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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Hybridomzelllinien, die menschliche Antikörper bilden, welche in der Lage
sind, an das Oberflächenantigen
des Hepatitis B Virus zu binden, Antikörper, die von den Zelllinien
hergestellt werden und verschiedene Verwendungen derselben.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Infektion mit dem Hepatitis B
Virus (HBV) ist weltweit ein schweres Gesundheitsproblem. Schätzungsweise
5% der Weltbevölkerung
sind mit HBV infiziert und bei chronisch infizierten Patienten besteht
ein hohes Risiko, dass sie eine Zirrhose und ein Leberzellkarzinom
entwickeln (Crivelli, O., Hrg.: Progress in Hepatitis Research:
Hepatitis B virus (HBV), Hepatitis C virus (HCV) and Hepatitis Delta
virus (HDV), Sorin Biomedica, 1991).
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Die Immunantwort auf HBV-codierte
Antigene umfasst sowohl eine zelluläre Immunantwort, die bei der Eliminierung
von HBV-infizierten Zellen aktiv ist, als auch eine humorale Antikörperantwort
gegen virale Envelope-Antigene, die zur Beseitigung zirkulierender
Viruspatikel beiträgt.
Die entscheidende Ursache der viralen Persistenz während einer
HBV-Infektion ist die Entstehung einer schwachen antiviralen Immunantwort.
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Rekombinante HBV-Impfstoffe stellen
ein sicheres und effektives Mittel zur aktiven Immunisierung gegen
HBV bereit, obwohl sie nicht immer eine ausreichende und schnelle
Antikörperantwort
induzieren.
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Interferon-α wurde bei der Behandlung der
Hepatitis B-Infektion verwendet und zeigte eine Wirksamkeit von
nur 30–40%
bei sehr ausgewählten
Patienten. Außerdem
wurde gezeigt, dass die passive Immunisierung mit menschlichen polyclonalen
anti-Hepatitis B Antiseren wirksam ist beim Verzögern und sogar Vorbeugen einer
wiederkehrenden HBV-Infektion (Wright, T. L. & Lau, J. Y. N, Lancet (1993), 342:
1340–1344).
Derartige menschliche polyclonale Antiseren werden aus gepooltem
Plasma immunisierter Spender hergestellt. Diese Herstellungen sind
sehr teuer und nur in relativ geringen Mengen erhältlich.
Außerdem
kann gepooltes Plasma kontaminierte Blutproben enthalten und deshalb
erhöht
die Behandlung mit derartigen Antiseren das Risiko der Patienten,
sich andere virale Infektionen, wie Hepatitis C oder HIV, zuzuziehen.
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Ein alternativer Ansatz zur Behandlung
der HBV-Infektion ist die Verwendung monoclonaler Antikörper (MoAb).
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Die PCT Patentanmeldung PCT/NL94/00102
offenbart menschliche monoclonale Antikörper gegen das Hepatitis B-Oberfächenantigen,
die von den Hybridomzelllinien Mab 4-7B und Mab 9H9 sezerniert werden. Der
von der Zelllinie Mab 4-7B sezernierte monoclonale Antikörper erkennt
ein lineares Epitop des HBVsAg und unterscheidet sich von dem monoclonalen
Mab 9H9 Antikörper,
der ein strukturelles Epitop erkennt. Die Antikörper werden zur gleichzeitigen
Verwendung bei der Behandlung chronischer Hepatitis B-Infektionen beansprucht.
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Die PCT Patentanmeldung PCT/US92/09749
offenbart menschliche monoclonale Antikörper gegen HBVsAg, die von
den Hybridomzelllinien PE1-1, ZM1-1, ZM1-2, MD3-4 und L03-3 sezerniert
werden. Die Antikörper
binden an verschiedene HBV Epitope und werden verwendet zum Verringern
des Spiegels an zirkulierendem HBVsAg.
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Die japanische Patentanmeldung
JP 93066104 offenbart ein
Hybridom aus einem menschlichen Lymphozytenzellstamm TAW-925 und
einem menschlichen Lymphozyten, der mit dem Epstein-Barr Virus transformiert
wurde. Das Hybridom bildet einen menschlichen monoclonalen Antikörper gegen
HBVsAg.
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Die US-Patentanmeldung Nr. 4,883,752
offenbart die Herstellung eines menschlichen monoclonalen Antikörpers gegen
HBVsAg, durch Verabreichung von HBVsAg-Impfstoff an Menschen, Gewinnen
von Lymphozyten, Stimulieren der Lymphozyten in vitro mit einem
unspezifischen Stimulator, Fusionieren der Zellen mit einer Myelomzelle
und Auswählen
von Hybridomen, die Anti-HBVsAg-Antikörper sezernieren.
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Ichimori et al., Biochim. Biophys.
Res. Comm. (1985), 129 (1): 26–33,
offenbart ein Hybridom, das menschliche monoclonale anti-HBVsAg-Antikörper sezerniert,
die die a-Determinante
von HBVsAg erkennen. Später
offenbarte Ichimori et al., supra (1987), 142 (3): 805–812 ein
anderes Hybridom, das stabil einen menschlichen monoclonalen Antikörper gegen
HBVsAg sezerniert.
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Die vorstehend erwähnten Antikörper wurden
alle entwickelt durch in vitro-Immortalisation
von Antikörper-bildenden
Zellen aus Personen, die anti-HBV-Antikörper positiv waren.
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Ein neuer Ansatz, der die adaptive Übertragung
von menschlichen mononucleären
Blutzellen („peripheral
blood mononucleated cells",
PBMC) in letal bestrahlte normale Mausstämme, die mit SCID („severe combined
immune deficiency")-Knochenmark
vor der Bestrahlung geschützt
waren, ermöglicht,
wurde kürzlich beschrieben
(Lubin et al., Blood (1994), 83: 2368). Es wurde gezeigt, dass in
derartigen Mensch/Maus-Chimären
wirkungsvoll sekundäre
humorale Antworten gegen verschiedene Erinnerungsantigene („recall
antigens") sowie
eine primäre
Immunantwort gegen andere Antigene erzeugt werden können (Marcus
et al., Blood (1995), 86: 398–406).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung wurde gefunden, dass Hybridomzelllinien, die menschliche
Antikörper
sezernieren, die in der Lage sind, an das Hepatitis B Oberflächenantigen
(HBVsAg) zu binden, erhalten werden können durch Verwendung der vorstehend
erwähnten
Mensch/Maus-Chimären.
In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung werden menschliche Blutlymphozyten
(„peripheral
blood lymphocytes",
PBL) von menschlichen Spendern die Anti-HBVsAg-Antikörper positiv
sind, in normale Mausstämme,
die letal bestrahlt und mit SCID-Knochenmark vor der Bestrahlung
geschützt
wurden, eingebracht. Nach der Immunisierung derartiger chimärer Mäuse mit
HBVsAg werden menschliche Zellen aus den Milzen der Mäuse erhalten
und in vitro mit Heteromyelomzellen fusioniert, um Hybridome zu
erzeugen, die menschliche Antikörper
mit hoher Affinität
und Spezifität
gegenüber
HBVsAg sezernieren.
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Die erfindungsgemäßen Antikörper werden erzeugt durch ein
Verfahren zum Erhalten menschlicher monoclonaler Antikörper (hMoAb),
die in der Lage sind, an das Hepatitis B Virus Oberflächenantigen
(HBVsAg) zu binden, umfassend:
- (a) Immunisieren
eines chimären
Nagers M4, der xenogene hämatopoetische
Zellen aufweist, mit Hepatitis B Oberflächenantigen (HBVsAg), so dass
im Nager xenogene Antikörper-bildende
Zellen hergestellt werden, wobei der Nager M4 ein Nager M1 ist,
dessen hämatopoetische
Zellen im wesentlichen zerstört
wurden und diesem Nager M1 wurden hämatopoetische Zellen aus einer
Maus M2, die eine hämatopoetische Defizienz
aufwies, und xenogene hämatopoetische
Zellen aus einem Mensch M3 transplantiert;
- (b) Entfernen und Immortalisieren dieser Antikörper-bildenden
Zellen;
- (c) Auswählen
und Clonieren der immortalisierten Antikörper-bildenden Zellen, die
die Antikörper
bilden, die in der Lage sind an HBVsAg zu binden; und
- (d) Isolieren der Antikörper,
die von den ausgewählten,
clonierten und immortalisierten Antikörper-bildenden Zellen gebildet
werden.
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Die Milzen der immunisierten chimären Nager
M4 werden entfernt zwischen 12 und 20 Tage nach Transplantation
menschlicher PBL, vorzugsweise am Tag 14 nach deren Transplantation.
Aus den Milzen werden Zellsuspensionen hergestellt und die aus den
chimären
Nagern M4 erhaltenen Antikörper-bildenden
Zellen werden vorzugsweise mit einem Mensch-Maus Fusionspartner,
wie einem Heteromyelom, durch auf dem Fachgebiet wohlbekannte Techniken
fusioniert (z. B. Köhler & Milstein, Nature
(1975), 256: 495–497).
Um die von den ausgewählten
Hybridomzelllinien gebildeten Antikörper zu isolieren, werden die
Hybridomzelllinien entweder in vitro in einem geeigneten Medium
kultiviert, wobei der gewünschte
monoclonale Antikörper
aus dem Überstand
gewonnen wird, oder alternativ können
die Hybridomzelllinien intraperitoneal in Mäuse injiziert werden und die
Antikörper
aus dem malignen Ascites oder dem Serum dieser Mäuse geerntet werden. Die Überstände der
Hybridomzelllinien werden zuerst anhand von irgendeinem auf dem
Fachgebiet bekannten Verfahren, wie dem „Enzym gebundenen Immunsorbitionstest" (ELISA) oder dem
Radioimmunassay (RIA), auf die Bildung von menschlichen IgG-Antikörpern untersucht.
Hybridome, die positiv für
menschliches IgG getestet werden, werden anschließend anhand
ihrer Fähigkeit
HBVsAg zu binden auf die Bildung von anti-HBVsAg-Anikörpern weiter
untersucht.
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Der M1 Nager ist ein Nager, der gewöhnlich als
Labortier verwendet wird, wie eine Ratte oder eine Maus.
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Die Maus M2 kann irgendeine hämatopoetische
Defizienz aufweisen, einschließlich
genetische hämatopoetische
Defizienzen sowie induzierte hämatopoetische
Defizienzen. Nicht-beschränkende
Beispiele hämatopoetischer
Defizienzen umfassen SCID, Bg, Nu, Xid oder Mäuse, die irgendeine Kombination
der vorstehend erwähnten
hämatopoetischen Defizienzen
aufweisen. Zusätzlich
kann die hämatopoetische
Defizienz auch das Ergebnis einer Gendeletion sein oder transgene
Mäuse können verwendet
werden.
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Die aus der Spendermaus M2 erhaltenen
hämatopoetischen
Zellen sind Knochenmarkzellen, entweder unbehandelt oder T-Zell-depletiert.
Andere geeignete Quellen hämatopoetischer
Zellen, die auch verwendet werden können, umfassen zum Beispiel
Milzzellen, fötale
Leberzellen oder Blutzellen.
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Die aus dem Mensch M3 erhaltenen
xenogenen hämatopoetischen
Zellen sind PBL, können
aber auch aus jeder geeigneten Quelle menschlicher hämatopoetischer
Zellen, wie Knochenmarkzellen, Nabelschnurblutzellen, Thymus-, Milz-
oder Lymphknotenzellen etc. erhalten werden.
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Der Nager M1 kann eine Maus oder
Ratte sein, die Maus M2 kann eine SCID-Maus sein und die aus dem
Mensch M3 erhaltenen xenogenen hämatopoetischen
Zellen können
PBL aus einem Mensch M3 sein, der schon mit dem HBVsAg in Kontakt
gekommen ist, entweder spontan als Ergebnis einer früheren Infektion oder
induziert nach Impfung. Solche Menschen werden einen sehr hohen
anti-HBVsAg-Antikörper
Titer aufweisen, verglichen mit Personen, die nie mit HBV infiziert
wurden, und daher wird, wenn PBL solcher Personen als M3 Donorzellen
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, die Immunisierung der
M4 chimären
Maus mit HBVsAg in der M4 chimären
Maus als Antwort auf die transplantierten menschlichen PBL eine
sekundäre
Immunantwort hervorrufen. Ein menschlicher Donor M3 ist zum Beispiel
jemand, der HBV negativ getestet wurde aber einen hohen Titer an
Antikörpern
gegen HBVsAG zeigt. Derartige PBL aus dem menschlichen Donor M3
können
erhalten werden entweder durch die Spende von Vollblut oder durch
Leukopherese.
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Das zur Immunisierung des chimären Nagers
M4 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung verwendete HBVsAg ist zum Beispiel
ein Hepatitis B Virusimpfstoff, der das gereinigte Hauptoberflächenantigen
des Virus enthält,
das durch rekombinante DNA-Technologie
hergestellt wurde (EngerixTM-B, SIB Biological,
Rixensart, Belgien).
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Hybridomzelllinien, wie in Anspruch 2 definiert, die menschliche
monoclonale Antikörper
bilden, die in der Lage sind, an HBVsAg zu binden, sowie auf menschliche
monoclonale Antikörper,
die in der Lage sind, an HBVsAg zu binden, wie in Anspruch 1 definiert,
und deren Fragmente, in denen im wesentlichen die Antigenbindungseigenschaften
des vollständigen
Antikörpers
erhalten sind. Solche Fragmente können zum Beispiel Fab- oder
F(ab)2-Fragmente sein, die durch Verdau des
vollständigen
Antikörpers
mit verschiedenen Enzymen, wie auf dem Fachgebiet bekannt und ausführlich beschrieben, erhalten
wurden. Die antigenen Eigenschaften eines Antikörpers bestimmt werden durch
Untersuchung der Bindung eines Antikörpers an eine bestimmte antigene
Determinante unter Verwendung von Standardassays, wie RIA, ELISA
oder FACS-Analyse.
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Typischerweise haben die erfindungsgemäßen menschlichen
monoclonalen Antikörper
eine relativ hohe Affinität
zu HBVsAg, die im Bereich von etwa 10–9 M
bis etwa 10–10 M
liegt, wie in einem kompetitiven ELISA bestimmt.
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In Übereinstimmung mit einer spezifischen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Hybridomzelllinie bereitgestellt,
die hier als „19.79.5" bezeichnet wird
und die am 22. Mai 1996 bei der Europäischen Sammlung für Zellkulturen
(European Collection of Cell Cultures, ECACC, CAMR, Sailsbury, Wiltshire, SP40JG,
UK) unter der Hinterlegungsnummer 96052168 hinterlegt wurde. Menschliche
monoclonale anti-HBVsAg-Antikörper, die
von der vorstehenden Hybridomzelllinie sezerniert werden und hier
als „Ak
19.79.5" bezeichnet
werden, werden auch bereitgestellt, ebenso wie deren Fragmente,
in denen die Antigenbindungseigenschaften der Antikörper erhalten
sind.
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Weitere Aspekte der vorliegenden
Erfindung sind verschiedene diagnostische, prophylaktische und therapeutische
Verwendungen der menschlichen monoclonalen Anti-HBVsAg-Antikörper. In Übereinstimmung mit diesem Aspekt
der Erfindung können
Arzneimittel, die die menschlichen monoclonalen anti-HBVsAg-Antikörper umfassen,
für die
Behandlung von Patienten mit chronischer Hepatitis B verwendet werden,
wobei einem solchen Patienten eine therapeutisch wirksame Menge
des Antikörpers
oder dessen Teils, der in der Lage ist, an das HBVsAg zu binden,
verabreicht wird, die eine Menge ist, die wirksam ist zum Vermindern
der Symptome der HBV-Infektion oder zum Reduzieren der Anzahl der
zirkulierenden viralen Partikel in einer Person.
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Derartige Arzneimittel können einen
oder mehrere erfindungsgemäße Antikörper umfassen.
Zusätzlich
zu den erfindungsgemäßen Antikörpern können die
Arzneimittel gegebenenfalls auch einen Träger, ausgewählt aus allen auf dem Fachgebiet
bekannten Trägern,
umfassen. Ein Beispiel für
einen derartigen Träger ist
ein Liposom. Die erfindungsgemäßen Arzneimittel
können
auch verschiedene an sich bekannte Lösungsmittel oder Adjuvantien
umfassen.
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Die erfindungsgemäßen Mittel können durch
eine Reihe von Verabreichungsmethoden einschließlich parenteral, oral etc.
verabreicht werden.
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Mittel, die, wie vorstehend beschrieben,
die erfindungsgemäßen Antikörper umfassen,
können
zusammen mit anderen antiviralen Wirkstoffen verabreicht werden.
Derartige Wirkstoffe können
als nicht beschränkende
Beispiele Interferone, monoclonale anti-HB-Antikörper, polyclonale anti-HB-Antikörper, Nucleosidanaloga
und DNA-Polymerase Inhibitoren beinhalten. Im Falle einer derartigen
Kombinationstherapie können
die Antikörper
gleichzeitig mit dem antiviralen Wirkstoff gegeben werden oder vor
oder nach Behandlung mit dem antiviralen Wirkstoff.
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Die erfindungsgemäßen Arzneimittel können zum
Beispiel auch zur Immunisierung von Neugeborenen gegen HBV-Infektionen
verwendet werden oder zur Immunisierung von Patienten mit Lebertransplantationen,
um mögliche
wiederkehrende HBV-Infektionen bei derartigen Patienten auszusschließen.
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Nach einer weiteren Ausführungsform
können
die erfindungsgemäßen Antikörper auch
in einem Verfahren zur Diagnose von HBV-Infektionen in einer Person
verwendet werden, durch Erhalten einer Probe aus Körperflüssigkeit
der getesteten Person, was eine Blutprobe, eine Lymphprobe oder
jede andere Probe aus Körperflüssigkeit
sein kann, und Inkontaktbringen der Probe aus Körperflüssigkeit mit einem erfindungsgemäßen menschlichen
anti-HBVsAg-Antikörper
unter Bedingungen, die die Bildung von Antigen-Antikörper-Komplexen ermöglichen.
Der Spiegel an derartigen Komplexen wird dann anhand von auf dem
Fachgebiet bekannten Verfahren bestimmt, wobei ein Spiegel, der
wesentlich höher
ist als der, der sich in einer Kontrollprobe gebildet hat, eine
HBV-Infektion der getesteten Person anzeigt. In gleicher Weise kann
auch das von den erfindungsgemäßen Antikörpern gebundene
spezifische Antigen für
die Diagnose verwendet werden.
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Kurze Beschreibung der
Abbildungen
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1 ist
eine graphische Darstellung, die die Menge an menschlichem Gesamt-Ig
(mg/ml) und die Menge spezifischer anti-HBs-Antikörper (mU/ml)
in den Seren bestrahlter Mäuse,
die mit SCID-Knochenmark vor der Bestrahlung geschützt wurden
(chimäre
Mäuse),
zeigt.
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PBL + Engerix: die chimären Mäuse wurden
außerdem
mit menschlichen PBL von anti-HBs Antikörper-positiven Spendern transplantiert
und geimpft mit Engerix-B in einem Aluminiumhydroxid-Adjuvans (Alaun).
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PBL + Alaun: die chimären Mäuse wurden
außerdem
mit menschlichen PBL von anti-HBs Antikörper-positiven Spendern transplantiert
und geimpft mit nur Alaun (kein Engerix-B).
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SCID + KM + Engerix: die chimären Mäuse wurden
geimpft mit Engerix-B (keine Transplantation menschlicher PBL).
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SCID – KM + Alaun: die chimären Mäuse wurden
geimpft mit Alaun (keine menschlichen PBL und kein Engerix-B).
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Die schwarze Linie stellt den anfänglichen
Spiegel an anti-HBs-Antikörpern
im Serum des menschlichen PBL-Spenders dar.
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2 ist
eine graphische Darstellung, die die spezifische Aktivität, d. h.
die Spiegel an anti-HBVs-Antikörpern
pro mg menschlichem Ig, in den Seren menschlicher Spender zeigt
(A–D,
schwarze Säulen)
und die spezifische Aktivität
in den Seren chimärer
Mäuse,
die mit menschlichen PBL dieser Spender transplantiert wurden (A–D, gestreifte
Säulen).
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3 ist
eine graphische Darstellung, die die Zeitabhängigkeitskurve der spezifischen
Aktivität
von anti-HBs-Antikörpern
(mU/mg) in Seren von chimären
Mäusen
zeigt (gepunktete Linie). Die schwarzen Säulen stellen den Spiegel an
menschlichem Gesamt-Ig (mg/ml) dar und die gestreiften Säulen stellen
den Spiegel an spezifischen anti-HBs-Antikörpern (mU/ml) dar.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die die kompetitive Inhibition der
Bindung von anti-HBs-Antikörpern
an HBs-Partikel zeigt. Das Ausmaß der Bindung wurde in einem
ELISA unter Verwendung eines Meerettichperoxidase-markierten anti-Mensch-IgG
Zweitantikörpers
gemessen. Die anti-HBs-Antikörper
wurden, wie in der Darstellung gezeigt, in Medium verdünnt (leere
Quadrate) oder in 0,5 μg/ml
HBs-Partikeln (schwarze Quadrate).
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5 ist
ein Foto, das Hepatitis B-infizierte Leberschnitte zeigt, die mit
anti-HBVs-Antikörpern gefärbt wurden.
Alle Schnitte wurden mit einem Zweitantikörper, d. h. Ziege-anti-Mensch Ig, Biotin-konjugiert,
gefärbt.
- A Negativkontrolle. Kein Erstantikörper.
- B Positivkontrolle. Erstantikörper: Maus-anti-HB Antikörper und
Zweitantikörper:
anti-Maus Ig.
- C Färbung
mit anti-HBs-Antikörper
Nr. 19.79.5.
- D Färbung
mit anti-HBs-Antikörper
Nr. 18.5.1013.
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6 ist
eine schematische Darstellung der Bindung von Ak 19.79.5 an einen
Satz von 15 gut charakterisierte HBsAg-Typen. Die y-Achse stellt
optische Dichte-Einheiten dar. Die x-Achse stellt unterschiedliche
HBsAg-Typen dar.
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7 ist
eine graphische Darstellung des Prozentsatzes HBV-infizierter Tiere
an den Tagen 11 und 18 in der unbehandelten Gruppe und der Ak 18.5.1013-behandelten
Gruppe (im Inhibitionsmodell).
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8 ist
eine graphische Darstellung des Prozentsatzes HBV-infizierter Tiere
an den Tagen 10 und 17 in der unbehandelten Gruppe und der Ak 19.79.5-behandelten
Gruppe (im kombinierten Prophylaxe-/Hemmungsmodell).
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9 ist
eine graphische Darstellung des prozentualen Anteils HBV-infizierter
Tiere an den Tagen 11 und 19 in der unbehandelten Gruppe und der
Ak 19.79.5-behandelten Gruppe (im kombinierten Inhibition/Behandlung-Modell).
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10 Nucleinsäuresequenz
und entsprechende Aminosäuresequenz
der leichten Kette der variablen Domäne von Ak 19.79.5.
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11 Nucleinsäuresequenz
und entsprechende Aminosäuresequenz
der schweren Kette der variablen Domäne von Ak 19.79.5.
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Hier seien nun die folgenden Beispiele
erwähnt,
die zur Illustration bereitgestellt werden, die aber die vorliegende
Erfindung nicht einschränken
sollen.
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BEISPIELE
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MATERIALIEN UND METHODEN
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Mäuse
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Die verwendeten Tiere waren 6–10 Wochen
alt. BALB/c Mäuse
wurden von Harlan (Weizmann Institut, Zentrum für Tieraufzucht, Rehovot, Irael),
SCID/NOD Mäuse
vom Weizmann Institut, Zentrum für
Tieraufzucht (Rehovot, Israel) erhalten. Allen Mäusen wurde steriles Futter
und saures Wasser, das Cyprofloxacin (20 μg/ml; Bayer, Leverkusen, Deutschland)
enthielt, gefüttert.
Wann immer nötig,
wurde den Mäusen
nach der KMT für
fünf Tage
täglich
1 mg Fortum (Glaxo Operations UK, Greenford, England) i. p. injiziert.
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Vorbehandlung
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BALB/c Mäuse wurden einer Ganzkörperbestrahlung
(„total
body irradiation",
TBI) ausgesetzt, mit 4 Gy, drei Tage später gefolgt von 10–11 Gy (Teildosis),
aus einer 150-A 60Co Gammastrahl-Quelle (erzeugt von Atomic Energy
of Canada, Kanada, Ontario) mit einer F.S.D. von 75 cm und einer
Dosisrate von 0,7 Gy/min.
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Präparation und Transplantation
von Knochenmarkzellen
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Die femoralen und tibialen Knochen
wurden aus den Mäusen
entnommen und in einem sterilen 50 ml Omni-Mixer Edelstahl-Behälter (Omi-Mixer
Homogenisator, Modell Nr. 17106, OMNI International, Waterbury, CT,
USA) homogenisiert. Empfängermäusen wurden
4–6 × 106 SCID/NOD Kochenmarkzellen (in 0,2 ml PBS) direkt
nach Bestrahlung i. v. injiziert.
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Transplantation von Blutlymphozyten
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Blutlymphozyten (PBL) wurden nach
Aufklärung
durch Leukopherese aus HBs Antikörper-positiven und
gleichzeitig HBV-negativen Spendern gewonnen. Die PBL wurden zweimal
gewaschen, gezählt
und in PBS auf die gewünschte
Konzentration verdünnt.
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100 × 106 menschliche
PBL wurden intraperitoneal (i. p.) in Empfängermäuse injiziert, die wie vorstehend
beschrieben behandelt waren. Kontrollmäuse erhielten keine menschlichen
PBL.
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Immunisierung der chimären Tiere
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Die Mäuse wurden einmalig mit Hepatitis
B-Impfstoff (EngerixTM-B; SB Biologicals;
Rixensart, Belgien) immunisiert, der zusammen mit den PBL i. p.
verabreicht wurde.
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Zell- und Plasmasammlung
aus den Mensch/Maus-Chimären
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Die Tiere wurden aus der retro-orbitalen
Vene unter Verwendung von Heparin-beschichteten Gaskapillaren ausgeblutet.
Das Plasma wurde zur Bestimmung des Gehalts an menschlichem Ig aufbewahrt.
Nachdem die Tiere durch zervikale Dislokation geopfert wurden, wurden
die Milzen entfernt, in Stücke
geschnitten und durch Edelstahlsiebe gepresst, um Zellsuspensionen
in PBS herzustellen.
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Zellfusion
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Die Zellen wurden mit dem Mensch/Maus
Heteromyelom HMMA2.11TG/0 (Posner et al., Hybridoma (1987), 6: 611–625) im
Verhältnis
3 : 1 gemischt. Die Fusion wurde mit 50% (w/v) PEG 1500 (Boehringer
Mannheim, Deutschland) in einem Standardverfahren durchgeführt. Fusionierte
Zellen wurden in einer Konzentration von 30.000 Zellen/Vertiefung
in 96-well U-Boden Mikrotiterplatten (Nunc, Roskilde, Dänemark)
in Vollmedium mit HAT-Zusatz
(1 ×,
Biological Industries, Beit Haemek, Israel) ausgesät. Eine
Woche später
wurden die Zellen mit frischem HAT-Medium gefüttert. Zwei Wochen nach der
Fusion wurden die Überstände für ELISA-Untersuchungen
abgenommen und das Medium wurde durch frisches HAT-Medium ersetzt.
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Hybridomkulturen, die spezifische
anti-HBs-Ig sezernierten, wurden in 96-well U-Boden Mikrotiterplatten cloniert (1/2
Zelle/Vertiefung).
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Bestimmung der menschlichen
Immunglobuline
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Die Seren wurden auf menschliche
Antigen-spezifische Ig und menschliches Gesamt-Ig untersucht. Menschliches Gesamt-Ig
wurde quantifiziert in einem Sandwich-ELISA unter Verwendung von
F(ab)2-gereinigtem Ziege-anti-Mensch IgG
+ IgM + IgA (Zymed Laboratories, San Francisco, CA, USA) als Fängeragens („capture
agent") und Peroxidase-konjugiertem gereinigtem
Ziege-anti-Mensch-IgG (Zymed Laboratories) als Nachweisreagenz.
Menschliches Serum mit bekannter Immunglobulinkonzentration (Sigma,
Rehovot, Israel) wurde als Standard verwendet. Mit dem Fängeragens
(2,5 μg/ml,
50 μl/well)
vorbeschichtete und mit 1% BSA blockierte Mikrotiterplatten (Nunc,
Roskilde, Dänemark)
wurden über
Nacht bei 4°C
mit Plasmaverdünnungen von
1 : 20.000 bis 1 : 640.000 oder dem Standard von 0,2 bis 0,06 μg/ml inkubiert
und dann fünfmal
mit PBS-Tween Lösung
gewaschen. Das Nachweisreagenz wurde zugegeben und die Platten wurden
für 1 h
bei 37°C
inkubiert, dann wieder dreimal gewaschen. Frische Substratlösung (TMB,
Sigma) wurde zugegeben und nach Peroxidase-katalysierter Farbentwicklung
wurde die Reaktion durch Zugabe von 10% Schwefelsäure gestoppt.
In einem ELISA-Reader (Dynatech, Port Guernsey, Channel Islands,
UK) wurde die Absorption bei 450 nm gemessen.
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Die Konzentration von Antigen-spezifischen
menschlichen Antikörpern
in Mäusen
wurde bestimmt unter Verwendung eines HBsAb EIA Kits (ZER, Jerusalem,
Israel).
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Menschliche Antikörper in Hybridomüberständen wurden
bestimmt durch Inkubation von Überständen über Nacht
in mit Ziege-anti-Mensch IgG + A + M (Zymed) beschichteten Platten
mit Ziege-anti-Mensch IgG Peroxidase-Konjugat als Zweitreagenz.
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Antigen-spezifische Antikörper in
Hybridomüberständen wurden
wie vorstehend unter Verwendung von Platten, die mit HBs-Antigen
beschichtet waren, bestimmt.
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Bestimmung von menschlichen
IgG-Subklassen
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Menschliche IgG-Subklassen wurden
durch Sandwich-ELISA unter Verwendung von mit F(ab)2-gereinigtem
Ziege-anti-Mensch IgG + IgM + IgA (Zymed) beschichteten Platten
und Platten, die mit HBs-Antigen beschichtet waren, bestimmt. Maus-anti-Mensch
IgG-Subklassen (Sigma)
wurden als Zweitantikörper
verwendet und Peroxidase-konjugierter gereinigter Ziege-anti-Mensch
Antikörper
(Zymed Laboratories) wurde als Nachweisreagenz verwendet.
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Statistische Auswertung
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Die Statistische Auswertung wurde
durchgeführt
unter Verwendung des Stat View II Programms (Abacus Concepts, Inc.,
Berkeley, CA, USA) auf einem Mackintosh Quadra 605 oder Microsoft
Excel 5.0 (Microsoft) auf einem 486 DX2 kompatibelen PC. T-test,
Anova-Korrelation
und Regressionsanalyse wurden verwendet, um die Wahrscheinlichkeit
(p) und die Werte für
die Korrelationskoeffizienten (r) zu berechnen. Die Ergebnisse sind
als mittlere Standardfehler dargestellt.
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Messungen der Affinitätskonstante
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Die Bestimmung der Affinitätskonstanten
(KD) der verschiedenen anti-HBs-Antikörper zu
ad-Antigen (Chemicon, Cat. No. AG 850) in Lösung wurden durchgeführt gemäß Friquet
et al. (J. Immunol. Meth. (1985), 77: 305–319). Das Antigen in unterschiedlichen
Konzentrationen (3,5 × 10–10 M
bis 1,4 × 10–9 M)
wurde zuerst mit einer konstanten Antikörpermenge (3,4 × 10–11 M)
in 0,1 M Natriumphosphatpuffer, der 2 mM EDTA und 10 mg/ml BSA,
pH 7,8, (Mediumpuffer) enthielt, inkubiert. Nach Inkubation ü. N. bei
20°C wurde
die Konzentration an freiem Antikörper über einen indirekten ELISA
bestimmt. Volumen von 300 μl
jeder Mischung wurden in Mikrotiterplatten (Nunc), die vorher mit
ad beschichtet wurden (50 μl/Vertiefung
bei 1 μg/ml
in 0,1 M NaHCO3-Puffer, pH 9,6 für 2 h bei
37°C), überführt und
für 2 h
bei 20°C
inkubiert. Nach Waschen mit PBS mit 0,04% Tween 20 wurden die gebundenen
Antikörper
durch Zugeben von HRP-F(ab')2 Ziege-anti-Mensch
IgG (Zymed), 1 : 3000 verdünnt
mit Mediumpuffer (50 μl/Vertiefung)
und Inkubation 2 h bei 20°C
nachgewiesen. Die Platte wurde entwickelt mit TMB-Chromogen (50 μl/Vertiefung,
Sigma T-3405 Tabletten), die Reaktion wurde gestoppt mit 10% H2SO4 (50 μl/Vertiefung)
und die Platte wurde in einem ELISA-Reader bei 450 nm gelesen. Die
Bedingungen wurden so gewählt,
dass die resultierenden f-Werte (siehe Friquet et al.) bei etwa
0,1 lagen. Die verwendete Antikörperkonzentration
wurde abgeleitet aus einer ELISA-Kalibrierung,
die mit der gleichen Platte durchgeführt wurde. Die Affinitätskonstante
KD wurde berechnet aus dem relevanten Scatchard
Plot.
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Inhibitionsassays
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Der Inhibitionsassay wurde in Microtiterplatten,
die mit HBs-Partikeln (2 μg/ml
in PBS) beschichtet waren durchgeführt. Die Platte wurde mit 3%
BSA in PBS blockiert. Hybridomüberstände, die
anti-HBs-Antikörper enthielten,
wurden seriell verdünnt.
50 μl jeder
Verdünnung
wurden in die beschichteten Microtitervertiefungen gegeben. Anschließend wurden
50 μl HBs-Partikel
(ad/ay, 0,5 μl/ml
in PBS) oder nur PBS in jede Vertiefung gegeben. Die Platten wurden über Nacht
bei Zimmertemperatur in einer feuchten Kammer inkubiert und dann fünfmal mit
PBS-Tween gewaschen. Als Nächstes
wurden 50 μl
Ziege-anti-Mensch
IgG konjugiert an HRP (verdünnt
1 : 5000 in PBS) in jede Vertiefung gegeben. Nach einer Inkubation
von 4 Stunden bei Zimmertemperatur in einer feuchten Kammer wurden
die Platten fünfmal
mit PBS-Tween gewaschen und in jede Vertiefung wurde TMB gegeben.
Die Ergebnisse wurden unter Verwendung eines ELISA-Readers bei einer
Wellenlänge
von 450 nm ermittelt.
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Immunhistofärbung
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Ein Stück einer HBV positiven Leber
wurde in 4% neutral-gepuffertem Formaldehyd 24 Stunden fixiert und
dann unter Verwendung von Routineverfahren in Paraffin eingebettet.
Schnitte von 4 μm
Dicke wurden von Paraffinblöcken
geschnitten und auf Polylysin-beschichtete
Objektträger
aufgebracht. Nach Entparaffinierung und Peroxidase-Quenching wurde
die Färbung
durchgeführt
unter Verwendung unseres Protein A-gereinigten monoclonalen menschlichen
anti-HBs-Antikörpers
gefolgt von biotinyliertem Ziege-anti-Mensch IgG (H + L) (Zymed) und unter
Verwendung eines Histostain-SPTM Kits (Zymed) gemäß den Empfehlungen
des Herstellers. Kontrollobjektträger ohne Verwendung des menschlichen
anti-HBs-Erstantikörpers
wurden parallel gefärbt.
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Sequenzanalyse
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Gesamt-RNA wurde aus 10 × 106 Hybridomzellen mit RNAsol B-Reagenz (TELTEX,
Inc., Frienswood, Texas, USA) isoliert. cDNA wurde aus 10 μg Gesamt-RNA
mit Reverser Transkriptase und oligo-dT (Promega, Madison, WI, USA),
nach Standardverfahren hergestellt. PCR wurde durchgeführt mit
1/50 der RT-Reaktionsmischung mit VH-, Vλ- oder
Vκ-5'-Leadersequenz-Primern
und 3'-Primern komplementär zur menschlichen konstanten
Region. Die PCR-Fragmente wurden in den pGEM T-Vector (Promega)
cloniert. Die Insertionen wurden sequenziert unter Verwendung eines
ABI 377 Sequencers. Die Sequenzen wurden analysiert durch Vergleich
mit GenBank und durch Alignment mit Kabatsequenzen (Kabat et al.
(1991), Sequences of proteins of immunological interest (5th Ed.),
Dept. of Health and Human Services, National Institutes of Health,
Bethesda, MD, USA).
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Beispiel 1: Bildung von
menschlichen anti-HBs-Antikörpern
in chimären
Mäusen
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Menschliche Blutlymphozyten (PBL)
von anti-HBs-Antikörper
positiven Spendern wurden intraperitoneal implantiert in bestrahlte
BALB/c-Mäuse,
die durch Transplantation von Knochenmark von SCID-Mäusen vor
der Bestrahlung geschützt
waren. Diese chimären
Mäuse wurden
mit Hepatitis B-Impfstoff (Engerix-B) immunisiert, um eine sekundäre Immunantwort
hervorzurufen. Die Bildung von spezifischen anti-HBs-Antikörpern, zusammen
mit der Sekretion von menschlichem Gesamt-Ig, wurde in Mausseren
gemessen. 1 zeigt Spiegel
an menschlichem Gesamt-Ig und spezifischen anti-HBs-Antikörpern in
Mausseren 14 Tage nach Transplantation von menschlichen PBL. Obwohl
die Spiegel an sezernierten menschlichen Ig in immunisierten Tieren
und Kontrollmäusen ähnlich sind,
entwickelt sich eine starke spezifische Immunantwort in den mit
Hepatitis B-Impfstoff geimpften Mäusen, verglichen mit der Kontrollgruppe.
Der Vergleich der Spiegel an spezifischen menschlichen Antikörpern, die
als Antwort auf das Antigen in immunisierten Mäusen gebildet werden, mit den
Spiegeln dieser Antikörper
in den Spenderseren zeigt einen 5–10fachen Anstieg in den Mäusen. Zudem
ist die in Mausseren gemessene spezifische Aktivität, d. h.
die Spiegel an spezifischen anti-HBs-Antikörpern pro mg an sezernierten
menschlichen Ig, 102–104fach
höher als
die im Spender beobachtete spezifische Aktivität. Dieser Anstieg verdeutlicht
eine sehr hohe Vervielfältigung
der anti-HBs-Antikörper
Bildung als Antwort auf das Antigen in den chimären Mäusen (2). Die Bildung von menschlichen Antikörpern ist
nachweisbar 10 Tage nach Immunisierung und erreicht ein Plateau
nach drei Wochen. Die spezifische Aktivität ist hoch an Tag 13 nach Immunisierung
und nimmt danach ab (wegen Anstieg der menschlichen Gesamt-Ig Sekretion)
(3).
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Beispiel 2: Gewinnung
und Charakterisierung menschlicher monoclonaler Antikörper gegen
HBs
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Menschliche B-Zellen, die aus Mausmilzen
zwei Wochen nach Immunisierung gewonnen wurden, wurden fusioniert
mit Mensch/Maus-Heteromyelomzellen (Posner et al., supra). Die Hybridomzellen
wurden getestet bezüglich
ihrer Wachstumsrate, Gesamt-Ig Sekretion und Bildung spezifischer
Antikörper.
Kontroll-Fusionsexperimente wurden an Spender-PBL durchgeführt, die
in vitro mit PWM und HBVsAg aktiviert wurden. Die Fusionshäufigkeiten
in verschiedenen Experimenten reichten von 0,9–5 × 105.
Die meisten der wachsenden Hybridomclone sezernierten menschliches
Ig, von diesen bildeten 0,1–4%
spezifische menschliche anti-HBs-Antikörper, Aus chimären Mausmilzen
erhaltene anti-HBs sezernierende Hybridomzellen wurden hinsichtlich
Ig-Typ und Stabilität
verglichen mit denen, die aus der Fusion von in vitro-aktivierten
PBL des Spenders erhalten wurden, wie nachstehend in Tabelle 1 zu
sehen ist. Die Mehrzahl der Hybridome aus chimären Mäusen waren, wie sich zeigte
vom IgG-Typ und alle waren für
mehr als 12 Monate stabil. Dagegen waren Hybridome, die aus Spender-PBL
erhalten wurden, zumeist instabil, nur ein Clon war für mehr als
12 Monate stabil. Zwei stabile Hybridomclone, die spezifische menschliche
monoclonale anti-HBs-Antikörper
sezernierten, wurden charakterisiert. Wie in Tabelle 2 nachstehend
zu sehen ist, wurden diese Antikörper über eine
Protein A-Säule
gereinigt, sowie über
eine anti-Mensch Ig Agarosesäule,
und es zeigte sich, dass beide der IgG1-Subklasse angehörten. Die
Affinitätskonstanten
reichten von 1,3 × 10–9 M
bis 6 × 10–9 M,
wie im kompetitiven ELISA getestet. Die Spezifität wurde getestet im kompetitiven
Inhibitionsassay unter Verwendung des HBV Oberflächenantigens vom ad-ay (1 :
1) Subtyp (4). 5 zeigt die spezifische
Bindung von erfindungsgemäßen menschlichen
MoAbs an HBV durch Färbung
menschlicher HBV-infizierter Leberfragmente.
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Das Gen, das die variable Region
von Ak 19.79.5 codiert, wurde isoliert, vollständig sequenziert und seine
Subgruppen und CDRs wurden bestimmt.
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Der Antikörper hat eine vollständige menschliche
Ig Gensequenz, wie durch Alignment mit GenBank Sequenzen und Kabat
Proteinsequenzen bestimmt. 10 zeigt
die Nucleotidsequenz der cDNA, die die leichte Kette der variablen
Region von Ak 19.79.5 codiert, und die entsprechende Aminosäuresequenz
(Sequenzidentifizierungsnummern 1 und 3) 11 zeigt die Nucleotidsequenz der cDNA,
die die schwere Kette der variablen Region von Ak 19.79.5 codiert,
und die entsprechende Aminosäuresequenz
(Sequenzidentifizierungsnummern 2 und 4).
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Die Sequenzdaten offenbarten, dass
die variable Region von Ak 19.79.5 aus den Subgruppen VH3,
JH2, Vλ3 und Jλ3 besteht.
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HBV Genome werden in sechs Gruppen,
A–F, eingeteilt,
basierend auf dem Grad der Ähnlichkeit
in ihren Nucleotidsequenzen. Die genetische Variabilität von HBV
wird außerdem
im Auftreten von verschiedenen Serotypen von HBsAg wiedergespiegelt.
Die gemeinsame Determinante „a" und zwei Paare von
sich gegenseitig ausschließenden
Determinanten „d/y" und „w/r" ermöglichen
die Unterscheidung von vier Haupt-Subtypen von HBsAg: adw, adr,
ayw und ayr. Zusätzliche
als Subdeterminanten von w (w1 bis w4) bezeichnete Determinanten
haben die Definition von vier Serotypen von ayw (ayw1–4) und
zwei Serotypen von adw, d. h. adw2 und adw4, erlaubt. Zusätzliche
Subtypenvariation wird durch die q-Determinante erreicht, die in
fast allen Subtypen vorhanden ist. Ihre Abwesenheit wird durch ein „q-"-Zeichen markiert.
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Die Art von HBV Serotypen, die von
Ak 19.79.5 erkannt werden, wurde untersucht unter Verwendung eines
Sets von 15 verschiedenen HBsAg-Typen (Norder et al., J. General
Virol. (1992), 73: 3141; Magnius und Norder, Intervirology (1995),
38: 24–34.
Wie in 6 zu sehen ist,
verfügt
Ak 19.79.5 ein komplexes Erkennungsmuster für die verschiedenen HBsAg Serotypen.
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Beispiel 3: Biologische
Aktivität
von menschlichen monoclonalen Antikörpern gegen HBs
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Die biologische Aktivität von Ak
19.79.5 und Ak 18.5.1013 (der letztgenannte Antikörper ist
nicht Bestandteil der beanspruchten Erfindung) wurde charakterisiert
unter Verwendung des folgenden HBV Tiermodells: Eine Maus wurde
so behandelt, dass die stabile Transplantation menschlicher Leberfragmente
möglich wurde.
Die Behandlung umfasste intensive Bestrahlung gefolgt von der Transplantation
von SCID (Severe Combined Immunodeficiency)-Maus-Knochenmark. Die
virale Infektion menschlicher Leberfragmente wurde ex vivo unter
Verwendung von HBV-positivem menschlichen Serum durchgeführt (
EP 699 235 ).
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Das Tiermodell wurde auf drei verschiedene
Arten verwendet, was die unterschiedlichen möglichen Verwendungen der Antikörper repräsentiert:
Inhibition der Infektion, kombinierte Prophylaxe/Inhibition, kombinierten
Inhibition/Behandlung.
- 1. Inhibitionsmodell – Dieses
Modell verdeutlicht die Fähigkeit,
den Antikörper
zu verwenden, um Leberinfektionen durch HBV zu hemmen. Das in 7 gezeigte Experiment ist
nur zu Anschauungszwecken gedacht. HBV positives menschliches Serum
wurde mit Ak 18.5.1013 vorinkubiert, es folgte eine Standard ex vivo
Leberinfektion. Auf HBV-DNA in Mausseren wurde 11 und 18 Tage nach
Transplantation getestet. Wie in 7 zu
sehen ist, gab es eine signifikante Reduktion des Prozentsatzes
infizierter Tiere in der Antikörper-behandelten Gruppe,
verglichen mit der unbehandelten Gruppe.
- 2. Kombiniertes Prophylaxe/Inhibition-Modell – Dieses
Modell entspricht der Lebertransplantation. In diesem Modell wurden
Mäuse drei
Tage vor der Lebertransplantation mit Ak 19.79.5 (10 I. U./Maus)
behandelt, es folgte die Transplantation menschlicher Leberfragmente,
die ex vivo mit HBV in Anwesenheit von Ak 19.79.5 (100 I. U.) infiziert
wurden. Auf HBV-DNA in Mausseren wurde 10 und 17 Tage nach Transplantation getestet.
Wie in 8 zu sehen ist,
gab es eine signifikante Reduktion des Prozentsatzes infizierter
Tiere in der behandelten Gruppe, verglichen mit der Kontrollgruppe.
- 3. Kombiniertes Inhibition/Behandlung-Modell – a) HBV
positives menschliches Serum wurde mit Ak 19.79.5 vorinkubiert,
es folgte eine Standard ex vivo Leberinfektion. B) Mäuse wurden
behandelt mit Ab 19.79.5 an den Tagen 0 und 7 nach Transplantation.
Auf HBV-DNA in Mausseren
wurde an den Tagen 11 und 19 getestet. Wie in 9 zu sehen ist, war der Prozentsatz infizierter
Tiere in der mit Ak 19.79.5 behandelten Gruppe signifikant reduziert
aber nahm etwa zwei Wochen nachdem die Behandlung gestoppt wurde
wieder zu.
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Beispiel 4: Kombinationstherapie
mit menschlichen monoclonalen Antikörper gegen HBs und einem antiviralen Mittel
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Unter Verwendung der oben beschriebenen
HBV-Modelle wurden Mäuse
an den Tagen 17–20
nach Transplantation mit einem antiviralen Mittel (einem Nucleosidanalogon,
0,5 mg/Maus/Tag) behandelt. Eine Gruppe von Mäusen wurde außerdem an
den Tagen 19 und 20 mit den erfindungsgemäßen menschlichen monoclonalen
Antikörpern
behandelt. Das Vorhandensein von HBV-DNA in Mausseren wurde an den
Tagen 21 und 27 getestet.
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