ein Zytokin-Gen von seinem eigenen Promotor gesteuert wird (i. e.
operabel mit ihm verknüpft
ist), kann zur Steuerung der Expression der Zytokin codierenden
Sequenz ein anderer Promotor verwendet werden, darunter ein konstitutiver
Promotor, wie beispielsweise der adenovirale Typ 2 (Ad2) oder Typ
5 (Ad5) starke späte
Promotor (major late promoter, MLP) und dreiteilige Leader, der
Cytomegalovirus (CMV) unmittelbar frühe Promotor/Enhancer, die Rous-Sarkomvirus langen
terminalen Wiederholungen (RSV-LTR) und andere.
-
Alternativ kann ein gewebespezifischer
Promotor (i. e. ein Promotor, der vorzugsweise in einem gegebenen
Gewebe aktiviert wird und zur Expression eines Genproduktes in dem
Gewebe, wo er aktiviert ist, führt) in
dem Vektor verwendet werden. Solche Promotoren schließen, ohne
darauf eingeschränkt
zu sein, folgende ein: Elastase I-Gen-Kontrollregion, die in azinösen Pankreaszellen
aktiv ist, wie von Swift et al., Cell, 38, 639–646 (1984), und MacDonald,
Hepatology, 7, 425–515
(1987), be schrieben; die Insulin-Gen-Kontrollregion, die in pankreatischen
Beta-Zellen aktiv ist, wie von Hanahan, Nature, 315, 115–122 (1985),
beschrieben; der Hepatozyten-spezifische Promotor für Albumin
oder α1-Antitrypsin, von Frain et al., Mol. Cell.
Biol., 10, 991–999
(1990), und Ciliberto et al., Cell, 41, 531–540 (1985), beschrieben; und
die Albumin- und α1-Antitrypsin-Gen-Kontrollregionen, die beide
in Leber aktiv sind, wie von Pinkert et al., Genes and Devel., 1,
268–276 (1987),
und Kelsey et al., Genes and Devel., 1, 161–171 (1987), beschrieben.
-
Ähnlich
kann ein tumorspezifischer Promotor, wie das carcinoembryonales
Antigen für
Kolon-Karzinom, beschrieben von Schrewe et al., Mol. Cell Biol.,
10, 2738–2748
(1990), in dem Vektor verwendet werden. Entlang derselben Linien
können
Promotoren, die an unterschiedlichen Entwicklungsstufen selektiv
aktiviert werden (z. B. Globingene werden in Embryonen und Erwachsenen
unterschiedlich transkribiert) für
die Gentherapie bestimmter Krebsarten verwendet werden.
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Eine andere Option ist die Verwendung
eines induzierbaren Promotors, wie des IL-8 Promotors, der auf TNF
anspricht, oder des 6–16-Promotors,
der auf Interferone anspricht, oder die Verwendung anderer ähnlicher
Promotoren, die auf andere Zytokine oder andere Faktoren ansprechen,
die in einem Wirt vorhanden sind oder exogen verabreicht werden
können.
Die Verwendung eines Zytokin-induzierbaren Promotors hat den zusätzlichen
Vorteil, das autoinduzierbare Expression eines Zytokin-Gens ermöglicht wird.
Gemäß dieser
Erfindung kann jeder Promotor durch Mutagenese verändert werden,
solange er die gewünschte
Bindungsfähigkeit
und Promotorstärke
hat.
-
Folglich stellt die vorliegende Erfindung
einen Vektor bereit, der eine Nukleinsäuresequenz enthält, die ein
Zytokin wie oben definiert codiert, und der in dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Krebsbehandlung verwendet werden kann. Insbesondere stellt die
vorliegende Erfindung einen rekombinanten Vektor bereit, der eine
GM-CSF codierende Nukleinsäuresequenz
umfasst. Vorzugsweise stellt die vorliegende Erfindung den als pcDNA
1/Neo bezeichneten Vektor bereit, der hier weiter beschrieben wird.
-
Erfindungsgemäß kann der rekombinante Vektor
verwendet werden, um ein Zytokin-Gen
oder eine Zytokin codierende Sequenz in vitro in eine Zelle zu transferieren,
die vorzugsweise eine Zelle einer etablierten Tumorzelllinie ist,
insbesondere einer pankreatischen Tumorzelllinie. Für den Transfer
eines Vektors in Zellen in vitro können verschiedene Methoden
angewendet werden. Solche Methoden umfassen beispielsweise Elektroporation,
Membranfusion mit Liposomen, Hochgeschwindigkeits-Bombardement mit
DNA-beschichteten Mikroprojektilen, Inkubation mit Calciumphosphat-DNA-Präzipitat,
DEAE-Dextran-vermittelte Transfektion, Infektion mit modifizierten
viralen Nukleinsäuren,
direkte Mikroinjektion in einzelne Zellen und dergleichen. Andere
Methoden stehen zur Verfügung
und sind den Fachleuten auf dem Gebiet bekannt. Die vorliegende
Erfindung stellt also eine im Wesentlichen gereinigte Tumorzelllinie
bereit, wobei die Zelllinie modifiziert wurde, um sie zur Produktion
eines, verglichen mit der unmodifizierten Tumorzelllinie, erhöhten Levels
eines Zytokins (vorzugsweise GM-CSF) zu befähigen.
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Der von der modifizierten Tumorzelle
produzierte Zytokin-Level ist im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung für
das Erreichen einer immunstimulierenden Reaktion wichtig. Vorzugsweise
produziert die modifizierte (z. B. transfizierte oder transformierte)
Tumorzelllinie einen Zytokin-Level, der erhöht ist gegenüber dem
bei der unmodifizierten (i. e. parentalen) Tumorzelllinie beobachteten.
Bevorzugter produziert die modifizierte Zelllinie einen Zytokin-Level,
der zu einer Zytokinsekretion von mehr als 35 ng/106 Zellen/24
Stunden führt.
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Verabreichung
der modifizierten Tumorzelllinie
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Die „Verabreichung“ modifizierter
Zellen der Tumorzelllinie an einen Säuger als Wirt bezieht sich
auf die tatsächliche
physische Einführung
der modifizierten (i. e. Zytokin produzierenden) Tumorzellen in
den Wirt. Erfindungsgemäß wird jedwede
Methode des Einführens
der modifizierten Tumorzellen in den Wirt in Betracht gezogen; das
Verfahren hängt
nicht von irgendwelchen speziellen Mitteln des Einführens ab
und ist nicht so auszulegen. Mittel der Einführung sind den Fachleuten bekannt
und werden hier auch als Beispiele angeführt.
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Vorzugsweise wird die modifizierte
Tumorzelllinie einem Wirt verabreicht, der mindestens einen Tumor (i.
e. der Wirt kann mehr als einen Tumor haben) hat, der vom gleichen
Typ ist wie der, von dem die Zelllinie erhalten wurde. „Gleicher
Tumortyp“ umfasst
Tumoren, die histologisch ähnlich
sind, i. e. ähnlich
hinsichtlich der Struktur und der Eigenschaften des behandelten
Gewebes/Organs. Obwohl davon ausgegangen wird, dass die verabreichte
Tumorzelllinie einige Antigene (z. B. Tumor-Antigene oder MHC-Antigene)
mit dem Wirtstumor gemeinsam haben kann, ist es für die Zwecke
dieser Erfindung nicht erforderlich, dass die verabreichte Tumorzelle
und der Tumor des Wirts MHC-Antigene gemeinsam haben. Obwohl Tumor-Antigene
zwischen der verabreichten Tumorzelllinie und dem Wirtstumor unterschiedlich
sein können,
wird es vorgezogen, dass genügend
Gemeinsamkeit vorliegt, dass die Verabreichung der Tumorzelllinie
eine systemische (i. e. eine T-Zell-vermittelte) Reaktion gegen
den Wirtstumor bewirkt. Folglich umfasst die vorliegende Erfindung
die Verabreichung einer Tumorzelllinie, die zum Wirt allogen (i.
e. genetisch unähnlich)
ist und die nicht MHC-angepasst zum Wirt ist. Erfindungsgemäß ist eine
Tumorzelllinie „nicht
MHC-angepasst“ zu
einem Wirt, wenn sie keine MHC-Antigene mit dem Wirt gemeinsam hat
oder wenn sie keines der MHC-Antigene mit dem Wirt gemeinsam hat,
die typischerweise MHC-angepasst sind, wenn Tumorzellvakzine (z.
B. MHC Klasse I Antigene, insbesondere HLA-A2) verwendet werden.
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Da die vorliegende Erfindung die
parakrine Abgabe von Zytokinen an Tumoren in vivo vorsieht, wird die
genetisch modifizierte Tumorzelllinie (z. B. die modifizierte pankreatische
Tumorzelllinie) vorzugsweise in unmittelbarer Nähe des zu behandelnden Tumors
verabreicht. Unter „unmittelbarer
Nähe“ wird eine
solche Distanz verstanden, dass das von der modifizierten Tumorzelle
freigesetzte Zytokin in der Lage ist, seine therapeutische Wirkung
auf einen Wirtszellentumor zu entfalten. Optimalerweise wird die
modifizierte Tumorzelllinie nicht direkt in den Tumor selbst injiziert.
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Vorzugsweise wird die modifizierte
Tumorzelllinie (z. B. die modifizierte pankreatische Tumorzelllinie) vor
der Verabreichung bestrahlt, um Zellreplikation und mögliche Tumorbildung
in vivo zu verhindern. Für
die Bestrahlung von Tumorzellen werden die Tumorzellen typischerweise
in eine Gewebekulturplatte plattiert und bei Raumtemperatur unter
Verwendung einer 137Cs-Quelle bestrahlt.
Vorzugsweise werden die Zellen mit einer Dosisleistung von etwa
50 bis etwa 200 rad/min, bevorzugter etwa 120 bis etwa 140 rad/min,
bestrahlt. Vorzugsweise werden die Zellen mit einer Gesamtdosis
bestrahlt, die ausreichend ist, um die Mehrzahl der Zellen, i. e.
vorzugsweise etwa 100% der Zellen, an der Proliferation in vitro
zu hindern. Zweckmäßigerweise
werden die Zellen also mit einer Gesamtdosis von etwa 10 000 bis
20 000 rad, optimal etwa 15 000 rad, bestrahlt.
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Außerdem wird die modifizierte
Tumorzelllinie (z. B. die transfizierte pankreatische Tumorzelllinie)
optimalerweise vor der Verabreichung behandelt, um ihre Immunogenität zu erhöhen. Vorzugsweise
beinhaltet diese Behandlung, wir hier beschrieben wird, weitere
genetische Manipulation, wie beispielsweise das Einführen anderer
Zytokine oder immun-co-stimulierender Funktionen oder beispielsweise
das Vermischen mit nicht-spezifischen Adjuvantien, einschließlich, aber
nicht darauf eingeschränkt,
komplettes oder inkomplettes Freund-Adjuvans, aus bakteriellen und
mycobakteriellen Zellwandkomponenten bestehende Emulsionen und dergleichen.
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Methoden der
Verwendung
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Die allogenen Tumorzelllinien, insbesondere
die allogenen pankreatischen Tumorzelllinien, können zum Impfen von Patienten
mit histologisch ähnlichen
Tumoren verwendet werden, um eine systemische Immunantwort gegen
den eigenen Tumor des Patienten zu bewirken.
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Um die Verabreichung zu vereinfachen,
kann mit einer modifizierten allogenen Tumorzelllinie (i. e. einer
modifizierten allogenen pankreatischen Tumorzelllinie) eine pharmazeutische
Zusammensetzung oder ein Implantat gemacht werden, die/das sich
für die
Verabreichung in vivo eignet, mit geeigneten Trägern oder Verdünnungsmitteln,
die außerdem
pharmazeutisch unbedenklich sein können. Die Mittel zur Herstellung
einer solchen Zusammensetzung oder eines Implantates wurden auf
dem Gebiet beschrieben, siehe beispielsweise Remington's Pharmaceutical
Sciences, 16. Aufl., Mack, Hg. (1980). Wo dies passend ist, kann
eine Tumorzelllinie zu einer Zubereitung in fester, halbfester,
flüssiger
oder gasförmiger
Form, wie Tablette, Kapsel, Pulver, Körner, Salbe, Lösung, Suppositorium,
Injektion, Inhalationsmittel oder Aerosol, auf die übliche Art
für den
jeweiligen Verabreichungsweg formuliert werden. Auf dem Gebiet bekannte
Mittel können
verwendet werden, um die Freisetzung und Absorption der Zusammensetzung,
ehe sie das Zielgewebe oder Zielorgan erreicht, zu verhindern oder
zu minimieren, oder um die Freisetzung der Zusammensetzung zu einem
bestimmten Zeitpunkt sicherzustellen. Vorzugsweise wird jedoch eine
pharmazeutisch unbedenkliche Form verwendet, welche die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
nicht unwirksam macht. Zweckmäßigerweise
kann also mit einer modifizierten allogenen Tumorzelllinie (i. e.
einer modifizierten allogenen pankreati schen Tumorzelllinie) eine
pharmazeutische Zusammensetzung hergestellt werden, die eine physiologische
Salzlösung,
vorzugsweise „Hank's
Balanced“ Salzlösung, umfasst.
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Die vorliegende Erfindung stellt
also eine pharmazeutische Zusammensetzung bereit, die einen pharmazeutisch
unbedenklichen Träger
und eine Tumorzelllinie enthält.
Vorzugsweise stellt die Erfindung eine pharmazeutische Zusammensetzung
bereit, die einen pharmazeutisch unbedenklichen Träger und
eine pankreatische Tumorzelllinie umfasst, insbesondere eine solche,
worin die Tumorzelllinie Panc 10.5.92 ist, und speziell eine solche,
worin die Tumorzelllinie, wie Panc 10.5.92, modifiziert wurde, um
einen erhöhten
Level an Zytokin, optimal GM-CSF, zu produzieren.
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In pharmazeutischen Dosierungsformen
kann eine Zusammensetzung allein oder in geeigneter Assoziation
sowie in Kombination mit anderen pharmazeutischen Wirkstoffen und
Behandlungsmethoden verwendet werden. Beispielsweise kann bei der
Anwendung eines erfindungsgemäßen Mittels
zur Behandlung von Krebs, insbesondere zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs,
eine solche Behandlung zusammen mit anderen Mitteln der Behandlung
von Krebs, insbesondere Bauchspeicheldrüsenkrebs, verwendet werden,
z. B. chirurgische Entfernung, Bestrahlung, Chemotherapie und dergleichen.
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Eine erfindungsgemäße pharmazeutische
Zusammensetzung kann auf verschiedenen Wegen und an verschiedenen
Stellen im Körper
eines Säugers,
insbesondere eines Menschen, abgegeben werden, um eine spezielle
Wirkung zu erzielen. Obwohl mehr als ein Verabreichungsweg verwendet
werden kann, wird der Fachmann erkennen, dass ein spezieller Weg
eine direktere und wirksamere Reaktion als ein anderer bieten kann.
Eine lokale oder systemische Abgabe kann durch Verabreichung erfolgen,
umfassend Aufbringen oder Instillation der Formulierung in Körperöffnungen,
Inhalation oder Einblasen eines Aerosols, oder parenterales Einführen, einschließlich intramuskulärer, intravenöser, intraportaler,
intrahepatischer, peritonealer, subkutaner oder intradermaler Verabreichung.
Vorzugsweise kann die Abgabe durch intradermale Verabreichung erreicht werden.
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Eine erfindungsgemäße Zusammensetzung
kann in Einheitsdosierungsformen bereitgestellt werden, wo jede
Dosierungseinheit, beispielsweise ein Teelöffel voll, eine Tablette, Lösung oder
Suppositorium, eine vorbestimmte Menge der Zusammensetzung allein
oder in geeigneter Kombination mit anderen Wirkstoffen enthält. Der
Ausdruck „Einheitsdosierungsform“, wie er
hier verwendet wird, bezieht sich auf physikalisch diskrete Einheiten,
die als einzelne Dosierungen für
menschliche und tierische Patienten geeignet sind, wobei jede Einheit
eine vorbestimmte Menge der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthält, und
zwar allein oder in Kombination mit anderen Wirkstoffen, berechnet
in einer ausreichenden Menge, um den gewünschten Effekt zu erzielen,
zusammen mit einem pharmazeutisch unbedenklichen Verdünnungsmittel,
Träger
oder Vehikel, wo dies geeignet ist. Die Spezifizierungen für die neuen
Einheitsdosierungsformen der vorliegenden Erfindung hängen von
der mit der pharmazeutischen Zusammensetzung in dem speziellen Wirt
verbundenen speziellen Pharmakodynamik zusammen.
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Vorzugsweise ist eine ausreichende
Anzahl der modifizierten Tumorzellen in der Zusammensetzung vorhanden
und wird in den Wirt eingeführt,
so dass die Expression von Zytokin durch die Wirtszelle und die anschließende Rekrutierung
von APCs zur Tumorstelle zu einer stärkeren Immunantwort auf den
vorhandenen Wirtstumor führt,
als sie ansonsten in Abwesenheit einer solchen Behandlung erreicht
würde,
wie weiter hier erörtert.
Folglich sollte die Menge an Wirtszellen, die verabreicht wird,
den Verabreichungsweg berücksichtigen
und so sein, dass eine ausreichende Anzahl von Tumorzellen eingeführt wird,
so dass die gewünschte therapeutische
(i. e. immunpotenzierende) Reaktion erreicht wird. Außerdem kann
die Menge jedes Wirkstoffes, die in den hier beschriebenen Zusammensetzungen
enthalten ist (z. B. die Menge pro zu kontaktierender Zelle oder
die Menge pro Körpergewicht)
in verschiedenen Anwendungen variieren. Im Allgemeinen sollte die Konzentration
der modifizierten Tumorzellen vorzugsweise ausreichend sein, um
mindestens etwa 1·106 bis etwa 1·109 Tumorzellen,
bevorzugter etwa 1·107 bis etwa 5·108 Tumorzellen
bereitzustellen, obwohl jede geeignete Menge entweder darüber, z.
B. größer als
5·108 Zellen, oder darunter, z. B. weniger als
1·107 Zellen, verwendet werden kann.
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Diese Werte geben eine allgemeine
Richtlinie für
den Bereich jeder Komponente, der von einem Praktiker nach dem Optimieren
des erfindungsgemäßen Verfahrens
für die
Durchführung
der Erfindung verwendet werden kann. Das Anführen solcher Bereiche schließt keinesfalls
die Verwendung einer größeren oder
kleineren Menge einer Komponente aus, wie das in einer speziellen
Anwendung gerechtfertigt sein mag.
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Beispielsweise können die tatsächliche
Dosis und das Schema in Abhängigkeit
davon variieren, ob die Zusammensetzungen in Kombination mit anderen
pharmazeutischen Zusammensetzungen verabreicht werden, oder in Abhängigkeit
von interindividuellen Unterschieden hinsichtlich der Pharmakokinetik,
der Verfügbarkeit
des Wirkstoffes und des Metabolismus. Ein Fachmann auf dem Gebiet
kann leicht die notwendigen Anpassungen gemäß den Anforderungen der speziellen
Situation vornehmen. Außerdem
kann die wirksame Menge der Zusammensetzungen weiter durch Analogie
mit anderen Verbindungen, von denen bekannt ist, dass sie das Wachstum
von Krebszellen, insbesondere Pankreaskrebszellen, hemmen, entsprechend
bestimmt werden.
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Ein Fachmann auf dem Gebiet kennt
auch Mittel zur Überwachung
einer therapeutischen Reaktion (i. e. systemische Immunantwort)
nach Verabreichung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung. Insbesondere
kann die therapeutische Reaktion dadurch überprüft werden, dass die Abschwächung des
Tumorwachstums und/oder die Tumorregression überwacht wird. Die Abschwächung des
Tumorwachstums oder die Tumorregression als Reaktion auf die Behandlung
kann unter Verwendung verschiedener Endpunkte überwacht werden, die den Fachleuten
bekannt sind, darunter beispielsweise die Zahl der Tumoren, die
Tumormasse oder Tumorgröße oder
die Reduktion/Verhinderung von Metastasen. Diese beschriebenen Methoden
sind keinesfalls eine erschöpfende
Aufzählung,
und weitere Methoden, die für
eine spezifische Anwendung geeignet sind, werden für den Durchschnittsfachmann
offensichtlich sein.
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Beispiele
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Die folgenden Beispiele erläutern die
vorliegende Erfindung, sollen aber keinesfalls als Einschränkung ihres
Umfangs gesehen werden.
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Beispiel 1
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Dieses Beispiel erläutert das
Verfahren zum Erhalten und Kultivieren der allogenen Tumorzelllinien dieser
Erfindung.
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Es wurden 11 allogene pankreatische
Tumorzelllinien von Patienten entwickelt, die sich am Johns Hopkins
Hospital einer Pankreatoduodenektomie unterzogen. Diese Zelllinien
wurden aus frischen humanen Bauchspeicheldrüsentumorexplantaten erzeugt,
die zum Zeitpunkt der chirurgischen Resektion gewonnen wurden. Unmittelbar
nach der Tumorresektion wurde die Probe auf Eis in einen sterilen
Behälter
gebracht und in eine Gewebekultur-Laminar-Flow-Haube in einem Labor
gebracht. Alle folgenden Manipulationen erfolgten unter Anwendung
von sterilen Gewebekultur-Standardtechniken und unter Verwendung
von Medien und Reagenzien von verschiedenen kommerziellen Lieferanten
(z. B. JRH Biosciences (Lenexa, KS), Gibco BRL (Gaithersberg, MD),
Hyclone Labs. (Logan, UT), Sigma Biosciences (St. Louis, MO), Cell
Sys. Corp. (Kirkland, WA), Intergen Co. (Purchase, N. Y.), Eli Lilly
and Co. (Indianapolis, IN), Biofluids, Inc. (Rockville, MD) und
anderen Lieferanten, die ähnliche
Produkte herstellen).
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Der Teil des Tumors, der für die Isolierung
von Tumorzelllinien verwendet werden sollte, wurde in kleine Stücke geschnitten,
die etwa einige Millimeter Durchmesser hatten. Die Stücke wurden
in eine etwa 15 mg Collagenase I enthaltende Lösung gebracht und bei 37°C in einem
Schüttelinkubator
zu Einzell-Suspensionen verdaut. Die Pankreastumorzellsuspensionen
wurden dann 5minütiger
Schwerkraft-Zentrifugierung ausgesetzt, um die Zellen zu pelletieren.
Die Pellets wurden resuspendiert und plattiert durch Inokulieren
in ein 25 cm2 Gewebekulturgefäß mit etwa
1 bis 2·106 lebensfähigen
Zellen in RPMI-1640-Medium, das 20% fetales Rinderserum, 100 Einheiten
(U) Humaninsulin pro 500 ml Medium und jeweils 5 μg Insulin-ähnlichen
Wachstumsfaktor 1 und 2 pro 500 ml Medium enthielt. Die Kulturen
wurden in 25 cm2 Gewebekulturgefäße gebracht
und bei etwa 37°C
in befeuchteten Inkubatoren mit etwa 5 bis 7% CO2 inkubiert.
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Primärzellkulturen wurden alle 5
bis 10 Tage einer differentiellen Trypsinisierung unterworfen, um
die Hauptmenge der Stromazellen zu entfernen, die normalerweise
Primärpankreastumorkulturen überwachsen. Es
wurden verschiedene Tests herangezogen, um die resultierenden Tumorzelllinien
zu charakterisieren und zu prüfen,
ob maligne Epithelzellen vorhanden waren, im Vergleich zu Stromazellen
und nichtmalignen Epithelzellen. Es wurde histochemische Anfärbung unter
Verwendung von gegen Cytokeratin gerichteten Antikörpern durchgeführt, um
Zellen epithelialen Ursprungs von Zellen mesenchymalen Ursprungs
zu unterscheiden. Alle elf erhaltenen Tumorzelllinien wurden durch
Cytokeratin-Anfärbung
als primär
oder ausschließlich
aus Epithelzellen bestehend charakterisiert, wie in Tabelle 1 angeführt.
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Tabelle
1: Cytokeratin-Anfärbung
von pankreatischen Zelllinien
-
Es wurden auch alle erzeugten Tumorzelllinien
hinsichtlich der Beibehaltung der gleichen ras-Mutation bewertet,
die in der ursprünglichen
Tumorprobe vor der in vitro Kultur beobachtet wurde, um den malignen
Ursprung der Zelllinie sowie die genetische Stabilität der Zelllinie
in Kultur zu bestätigen.
Wie die Tabelle 1 zeigt, wurde bestätigt, dass alle diese Linien
eine ras-Mutation hatten, die mit der des ursprünglichen Tumors, von dem die
Tumorzelllinie abgeleitet wurde, identisch war. In den Tumorzelllinien
vorhandene Codon 12-Mutationen führten
zu einer Asp→Gly-Umwandlung
und Codon 13-Modifikationen führten
zu einer Ser→Gly-Umwandlung
im codierten ras-Onkoprotein. Außerdem wurde beobachtet, dass
alle Tumorzelllinien hohe Level an MHC-Klasse I-Antigenen exprimierten.
Zwei der vier Linien (i. e. Panc 10.5.92 und Panc 9.6.94) exprimieren auch
erhöhte
Level an MHC-Klasse II-Antigenen. Die pankreatischen Tumorzelllinien
werden leicht in Kultur vermehrt und haben Verdopplungszeiten von
etwa 72 Stunden.
-
Die in diesem Beispiel zur Ableitung
von allogenen pankreatischen Tumorzelllinien verwendeten Verfahren
können
ebenso verwendet werden, um andere Arten allogener Tumorzelllinien
zu erzeugen und zu isolieren.
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Beispiel 2
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Dieses Beispiel erläutert das
Verfahren der Modifizierung der allogenen Tumorzelllinien der vorliegenden
Erfindung, um eine erhöhte
Menge Zytokin zu produzieren. Da das Zytokin Granulozyten-Makrophagen-koloniestimulierender
Faktor (GM-CSF) bei der Erzeugung einer systemischen Reaktion gegen
den Tumor in präklinischen
Tumormodellen potentiell wirkungsvoller ist als andere Zytokine
(Dranoff et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 90, 3539–3542 (1993)),
wurde die im Beispiel 1 beschriebene Panc-Zelllinie 10.5.92 als repräsentativ
für die
allogenen Tumorzelllinien verwendet und modifiziert, um GM-CSF zu
sezernieren.
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Um dies zu erreichen, wurde ein rekombinantes,
humanes GM-CSF-Gen in pcDNA 1/Neo kloniert. Alle Klonierungsreaktionen
und DNA-Manipulationen wurden unter Verwendung von Methoden durchgeführt, die dem
Durchschnittsfachmann gut bekannt sind und die auf dem Gebiet beschrieben
wurden, z. B. Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual,
2. Aufl. (Cold Spring Harbor Laboratory, NY, (1982)). In diesen Reaktionen
verwendete Enzyme wurden von kommerziellen Lieferanten erhalten
(z. B. New England Biolabs, Inc., Beverly, MA; Clontech, Palo Alto,
CA; Boehringer Mannheim, Inc., Indianapolis, IN; etc.) und gemäß den Empfehlungen
der Hersteller verwendet.
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Das Plasmid pcDNA 1/Neo enthält die humanes
GM-CSF-Zytokin codierende Sequenz unter der Kontrolle des Cytomegalovirus
(CMV)-Promotors und das Neomycin-Resistenzgen,
ebenfalls von einem separaten CMV-Promotor kontrolliert. Der CMV-Promotor wurde verwendet,
weil er in der Lage ist, in den meisten eukaryotischen Zellen einen
relativ hohen Level der Genexpression zu steuern (Boshart et al.,
Cell, 41, 521–530
(1985)). Anfängliche
Studien unter Verwendung dieses Vektors für den Gentransfer zu einer
humanen Melanomzelllinie bestätigen,
dass nach Selektion hinsichtlich der Neomycin-Resistenz sezernierte
Level an GM-CSF von mehr als 35 ng/106 Zellen/24 Stunden erreicht
wurden. Diese anfänglichen
Studien zeigen, dass das Plasmid pcDNA 1/Neo funktional ist. Zudem
ist das die Dosis GM-CSF, die er forderlich ist, um in Mausmodellen
geeignete Antitumor-Immunantworten zu erzeugen. Verdünnungsexperimente
unter Verwendung verschiedener Konzentrationen an Tumorzellen, die
mit einem ein GM-CSF-Gen tragenden retroviralen Vektor transduziert
waren oder nicht, bestätigen,
dass in dem B16-F10 Tumorsystem eine GM-CSF-Sekretion unterhalb von 35 ng/106 Zellen/24 Stunden eine potente Antitumorimmunität, die bei
Leveln der Sekretion oberhalb dieses Schwellenwertes beobachtet
wird, nicht erzeugen kann. Diese Feststellungen unterstreichen, dass
es wichtig ist, dass hohe und aufrechterhaltene GM-CSF-Level direkt
am Ort der impfenden Tumorzellen freigegeben werden, welche die
Quelle des relevanten Tumorantigens sind.
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Die Panc-Linie 10.5.92 wurde mit
pcDNA 1/Neo durch Elektroporation transfiziert und anschließend durch
limitierende Verdünnung
kloniert. GM-CSF-Level wurden mittels ELISA bestimmt und mittels
eines Bioassay unter Verwendung von GM-CSF-abhängigen TF-1-Zellen bestätigt (Kitamura
et al., Blood, 73, 375–380 (1989)).
Der für
die resultierende transfizierte pankreatische Tumorzelllinie beobachtete
Level der GM-CSF-Sekretion
ist etwa 90 ng/106 Tumorzellen/24 Stunden.
Eine Bestrahlung der transfizierten Tumorzellen verhindert ihre
Replikation, erlaubt aber, dass die Zellen GM-CSF sezernieren und
bis zu einer Woche in Kultur metabolisch aktiv bleiben. Die Bestrahlung
erfolgte unter Verwendung einer 137Cs-Quelle
mit einer Dosisleistung von etwa 120–140 rad/min zur Abgabe einer
Gesamtdosis von etwa 15000 rad.
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Die in diesem Beispiel verwendeten
Verfahren können
auch herangezogen werden, um andere Tumorzelllinien zu erzeugen,
die zur Produktion erhöhter
Zytokinmengen befähigt
sind und die ähnlich
als Vakzine verwendet werden können.
-
Beispiel 3
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Dieses Beispiel erläutert weitere
Studien bezüglich
der Verabreichung von GM-CSF an einen Wirt.
-
Weitere Studien bestätigen, dass
die GM-CSF-Sekretion zur bekannten parakrinen Physiologie dieses Zytokins
parallel sein muss. Insbesondere muss die Sekretion an der Stelle
der relevanten Antigene (i. e. der Tumorzellen) sein, wie in dem
vorhergehenden Beispiel beschrieben, und hohe Level müssen mehrere
Tage aufrechterhalten werden (Dranoff et al., supra; Golumbek et
al., Cancer Research, 53, 1–4
(1993)).
-
Es scheint jedoch, dass die Tumorzelle
selbst nicht die Quelle der GM-CSF-Sekretion sein muss (Golumbek
et al., supra). Es können
immunologischer Schutz und histologische Infiltrate erzeugt werden,
die jenen ähnlich
sind, die man bei retroviral transduzierten, Zytokin exprimierenden
Tumorzellen sehen kann, wenn GM-CSF langsam aus bioabbaubaren Polymeren
freigesetzt wird, die mit der Tumorzelle coinjiziert wurden. Außerdem kann
immunologischer Schutz gegen beide Tumoren erzeugt werden, wenn
ein zweiter, nicht kreuzreagierender Tumor mit einem GM-CSF sezernierenden
Tumor co-injiziert wird. Das einfache Injizieren von löslichem
GM-CSF zusammen
mit Tumorzellen bietet jedoch nicht die aufrechterhaltenen lokalen
Level dieses Zytokins und erzeugt keine systemische Immunität (Golumbek
et al., supra). Es wurde also die Wirksamkeit der Verwendung einer
allogenen Tumorzelle, die nicht zu dem Wirt MHC-angepasst war, für die Abgabe
von Zytokin in vivo untersucht.
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In murinen Modellen wurde gezeigt,
dass die Antitumorimmunität,
die durch die Abgabe von GM-CSF durch allogene Bystander-Tumorzellen
erzeugt wurde, jener vergleichbar ist, die erreicht wird, wenn GM-CSF durch
die Ziel-Tumorzelle selbst abgegeben wird. Speziell wurden in diesen
Experimenten BALB/c-Mäuse
subkutan mit bestrahlten CT26-Kolonkarzinomzellen geimpft, wobei
GM-CSF durch retroviral transduzierte CT26-Zellen oder durch retroviral
transduzierte B16-F10-Zellen abgegeben wurde. Zwei Wochen später wurden
die Mäuse
erneutem Challenge mit Injektionen vom Wildtyp-Stamm CT26 unterworfen.
Die CT26-Tumorzelllinie hat intrinsische Immunogenität; es wurde
jedoch ein größeres Ausmaß des Schutzes
beobachtet, wenn GM-CSF an der Vakzinationsstelle sezerniert wurde,
entweder durch die syngenen oder die allogenen Tumoren. Obwohl unklar
ist, in welchem Ausmaß oder
durch welchen Mechanismus die allogenen Tumorzellen die Antitumorimmunität erhöhen können, legen
diese Daten dringend nahe, dass die allogene Abgabe von GM-CSF mindestens
so wirksam wie die autologe Tumor-Abgabe sein dürfte.
-
Beispiel 4
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Dieses Beispiel erläutert das
Verfahren zur Behandlung von Krebs durch Verabreichung der genetisch modifizierten
allogenen Tumorzelllinien dieser Erfindung an einen Wirt.
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Es werden Tumorzelllinien erhalten
und verwendet, die GM-CSF-Level sezernieren, die größer als
35 ng/106 Tumorzellen/24 Stunden sind. Die
modifizierten Tumorzellen werden durch Trypsinisierung aus den Gewebekulturbehältern geerntet.
Die Zellen werden unter Verwendung normaler Kochsalzlösung gewaschen, pelletiert
und in „Hank's
balanced“ Salzlösung oder
einer anderen Salzlösung,
die für
das Einführen
in vivo geeignet ist, resuspendiert. Die Zellen werden in einer
Konzentration von etwa 1·107 bis etwa 1·1010 Tumorzellen/ml
resuspendiert, optimalerweise in einer Konzentration von etwa 1·108 bis etwa 5·109 Tumorzellen/ml. Etwa
0,1 ml dieser Resuspensionsmischung werden als Vakzin verwendet.
Es werden also vorzugsweise etwa 1·106 bis
etwa 1·109 Tumorzellen injiziert, optimalerweise etwa
1·107 bis etwa 5·108 Tumorzellen
in toto. Während
die modifizierten Tumorzellen bei der Maus subkutan injiziert werden,
werden die Zellen bei Menschen vorzugsweise intradermal injiziert.
Die Injektionen erfolgen vorzugsweise in der Nachbarschaft des Tumors; optimalerweise
werden die Vakzine nicht direkt in den Tumor selbst injiziert. Die
Mengen an Tumorzellen, die für
die Vakzination bei Menschen verwendet werden, sind etwa 10 mal
größer als
die bei der Vakzination der Maus verwendeten Mengen.
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Vor dem Injizieren können die
modifizierten Tumorzellen beispielsweise unter Verwendung einer 137Cs-Quelle, wie im Beispiel 2 beschrieben,
bestrahlt werden, um die Replikation der modifizierten Tumorzellen
in vivo zu verhindern. Die modifizierten Tumorzellen können auch
verändert
werden, um ihre Immunogenität
zu erhöhen.
Beispielsweise können
die Zellen weiter genetisch manipuliert werden (z. B. durch Inserieren anderer
Zytokin- oder immunstimulierender Nukleinsäuresequenzen), oder sie können mit
nichtspezifischen Adjuvantien vermischt werden (z. B. komplettes
oder inkomplettes Freund-Adjuvans, aus bakteriellen und mycobakteriellen
Zellwandkomponenten bestehende Emulsionen etc.).
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Die Erfindung kann bei Säugern verwendet
werden, insbesondere bei Menschen, die verschiedene Tumoren haben,
beispielsweise ein Karzinom von Blase, Brust, Kolon, Niere, Leber,
Lunge, Eierstock, Pankreas, Rektum oder Magen; einen hämatopoetischen
Tumor lymphoider oder myeloider Abstammung; einen Tumor mesenchymalen
Ursprungs, wie ein Fibrosarkom oder Rhabdomyosarkom; oder einen
anderen Tumor, einschließlich
Melanom, Teratokarzinom, Neuroblastom oder Gliom. Vorzugsweise kann
die Erfindung zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs verwendet werden.
Es wird auch davon ausgegangen, dass der Patient vor oder zusätzlich (i.
e. gleichzeitig oder unmittelbar anschließend) zur Immuntherapie, wie
hier beschrieben, mit irgendeiner Anzahl von Verfahren, wie sie
zur Behandlung von Krebs verwendet werden, beispielsweise chirurgische
Resektion, Bestrahlung, Chemotherapie und dergleichen, behandelt
werden kann.
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Obwohl diese Erfindung unter Betonung
bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist für Durchschnittsfachleute
offensichtlich, dass Variationen der bevorzugten Ausführungsformen
verwendet werden können
und dass beabsichtigt ist, dass die Erfindung anders als hier speziell
beschrieben ausgeführt
werden kann. Folglich umfasst diese Erfindung alle Modifikationen,
die vom Umfang der Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert
ist, umfasst werden.