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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Vorhandenseins
und der Aktivität
von Interferoninhibitoren in einer Probe. Ist die Probe menschliches
Serum, werden durch die Messung des Vorhandenseins und der Aktivität von Interferoninhibitoren,
die in dem Serum vorliegen, Informationen über die Fähigkeit der Interferone, die
in dem Serum vorliegen, zur Stimulierung der Aktivität des Immunsystems
erhalten.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Frühere Forschungsarbeiten
deuten stark darauf hin, dass es bestimmte biologische Faktoren
gibt, die entweder die Aktivität
oder die Produktion oder beides von Interferonen (IFN) inhibieren.
So wird die Aktivität von
exogenen IFN durch das Vorhandensein dieser bis jetzt noch nicht
charakterisierten IFN-Inhibitoren
eindeutig verringert.
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Zurzeit
wird IFN routinemäßig zur
Behandlung von vielen verschiedenen Krankheitszuständen eingesetzt,
insbesondere von neuroimmunologischen Malignitäten und Immundefekten. Es hat
sich jedoch eindeutig herausgestellt, dass die Wirksamkeit der Behandlung
mit IFN sowohl für
einen gegebenen Patienten als auch die Toleranz eines gegebenen
Patienten gegenüber
der Behandlung mit IFN über
einen weiten Bereich variiert. Daher würde es hilfreich sein, die
potentielle Wirksamkeit und Empfindlichkeit eines gegebenen Patienten
in Bezug auf eine Behandlung mit IFN zu bestimmen. Es wird angenommen,
dass die Wirksamkeit und die Empfindlichkeit eines gegebenen Patienten
für eine
Behandlung mit IFN wesentlich durch das Vorhandensein von IFN-Inhibitoren im Serum
der Patienten beeinflusst wird. Eine Abschätzung des Vorhandenseins und/oder
der Aktivität
dieser IFN-Inhibitoren würde
daher wertvolle Informationen über
die Aktivität
entweder von nativen oder exogenen IFN im Serum des Patienten liefern.
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Bekannte
Verfahren zur Abschätzung
der IFN-Aktivität
als solcher oder des Vorhandenseins von IFN-Inhibitoren fallen unter
drei breite Kategorien:
- 1. Inhibierung des
Virenschutzes: Interferone erhielten ihren Namen aufgrund ihrer
Fähigkeit
in Virusinfektionen von Zellen einzugreifen. Der am weitesten verbreitete
IFN-Test umfasst die Inkubation von Verdünnungen von Probenserum mit
einer amniotischen Zelllinie (WISH-Zellen) über einen Zeitraum von einigen Stunden
bis 24 Stunden und anschließende
Zugabe eines Virus, der für
die WISH-Zellen pathogen ist. In dem Testserum vorhandenes Interferon
bewirkt den Schutz der WISH-Zellen gegen eine Infektion mit dem zugesetzten
Virus. Der Grad des Schutzes der WISH-Zellen gegen den Virus, der als WISH-Zelltod
gemessen wird, ist proportional zu der Menge an IFN in dem Testserum.
Dieses
Verfahren wurde für
die Messung der Aktivität
von IFN-Inhibitoren in dem Testserum angepasst. Verdünnungen
eines Testserums werden einer Interferonmenge zugesetzt, von der
bekannt ist, dass sie einen 90–100%igen
Schutz der WISH-Zellen bewirkt, wenn diese einem Virus ausgesetzt
werden. Der Test wird dann wie vorstehend beschrieben, durchgeführt und
es wird die Lebensfähigkeit
der WISH-Zellen in Gegenwart der Testseren mit der Lebensfähigkeit
von WISH-Zellen verglichen, die nur IFN ausgesetzt werden. Das Vorliegen
von IFN-Inhibitoren in den Testproben ist bestätigt, wenn der Grad des Virenschutzes in
den Testproben im Vergleich zu den Kontrollen verringert ist. Vergleiche
Havredaki, M. und Barona, F. (1985) "Variations of interferon inactivators
and/or inhibitors in human serum and their relationship to interferon
therapy," Japan
J. Med. Sci. Biol. 38: 107–111;
und Kawade, Y und Watanabe, Y. (1984) "Neutralization of interferon by antibody:
Appraisals of methods of determining and expressing neutralization
titer, "J. of Interferon
Res. 4: 571–584.
- 2. Inhibierung der Monozyten-Fc-Rezeptorexpression gemessen
mittels roter Blutkörperchenrosette:
Es ist bekannt, dass Interferone die Expression von Fc-Rezeptoren
auf Monozyten erhöhen.
Bei der Methode von Rhodes et al., (1984) "Human tumor-induced inhibition of interferon
action in vitro: Reversal of inhibition by β-carotene (provitamin A), "Cancer Immunol. Immunother.
16: 189–192,
werden Antikörper
beschichtete Erythrocyten eingesetzt, um den relativen Grad der
Fc-Rezeptor-Expression von Monozyten zu messen. Die Anzahl an roten
Blutkörperchen,
die um die Monozyten herum Rosetten ausbilden, die mikroskopisch gezählt werden,
ist proportional zur Anzahl der Fc-Rezeptoren auf der Monozytenmembran.
Die Autoren setzen dieses Verfahren ein, um das Vorliegen von IFN-Inhibitoren
mit niedrigem Molekulargewicht im Serum und in Kulturüberständen von
Zelllinien zu bestimmen. Liegt ein Inhibitor vor ist die Anzahl
an roten Blutkörperchen,
die um die Monozyten herum Rosetten ausbilden, im Vergleich zu Kontrollen,
die nur IFN enthalten, verringert.
- 3. Enzym verbundener Immunoassay (ELISA) für Interferonantikörper: Es
sind kommerzielle Kits erhältlich, die
das Vorhandensein von Antikörpern
gegen verschiedene IFNs messen. Beispielsweise ist rekombinantes
IFN α2a
eine Interferonform, die häufig
therapeutisch verwendet wird. Es wird angenommen, dass etwa 20%
der Patienten, die so behandelt werden, neutralisierende Antikörper gegen
das IFN entwickeln. Das kommerziell erhältliche Doppelantikörpersandwich
ELISA-Format.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
Verfahren umfasst die Stufen der Kultivierung von MOLT4-Zellen,
die in Gegenwart von Interferon α2a
durch Interferon induzierbares CD69 Antigen exprimieren, wodurch
die Expression der CD69 Antigene induziert wird. Jeweils ein Aliquot
der kultivierten Zellen wird dann einer Probe und einer Kontrollprobe
zugesetzt. Die bevorzugte Probe ist menschliches Blutserum eines
bestimmten menschlichen Patienten, wobei die entsprechende Kontrollprobe
ein gepooltes menschliches Blutserum ist. Die Expression des durch
Interferon induzierbaren Antigens in den kultivierten Zellen der
Probe und den kultivierten Zellen der Kontrollprobe wird dann gemessen
und verglichen. Durch den Vergleich der Menge an exprimierten Antigen
in der Probe und der Kontrollprobe wird das Vorhandensein und die
Aktivität
der Interferoninhibitoren in der Probe quantifiziert.
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Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung
des Vorhandenseins und der Aktivität von Interferoninhibitoren
in menschlichem Blutserum umfassend die Stufen der Kultivierung von
MOLT4-Zellen in Gegenwart einer Menge an Interferon α2a, die ausreicht,
um die Expression von CD69 Antigen in den MOLT4-Zellen zu induzieren.
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Ein
Aliquot der kultivierten MOLT4-Zellen wird dann einer Probe von
menschlichem Blutserum eines Patienten und einer Kontrollprobe von
kommerziell erhältlichem
gepoolten menschlichen Blutserum zugesetzt. Ein Aliquot an Fluorophor
markierten monoklonalen Anti-CD69-Antikörpern wird dann der Probe und
der Kontrollprobe zugesetzt. Das CD69 Antigen, das auf den MOLT4-Zellen
der Probe und den MOLT4-Zellen der Kontrollprobe exprimiert wird,
wird dann mittels Durchflusszytometrie bestimmt und die zwei Werte
verglichen, um das Vorhandensein und die Aktivität von Interferoinhibitoren
in der Probe zu bestimmen.
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Ein
praktischer Nutzen der vorliegenden Erfindung liegt darin, dass
sie ein Verfahren zur Bestimmung der potentiellen Empfindlichkeit
eines bestimmten Patienten für
die Therapie mit IFN darstellt. Den Patienten, deren Serum eine
hohe IFN-Inhibitoraktivität
aufweist, können
dann größere Dosen
an IFN verabreicht werden, um die nachteiligen Effekte der IFN-Inhibitoraktivität auszugleichen
und so eine therapeutisch wirksame Dosierung an IFN zu erhalten.
Im Gegensatz dazu können
Patienten, die nur eine geringe oder keine IFN-Inhibitoraktivität aufweisen,
sehr gut auf Behandlungen mit IFN ansprechen, für die wesentlich geringere
Dosen an IFN eingesetzt werden, wodurch nachteilige Nebeneffekte
der IFN-Behandlung selbst vermieden oder minimiert werden. Kurz
gesagt, durch die Bestimmung des Vorhandenseins und der Aktivität von IFN-Inhibitoren können Ärzte therapeutische
Behandlungen mit IFN entsprechend anpassen.
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Das
Verfahren ist auch als ein Mittel zum Aufzeigen des möglichen
Vorliegens von Autoimmunkrankheitszuständen, viralen oder malignen
neoplastischen Krankheitszuständen
in der zu untersuchenden Person geeignet. Wie in den nachfolgenden
Beispielen aufgezeigt, werden diese Krankheitszustände im Allgemeinen von
einer erhöhten
Aktivität
von IFN-Inhibitoren im Serum begleitet.
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Das
Verfahren ist auch zur Überwachung
der Wirksamkeit von fortgesetzten Behandlungen mit IFN geeignet,
wobei das Vorliegen von IFN-Inhibitoren in dem Patienten im Verlauf
der Therapie evaluiert wird. Verringert sich die Aktivität der IFN-Inhibitoren
kann die Dosis an verabreichtem IFN entsprechend verringert werden.
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Der
Hauptvorteil des vorliegenden Verfahrens ist, dass es ein effizienter,
schneller und leicht durchzuführender
in vitro Assay zur Messung des Vorhandenseins und der Aktivität von Faktoren
ist, die die biologische Aktivität
von endogenen oder exogenen IFN nachteilig beeinflussen.
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Diese
und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem
vollständigen
Lesen der "ausführlichen
Beschreibung" und
der anliegenden Ansprüche
ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der
Figuren
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1 ist
ein Diagramm, das die mittlere Zunahme der CD69-Expression von MOLT4-Zellen
aufzeigt, die in Gegenwart von IFN α2a und von Serum von 21 gesunden
Spendern kultiviert wurden. Vergleiche Beispiel 1.
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2 ist
ein Diagramm, das die Inhibierung der Fähigkeit von IFN zeigt, die
Expression von CD69-Antigen in MOLT4-Zellen zu induzieren, durch
den Zusatz eines Anti-IFN-Antikörpers
zu der Kultur. Vergleiche Beispiel 2.
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3 ist
ein Diagramm, das die mittlere Zunahme der CD69-Expression von MOLT4-Zellen
zeigt, die in Gegenwart von Patientenserum kultiviert wurden, im
Vergleich zur CD69-Expression in Kontrollkulturen von MOLT4-Zellen
(linkes Histogramm) und die IFN-Aktivität (rechtes
Histogramm) in Serum von drei Patienten mit remittierenden Autoimmunkrankheiten:
zwei mit remittierender Psoriasis und einer mit remittierender Multipler Sklerose.
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4 ist
ein Diagramm, das die CD69-Expression in sieben Patienten mit remittierenden
bösartigen Krebsformen
zeigt. Das linke Histogramm zeigt die mittlere Zunahme der CD69-Expression,
das rechte Histogramm zeigt den Gehalt an endogenen IFN, der in
den einzelnen Serumproben gefunden wurde (U/mL). Die Patientenpopulation
bestand aus drei Patienten, die an chronischer myeloischer Leukämie (CML)
litten, einem Patienten, der an chronischer lymphozytischer Leukämie (CML)
litt, und drei Patienten, die bösartige
Melanome hatten. Alle sieben Patienten befanden sich in der Remission.
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5 ist
ein Diagramm, das einen Vergleich der CD69-Expression von Patienten,
die an verschiedenen akuten Krankheitszuständen litten, und Patienten,
die sich in der Remission befanden, zeigt. Das hier beschriebene
Verfahren wurde an Seren von vierzehn Patienten, die an akuten Krankheitszuständen litten,
und von 10 Patienten, deren Krankheitszustand remittierend war,
durchgeführt.
Bei den Krankheitszuständen
handelte es sich um Psoriasis, Multipler Sklerose, erworbenes Immunschwächesyndrom
(Aids), Hepatitis C, Myelome, chronische myeloische Leukämie (CML),
chronische lymphozytische Leukämie
(CLL), Melanome, Magenkrebs, Brustkrebs und Prostatakrebs. Dargestellt
ist die mittlere Zunahme der CD69-Expression in MOLT4-Zellen für jeden
Patienten (linkes Histogramm) sowie der Gehalt an IFN (rechtes Histogramm).
Vergleiche Beispiel 5.
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6 ist
ein Diagramm, das das berechnete Niveau der IFN-Inhibierung in Prozent
bezogen auf die Aktivität
von IFN in den Kontrollen derselben Patientenpopulation wie in Beispiel
5 zeigt. Wie in Beispiel 5 umfasste diese Probe 14 Patienten, die
an akuten Krankheitszuständen
litten, gegenüber
10 Patienten, die sich in der Remission befanden.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Definitionen
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Die
folgenden Definitionen dienen einem eindeutigen und widerspruchsfreien
Verständnis
der Bedeutung und des Umfanges von bestimmten Ausdrücken, die
in dieser Beschreibung verwendet werden.
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"Monoklonaler Anti-CD69
Antikörper", "Anti-CD69 mAb": ein monoklonaler
Antikörper,
der für
das CD69-Antigen spezifisch ist. Mit Phycoerythrin markierter Anti-CD69
mAb ist kommerziell von Becton Dickinson, Mountain View, Kalifornien
(Cat. #347827) erhältlich.
Der L78-Klon, der von Becton Dickinson eingesetzt wird, um diesen
Antikörper
herzustellen, wird erhalten durch die Hybridisierung von SP2/0-Ag14
Mausmyelomzellen mit Lymphknotenzellen von BALB/C-Mäusen, die
mit einer zytotoxischen T-Lymphozytenzelllinie, die gegen CD8+ Alloantigen
gerichtet ist, immunisiert sind. Die Zusammensetzung der Immunglobulinketten
des Antikörpers
besteht aus langen Maus-IgG1-Ketten und kurzen Kappaketten.
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"CD69 Antigen" oder "CD69 Molekül": Ein oberflächengebundenes
Antigen, das von nahezu allen T-Zellen nach Aktivierung exprimiert
wird. Das CD69 Antigen ist ein Heterodimer, das eine Untereinheit
mit 32 kDa und eine Untereinheit mit 28 kda enthält, die über eine Disulfidbrücke miteinander
verbunden sind. Unter normalen Kulturbedingungen wird das CD69 Antigen
ohne weiteres von MOLT4-Zellen
nach Aktivierung exprimiert.
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"Interferon(e)", "IFN(s)": eine Familie von
mehr als 50 nahe verwandten Glycoproteinen, die antivirale, immunregulatorische
und antiproliferative Aktivität
besitzen. Für
die vorliegende Erfindung umfasst der Ausdruck alle Interferonarten
und Unterarten aus beliebigen Quellen, einschließlich menschliche, nicht menschliche
und rekombinante Interferone. Die immunregulatorische Wirkung der
Interferone wie die Erhöhung
der Killerlymphozytenaktivität,
Zunahme der Expression von histokompatiblen Antigenen, Aktivierung
von Monozyten und Makrophagen und Regulierung anderer B-Zellfunktionen,
hat sich als klinisch bedeutend herausgestellt. Beispielsweise wird
IFN eingesetzt, um Knochenmark gegen die toxischen Nebenwirkungen
von Chemotherapien zu schützen.
Ein weiteres Beispiel für
die therapeutische Anwendung von IFN ist die Zunahme von klinischen
Remissionen von Krankheiten wie Haarzellenleukämie, chronischen myeloischen
Leukämie, Non-Hodgkin-Lymphomen
und multiplen Myelomen durch die Behandlung mit IFN allein oder
in Kombination mit anderen Arzneimitteln.
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"Interferon(IFN)-Inhibitoren" oder "Interferon-Inhibitorfaktoren": Ein Mittel oder
Mittel, die in Tierseren gefunden werden, die die Herstellung und/oder
Aktivität
von IFNs inhibieren.
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Im
Fall von exogenen IFNs inhibieren die IFN-Inhibitoren die biologische
Aktivität
des zugesetzten IFN. Untersuchungen deuten darauf hin, dass bei
Patienten, die an bestimmten Krankheitszuständen leiden, IFN-Inhibitoren
entweder gleichzeitig bei der Produktion von endogenen IFN produziert
werden, wodurch die heilsame Aktivität von IFN limitiert wird, oder
die IFN-Inhibitoren eine Verringerung der Produktion an endogenen
IFN bewirken. In jedem Fall ist die biologische Gesamtaktivität von IFN-Inhibitoren
die Inhibierung der Aktivität
von IFN.
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"MOLT4": Eine T-Lymphoblastenleukämiezelllinie,
die von der American Type Culture Collection, 12301 Parklawn Drive,
Rockville, Maryland, 20852, Zugriffsnummer ATCC CRL-1582 erhalten
werden kann. Wie der Großteil
von T-Zellen kann
diese Zelllinie schnell zur Expression des Oberflächenantigens
CD69 induziert werden. Vergleiche zum Beispiel Bjorndahl, J. M.,
et al. (1988), "The
28 kDa/32 kDa activation antigen EA1; further characterization and
signal requirements for its expression," J. Immunol. 141: 4094.
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Vorgehensweise
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Die
vorliegende Erfindung ist ein in vitro Verfahren, das die Inhibierung
der Expression eines durch IFN induzierbaren Antigens benutzt, um
das Vorhandensein und die Aktivität von IFN-Inhibitoren zu messen.
Wenn sie IFN ausgesetzt werden, werden immunkompetente Zellen aktiviert
und exprimieren bestimmte durch IFN induzierbare Antigene auf ihren
Zelloberflächen.
Sind jedoch IFN-Inhibitoren vorhanden, was der Fall ist, wenn der
Patient an bestimmten verschiedenen Krankheitszuständen leidet,
ist die Expression des durch IFN-induzierbaren Antigens aufgrund
der Wechselwirkung zwischen IFN und den IFN-Inhibitoren inhibiert.
Dies bewirkt, dass die Zellen von den biologischen Wirkungen von
IFN abgeschirmt werden. Daher liefert die Bestimmung des Umfangs
der Inhibierung der Expression des durch IFN induzierbaren Antigens
quantitative Daten über das
Vorhandensein und die Aktivität
von IFN-Inhibitoren, die in der Probe vorliegen. Durch Vergleich
des Umfangs der Inhibierung in einer Probe und in einer Kontrollprobe
ohne IFN-Inhibitoren
kann die IFN inhibierende Aktivität der Probe bestimmt werden.
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Der
erste Schritt des Verfahrens ist die in vitro Kultivierung von Zellen,
die in Gegenwart eines Interferons ein durch Interferon induzierbares
Antigen exprimieren, sodass die Expression des durch Interferon
induzierbaren Antigens induziert wird. Die bevorzugte Zelllinie
für die
Kultivierung ist die lymphoplastische Leukämiezelllinie MOLT4. Diese Zelllinie
exprimiert ohne Weiteres das CD69 Antigen, wenn es einer aktivierenden Konzentration
an IFN ausgesetzt wird.
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Obwohl
die folgende Beschreibung auf den Einsatz der bevorzugten MOLT4
Zelllinie beschränkt
ist, dient diese abgekürzte
Diskussion lediglich der Knappheit und Klarheit. Für das erfindungsgemäße Verfahren können verschiedene
Zelllinien, die verschiedene durch IFN induzierbare Antigene exprimieren,
eingesetzt werden. Die MOLT4 Zelllinie ist bevorzugt, da sie ohne
Weiteres in Kultur wächst
und aufgrund ihrer vorhersagbaren Expression des CD69 Antigens.
Jedoch können
andere Zelllinien und exprimierte andere durch IFN induzierbare
Antigene mit gleichem Erfolg eingesetzt werden.
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Das
bevorzugte IFN für
den Einsatz für
die vorliegende Erfindung ist IFN α2a. Jedoch können auch andere Unterarten
von IFNs mit Erfolg eingesetzt werden.
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Ein
Aliquot der kultivierten Zellen wird dann einer Testprobe und einer
Kontrollprobe zugesetzt. Das Zellen/Probengemisch wird dann in vitro über einen
beliebigen Zeitraum von etwa 24 bis 72 Stunden unter Standardkulturbedingungen
(37°C, 5%
CO2, 100% Luftfeuchtigkeit) kultiviert.
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Die
bevorzugte Testprobe ist menschliches Blutserum eines individuellen
menschlichen Patienten. Die entsprechende bevorzugte Kontrollprobe
ist ein Aliquot eines gepoolten menschlichen Blutserums von gesunden
Personen.
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Die
Expression des durch Interferon induzierbaren Antigens in den kultivierten
Zellen der Testprobe und in den kultivierten Zellen der Kontrollprobe
wird dann gemessen und verglichen. Durch den Vergleich der Menge
an exprimierten Antigenen in der Testprobe und der Kontrollprobe
wird das Vorliegen und die Aktivität von Interferoninhibitoren
in der Testprobe quantifiziert.
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Die
Messung des Umfangs der Antigenexpression in den Test- und Kontrollproben
kann am einfachsten und genauesten mittels Durchflusszytometrie
durchgeführt
werden. Dieses Verfahren wird aufgrund seiner Flexibilität, Effizienz
und Geschwindigkeit am meisten bevorzugt. Werden Zellen eingesetzt,
die das bevorzugte CD69 Antigen exprimieren, können die Zellen, die das CD69
Antigen exprimieren, einfach bestimmt werden, indem die Zellen einer
Sättigungsmenge
an Fluorophor markierten Anti-CD69 mAb ausgesetzt werden, mAb ist
für CD69
spezifisch und bindet an die Zellen, die das Antigen exprimieren.
Die Zellen, die CD69 exprimieren, werden dann anhand des kennzeichnenden
Fluoreszenzsignals identifiziert, das von dem Fluorophor emittiert
wird, wenn es mit Laserlicht einer geeigneten Wellenlänge angeregt
wird. Das bevorzugte Fluorophor ist Phycoerythrin, das eine Strahlung
von 580 nm emittiert, wenn es mit einer Lichtquelle von 488 nm angeregt wird.
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Es
können
auch quantitative Vorrichtungen oder Protokolle eingesetzt werden,
die vergleichbare Daten hinsichtlich der Expression eines bestimmten
Antigens liefern. Das Verfahren zur Bestimmung der Menge an exprimiertem
Antigen ist nicht kritisch, solange das Verfahren genaue und präzise Daten
liefert.
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Gemäß der am
meisten bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens wird das Vorhandensein und die Aktivität von Interferoninhibitoren
in menschlichem Blutserum quantifiziert. Im ersten Schritt wird
eine Stammkultur an MOLT4 Zellen, ATCC CRL-1582, in Gegenwart einer
ausreichenden Menge an IFN α2a
zur Induzierung der Expression von CD69 Antigen in den MOLT4 Zellen
angesetzt. Ein Aliquot der kultivierten MOLT4 Zellen wird dann einer
Probe von menschlichem Blutserum eines individuellen Patienten und
einer Kontrollprobe von kommerziell erhältlichen gepoolten menschlichen
Blutserum zugesetzt. Ein Aliquot an Fluorophor markierten monoklonalen
Anti-CD69-Antikörpern
wird dann der Probe und der Kontrollprobe zugesetzt. Das CD69 Antigen,
das an den MOLT4 Zellen der Probe und den MOLT4 Zellen der Kontrollprobe
exprimiert wird, wird dann mittels Durchflusszytometrie bestimmt
und die zwei Werte verglichen, um das Vorhandensein und die Aktivität von Interferoninhibitoren
in der Probe zu bestimmen.
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BEISPIELE
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Die
folgenden Beispiele sind allein aus dem Grund eingefügt, um einen
vollständigeren
Verständnis der
vorliegenden Erfindung zu dienen. Die Beispiele limitieren den Umfang
der beschriebenen und hier beanspruchten Erfindung in keiner Weise.
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Die
folgenden beispielhaften Reagenzien und Ausstattungen und kommerziellen
Lieferanten hierfür wurden
für die
Beispiele eingesetzt. Äquivalente
Reagenzien und Ausstattungen können
von verschiedenen anderen nationalen und internationalen kommerziellen
Lieferanten bezogen werden.
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Durchflusszytometer: "FACScan" Modell, von Becton
Dickinson, Mountain View, Kalifornien, USA.
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Monoklonaler
Anti-CD69 Antikörper:
mit Phycoerythrin konjugierter monoklonaler Anti-CD69 Antikörper von
Becton Dickinson, Mountain View, Kalifornien, Katalog-Nr. 347827.
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Anti-IFN
Antikörper:
Antimenschlicher polyklonaler Schafsantikörper gegen menschliches Interferon Alpha
von Sigma Corporation, St. Louis, Missouri, USA.
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Rekombinantes
IFN α2a
(3.000.000 Einheiten/mL): erhältlich
von Roche Laboratories, einer Abteilung von Hoffman-LaRoche Inc,
Nutley, New Jersey, USA eingetragen unter dem Warenzeichen "ROFERON-A".
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MOLT4
T-Zellen-Leukämiezellen:
ATCC CRL-1582; gelagert in Kultursuspension und in einer Konzentration
von 2 × 106 Zellen/mL eingesetzt. Die Durchsatzzahl
der MOLT4-Zellen sollte nach Erhalt dieser Zelllinie von der ATCC
unter 300 gehalten werden. Vorzugsweise ist die Lebensfähigkeit
der MOLT4-Zellen, die für
dieses Verfahren eingesetzt werden, größer als 90%. Ist die Lebensfähigkeit
der Zellen geringer als 90%, könnte die
Empfindlichkeit des Tests nachteilig beeinträchtigt werden.
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Lyophilisiertes
gepooltes menschliches Serum wurde von Sigma Corporation bezogen.
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HERSTELLUNG DER REAGENZIEN
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RPMI 1640 MEDIUM
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10%
RPMI 1640 (1 ×)
G, G-verstärkt,
alle Komponenten von Sigma Corporation erhältlich:
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Die
vorstehenden Komponenten wurden zusammengegeben und sorgfältig miteinander
in einer sterilen Werkbank (laminar flow hood) vermischt. Phenolrot
wird verwendet, um einen visuellen Check der Medienfarbe auf einen
geeigneten pH durchzuführen.
Das vorbereitete Medium ist 3 Monate stabil, wenn es gekühlt bei
2 bis 8°C
gelagert wird.
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250,0
ml an RPMI (1 ×)
250,0 mL an IMDM in sterilen Messzylindern werden in einer sterilen
Werkbank auf einem 500,0 mL sterilen Filter mit einer 0,22 mm Celluloseacetatmembran
mit einem 60 mm Vorfilter zusammengegeben. Fötales bovines Serum (FBS) wird
mit sterilen Einmalpipetten zugesetzt. Alle anderen aufgeführten Bestandteile
werden unmittelbar vor dem Einsatz zugesetzt. Phenolrot wird eingesetzt,
um einen visuellen Check der Medienfarbe auf einen geeigneten pH
durchzuführen.
Das hergestellte Medium ist 3 Monate stabil, wenn es gekühlt bei
2 bis 8°C
gelagert wird.
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IFN α2a
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Wird
es in lyophilisierter Form geliefert, sollte das IFN α2a gemäß der Anweisung
des Herstellers reaktiviert werden. Die Konzentrationen der Stammlösung kann
von Lieferant zu Lieferant differieren. 100 μL IFN α2a (3 × 106 U/mL)
werden in ein steriles 14 mL Röhrchen
gegeben und 9,9 mL 10%iges RPMI zugesetzt. Der Röhrcheninhalt wird sorgfältig vermischt.
Die erhaltene Lösung
enthält
30.000 U/mL IFN. 100 μL
der ersten Verdünnung
wird einem weiteren 14 mL Röhrchen
zugesetzt und weitere 9,9 mL 10%iges RPMI wird zugesetzt. Der Röhrcheninhalt
wird wiederum vermischt. Die erhaltene Lösung enthält 300 U/mL. Drei (3) mL der 300
U/mL IFN-Lösung
wird in ein 50 mL konisches Messröhrchen gegeben und 42 mL Patientenkulturmedium (vorstehend
definiert) wird zugesetzt. Der Röhrcheninhalt
wird 5 bis 10 Sekunden vermischt. Die erhaltene Lösung enthält eine
Arbeitskonzentration an IFN α2a.
Aliquots der Arbeitslösung
(1,5 mL) werden in 6 mL sterile Röhrchen mit Kappen verteilt
und können
bei –40°C bis zu
3 Monaten gelagert werden.
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Antimenschlicher polyklonaler
Schafsantikörper
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Antimenschlicher
polyklonaler Schafsantikörper
wird in 3 mL Aliquots mit 1.000 neutralisierenden Einheiten/mL bei –40°C einsatzbereit
gelagert. Er wird dann bei 37°C
aufgetaut und mittels Inversion vermischt bis das gesamte Protein
resuspendiert ist. Ein 2 mL Aliquot an aufgetautem Antikörper wird
einem 50 mL sterilen Röhrchen
zugesetzt und 38 mL Patientenkulturmedium wird zugeführt. Der
Röhrcheinhalt
wird 5 bis 10 Sekunden vermischt. Die erhaltene Lösung enthält nun eine
Arbeitskonzentration an 50 neutralisierenden Einheiten/mL. Aliquots
der Arbeitslösung
(1,5 mL) werden in 6 mL sterile Röhrchen mit Kappen gegeben und
können
bei –40°C bis zu
6 Monaten gelagert werden.
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Phycoerythrin-markierter
monoklonaler CD69 Antikörper
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Unmittelbar
vor der Verwendung wird der Antikörper in phosphatgepufferter
Kochsalzlösung
(PBS) in einem 6 mL verschließbaren
Röhrchen
1 zu 3 verdünnt
und vorsichtig vermischt.
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Fixierung für Durchflusszytometrie
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Paraformaldehyd,
2,5 g, wird 500 mL PBS zugesetzt und auf einem Magnetrührer bis
zur Auflösung gerührt. Sie
kann bei Raumtemperatur bis zu 3 Monaten gelagert werden.
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Lyophilisiertes gepooltes
menschliches Serum
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Lyophilisiertes
gepooltes menschliches Serum wird gemäß den Anweisungen des Herstellers
hergestellt, indem eine geeignete Menge an sterilem entionisierten
oder destilliertem Wasser zu dem lyophilisierten Pulver gegeben
wird und dieses unter gelegentlichem Rühren stehen gelassen wird,
bis es gelöst
ist. Aliquots von 100 μL
des reaktivierten Serums werden in sterile verschließbare 6
mL Röhrchen
gegeben, die bei –40°C bis zu
12 Monaten gelagert werden können.
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Vollblutprobensammlung
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Vollblut
wird in ein Serumtrennrohr gegeben und lässt es gerinnen.
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Die
Probe wird dann bei 3.000 rpm 5 Minuten lang zentrifugiert und dann
das Serum entfernt. Falls es nicht sofort untersucht wird, sollte
das Serum bei –20°C oder weniger
eingefroren werden, bis es untersucht wird.
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Herstellung der Serumtestproben
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Alle
gefrorenen Reagenzien werden aufgetaut und vor der Verwendung gemäß der vorstehend
beschriebenen Vorgehensweise sorgfältig vermischt. Die hier beschriebenen
Beispiele wurden unter Verwendung von menschlichem Blutserum als
Probe durchgeführt.
Mit demselben Protokoll können
vergleichbare Erfolge mit anderen biologischen Proben, von denen
angenommen wird, dass sie IFN-Inhibitoren enthalten (zum Beispiel
andere Körperflüssigkeiten,
Zellextrakte, Kulturüberstände etc.),
erhalten werden.
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Aliquots
(20 μL)
an gepooltem menschlichen Serum werden als Kontrolle in eine erste
Reihe Zentrifugenröhrchen
pipettiert. Aliquots (20 μL)
eines Serums von einem individuellen Patienten wird in eine parallele Reihe
Zentrifugenröhrchen
pipettiert. Wenigstens ein Röhrchen
des Kontrollserums und des Testserums werden für die negative Kontrolle beiseite
genommen.
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Patientenkulturmedium
(900 μL)
wird den Röhrchen
mit der negativen Kontrolle zugesetzt.
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Es
wurde dann eine erste Reihe an Proben hergestellt, bei der das Kontrollserum
und das Testserum mit IFN vermischt wurden: IFN α2a (100 μL mit 20 Einheiten/mL) wird
jeweils wenigstens einem Röhrchen
mit dem Kontrollserum und dem Testserum zugesetzt. Diese Röhrchen werden
als "S+IFN" (Kontrolle oder
Test) gekennzeichnet. Patientenkulturmedium (800 μL) wird jedem
dieser Röhrchen
zugesetzt.
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Es
wird dann eine zweite Reihe an Proben hergestellt, bei der das Kontrollserum
und das Testserum mit Anti-IFN-Antikörpern auf dieselbe Weise wie
eben vorstehend für
IFN beschrieben, vermischt wurden. Diese Röhrchen wurden als "S+Anti-IFN" (Kontrolle oder
Test) gekennzeichnet.
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MOLT
4 T-Zellleukämiezellen,
100 μL mit
einer Konzentration von 2 × 106 Zellen/mL wurden dann jedem Röhrchen zugesetzt
und die Röhrchen
bei 37°C,
5% CO2, 48 Stunden inkubiert. Ein Überblick
der angesetzten Proben ist wie folgt:
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Nach
der Inkubation wurden die Proben zentrifugiert und der Überstand
entfernt. Verdünnter
monoklonaler CD69 Antikörper
(10 μL)
wird jedem Röhrchen
zugesetzt und in der Dunkelheit 15 Minuten inkubiert. Die Zellen
werden einmal mit 1 mL PBS, pH 7,2, gewaschen und dann in 0,5 mL
0,5% Paraformaldehyd für die
Durchflusszytometrie resuspendiert.
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Durchflusszytometrie
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Es
ist jeder kommerziell erhältliche
Durchflusszytometer einsetzbar, der Phycoerythrinfluoreszenz (FL2)
von 580 nm misst, wenn sie mit einer 488 nm Lichtquelle angeregt
wird. Bei herkömmlichen
Durchflusszytometern wird eine Zellsuspension hydrodynamisch in
einen Strom gezwungen, wobei die Zellen nacheinander einen Focus
passieren. Ein Laser wird auf diesen Focus fokussiert und wenn eine
Zelle den Laser passiert, wird das Laserlicht in verschiedene Richtungen
gestreut. Das gestreute Licht wird gesammelt und mittels Sammeloptik/Detektoren
verstärkt
und zu elektrischen Impulsen umgewandelt. Die elektrischen Impulse
können
dann mit Computern dekodiert und analysiert werden, um Informationen über die
Zelle zu erhalten. Der Durchflusszytometer kann die Zellen in der
Suspension zählen
und Informationen über
verschiedene Charakteristiken der Zellen innerhalb der Suspension
durch Bestimmung von Farben und anderen Markern, mit denen die Zellen
behandelt worden sind, sammeln. Beispielsweise können Subpopulationen der Zellen
von bestimmten durchflusszytometrischen Analysen ausgeschlossen
werden, indem die Subpopulationen markiert werden und der Durchflusszytometer
so eingestellt wird, dass diese von der Analyse ausgeschlossen (abgezogen) werden.
Unabhängig
von der vorhergehenden Beschreibung des Aufbaus und der Arbeitsweise
eines Durchflusszytometers kann für die Erfindung selbstverständlich jede
Art von Zytometer verwendet werden, der die wesentlichen Funktionen
des beschriebenen Durchflusszytometers aufweist. Der Durchflusszytometer,
der für die
vorliegenden Proben eingesetzt wurde, war "FACSCAN" Immunocytometry Systems flow cytometer
(Becton Dickinson, Mountain View, Kalifornien, USA), der mit Becton
Dickinson "CELLQUEST"-Software auf einem "MACINTOSH QUADRA 650"-Computer betrieben wurde. Weitere geeignete
Durchflusszytometer sind die Marke "COULTER XL" (Coulter Electronics, Hialeah, Florida,
USA) oder die Marke "ORTHO
CYTRON" (Ortho Diagnostic
Systems, Raritan, New Jersey, USA).
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"FACSCAN" Zytometereinstellungen
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Die
Spannungen für
die lineare Vorwärtsstreuung
und seitliche Streuung wurden so eingestellt, dass die Dot-Blots
von MOLT4 im Zentrum des FSC und SSC Blots erschienen. Die log FL-2
Detektorspannung wurde so eingestellt, dass der Zentralwert des
log FL-2 Histogramms für
das Röhrchens
mit dem gepoolten Serum bei annähernd
500 erschien. Es wurde keine Kompensation verwendet, da es sich
dabei um Einfarbenanalysen handelte. Die Zellproben wurden gesammelt
(jeweils 25.000 Zellen) und die Zentralwerte der log FL-2 Histogramme
wurden als Grundlage zur Berechnung der Ergebnisse verwendet.
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Ergebnisberechnung
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Der
Variationskoeffizient von 10 zweifach getesteten Proben betrug 5,6%.
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Das
Ergebnismittel der doppelten Tests wird für die folgende Berechnung verwendet:
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Kriterien für die Ergebnisakzeptanz
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Aufgrund
wiederholter Versuche mit Serum sowohl von gesunden Individien als
auch mit kommerziell erhältlichen
gepoolten menschlichen Serum sollten die Kontrollproben bei Vorhandensein
von IFN üblicherweise
eine Zunahme des Zentralwertes der CD69 Expression von wenigstens
etwa 9,5% aufweisen. Weist im Fall von gepoolten Serum die CD69
Expression in den Kontrollen nicht wenigstens eine Zunahme von etwa
9,5% auf, sollten die Tests vorzugsweise mit einer anderen Charge
gepooltem menschlichen Serums wiederholt werden. Die Zunahme der
CD69 Expression ist serumchargenempfindlich und muss für jede neue
Charge neu berechnet werden.
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BEISPIEL 1 – Feststellung
eines Referenzbereiches
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Die
Bestimmung eines Normalbereichs der Zunahme der CD69 Expression
für Referenzzwecke
wurde mit 21 gesunden Personen durchgeführt. Die Seren, die jeder dieser
Personen entnommen worden waren, wurden dem vorstehend beschriebenen
Protokoll für
die Durchflusszytometrie unterzogen. Der Zweck war, einen Referenzbereich
der IFN-Aktivität
zu bestimmen, mit dem die Testproben verglichen werden können.
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Für jede normale
Probe wurde der Zentralwert der CD69 Fluoreszenz, der nach Inkubation
mit Patientenserum in Gegenwart von 20 U/mL IFN α2a erhalten wurde, mit dem Zentralwert
der CD69 Expression verglichen, der für die Röhrchen erhalten wurde, die
nur Patientenserum enthielten. Die mittlere Zunahme der CD69 Expression
für die
21 normalen Personen ist in 1 dargestellt.
Die Durchschnittszunahme der CD69 Expression betrug 14,5%, wobei
sich der Bereich von 9,5% bis 21,8% erstreckte.
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Wie
vorstehend angegeben, wird basierend auf diesen Resultaten angenommen,
dass eine Probe IFN-Inhibitoren enthält, wenn bei Vorhandensein
von IFN die Zunahme der CD69 Expression der MOLT4 Zellen einer gegebenen
Testprobe nicht wenigstens etwa 9,5% beträgt.
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BEISPIEL 2 – Bestätigung,
dass die Zunahme der CD69 Expression durch IFN α2a bewirkt wird
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Unter
Verwendung des vorstehend beschriebenen Standardprotokolls wurden
für jede
der 10 normalen Proben zweifach 3 Proben hergestellt:
- 1. nur Serum
- 2. Serum + 20 μ/mL
IFN α2a
- 3. Serum + 20 μ/mL
IFN α2a
+ 50 U/mL Anti-IFN Antikörper
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Das
Ziel dieses Experiments war die Bestätigung, dass Interferon für die Zunahme
der CD69 Expression in den MOLT4-Zellen verantwortlich ist. Die Ergebnisse
sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt und graphisch in 2 dargestellt.
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In
der zweiten Spalte der Tabelle 1 ist die prozentuale Zunahme des
Zentralwerts der Fluoreszenzaktivität wiedergegeben, die dem Zusatz
von 20 μ/mL
IFN α2a
zu dem Serum zugeschrieben wird, im Vergleich zu der Fluoreszenzaktivität des Serums
alleine. Die dritte Spalte der Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse des
Zusatzes von Anti-IFN zu den Röhrchen,
die Serum und Interferon enthielten. In jedem Fall ist die Zunahme
der Aktivität
(das heißt
die CD69 Expression), die dem Zusatz von IFN zugeschrieben wird,
beträchtlich
verringert.
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BEISPIEL 3 – CD69 Expression
bei Autoimmunkrankheiten Patienten in Remission
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In
diesem Beispiel wurde Serum von drei Patienten mit Autoimmunkrankheiten
im Remissionszustand, zwei mit remittierender Psoriasis und einer
mit remittierender Multipler Sklerose, dem vorstehend beschriebenen
Verfahren unterzogen. Die mittlere Zunahme der CD69 Expression in
MOLT4 Zellen, die in Gegenwart des Patientenserums kultiviert wurden,
im Vergleich zur CD69 Expression der MOLT4 Zellen der Kontrollkulturen ist
in 3 dargestellt. Das linke Histogramm der 3 stellt
die mittlere Zunahme der CD69 Expression dar, das rechte Histogramm
stellt den Gehalt an endogenen IFN dar, das in den einzelnen Serumproben
(U/mL) gefunden wurde. leiden an Autoimmunkrankheiten und im Remissionszustand.
Jeder der Patienten, dessen Autoimmunzustand in der Remission war,
zeigte eine mittlere Zunahme der CD69 Expression, die deutlich über der
vorstehend genannten 9,5% Grenzwertschwelle lag. Diese Ergebnisse
zeigen, dass nur wenig oder gar keine IFN Inhibitoren im Serum dieser
Patienten vorlagen. Tatsächlich
ist das Serum dieser Patienten ununterscheidbar von dem gesunder
Personen.
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BEISPIEL 4 – CD69 Expression
bei Krebspatienten in Remission
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Dieses
Beispiel ist identisch zu Beispiel 3 mit der Ausnahme, dass als
Versuchspersonen 7 Patienten dienten, die maligne Krebse in Remission
hatten. Das linke Histogramm von 4 stellt
die mittlere Zunahme der CD69 Expression und das rechte Histogramm
den Gehalt an endogenen IFN dar, der in den jeweiligen Serumproben
gefunden wurde (U/mL). Die Patientenpopulation bestand aus 3 Patienten,
die an chronischer myeloischer Leukämie (CML) litten, 1 Patienten,
der an chronischer lymphozytischer Leukämie (CML) litt, und 3 Patienten,
die an malignen Melanomen litten. Alle 7 Patienten befanden sich
in Remission.
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Wie
aus 4 ersichtlich ist, zeigten alle diese Patienten,
deren maligne Zustände
in Remission waren, mittlere Zunahmen der CD69 Expression, die über dem
vorstehend genannten Grenzwert von 9,5% lagen. Diese Ergebnisse
lassen erkennen, dass nur wenige oder keine IFN Inhibitoren in dem
Serum dieser Patienten vorhanden waren. Tatsächlich ist das Serum dieser
Patienten ununterscheidbar von demjenigen von gesunden Personen.
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BEISPIEL 5 – Vergleich
der CD69 Expression bei Patienten mit akuten Krankheitszuständen und
Patienten in Remission
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In
diesem Beispiel wurde Serum von 14 Patienten mit akuten Krankheitszuständen und
von 10 Patienten, deren Krankheitszustände in Remission waren, dem
Standardprotokoll unterzogen. Bei den Krankheitszuständen handelte
es sich um Psoriasis, Multipler Sklerose, erworbenen Immunschwächesyndrom
(AIDS) Hepatitis C, Myelom, chronischer myeloischer Leukämie (CML),
chronischer lymphozytischer Leukämie
(CLL), Melanome, Magenkrebs, Brustkrebs und Prostatakrebs. Für jeden
Patienten wurde sowohl die mittlere Zunahme der CD69 Expression
von MOLT4 (linkes Histogramm) als auch der Gehalt an IFN (rechtes
Histogramm) bestimmt.
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Wie
ohne Weiteres anhand von 5 festgestellt werden kann,
zeigten die ersten 14 Patienten, diejenigen mit den akuten Krankheitszuständen, eine
Zunahme der CD69 Expression, die wesentlich geringer war als der
9,5% Grenzwert. Diese Patienten litten an einem akuten pathologischen
Krankheitszustand. In einigen Fällen
zeigte sich eine Abnahme der CD69 Expression. Dies weist darauf
hin, dass IFN Inhibitorfaktoren in großer Menge (oder mit hohen Aktivitäten) offensichtlich
nicht nur die IFN Aktivität
zu inhibieren scheinen, sondern zudem die CD69 Expression als solche.
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Im
Gegensatz dazu zeigten alle diejenigen Patienten, deren Krankheit
in Remission war (das heißt
die letzten 10 Patienten), die übliche Überschreitung
der 9,5% Grenze. Es zeigte sich auch ein deutlicher Unterschied
des Gehalts an zirkulierenden IFN bei Patienten mit akuten Krankheitszuständen im
Vergleich zu Patienten in Remission; Patienten in Remission wiesen
einen höheren
Gehalt an zirkulierendem IFN auf.
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Dieses
Beispiel belegt deutlich die Nützlichkeit
des vorliegenden Verfahrens zur Vorhersage des Vorliegens von akuten
Krankheitszuständen.
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BEISPIEL 6 – Vergleich
der IFN Inhibierung bei Patienten mit akuten Krankheitszuständen und
Patienten in Remission
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Hier
ist der berechnete Gehalt der IFN Inhibierung in Prozent IFN Aktivität in den
Kontrollen der Patientenpopulation von Beispiel 5 dargestellt.
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Diese
Probe umfasste wiederum 14 Patienten mit akuten Krankheitszuständen im
Vergleich zu 10 Patienten in Remission. Siehe 6.
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Das
linke Histogramm zeigt den Prozentanteil an IFN Inhibitor in Prozent
IFN Aktivität
(U/mL) für
beide Patientengruppen, das rechte Histogramm stellt den IFN Gehalt
von beiden Patientengruppen dar.
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Bei
denjenigen Patienten, deren Krankheitszustände in Remission waren, lag
die Aktivität
der IFN Inhibitorfaktoren deutlich über 25% der Kontrollen. Diese
14 Patienten durchlitten akut einen pathologischen Krankheitszustand.
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Im
Gegensatz hierzu lag die Aktivität
der IFN Inhibitoren bei den 10 Patienten in Remission, die in diesem
Beispiel untersucht wurden, nicht über 25%. Tatsächlich wurde
niemals bei anderen gesunden Personen oder Personen in Remission,
die nach dem vorliegenden Verfahren untersucht wurden, eine IFN
Inhibitoraktivität
von mehr als 25% gefunden.
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Dieses
Beispiel ist ein hervorragender Vergleich, der zeigt, dass die Aktivität der IFN
Inhibitoren lediglich bei Patienten mit akuten Krankheitszuständen deutlich
erhöht
ist. In Hinblick auf IFN zeigt sich auch hier ein deutlicher Unterschied zwischen
den zwei Patientenpopulationen, wobei der IFN Gehalt bei Patienten
in Remission höher
ist.
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Die
hier beschriebene und beanspruchte Erfindung ist nicht auf die Reagenzien
und Zelllinien beschränkt,
die hier insbesondere beschrieben worden sind, sondern umfasst alle
Variationen und äquivalenten Ausführungsformen
hierfür,
die von den folgenden Ansprüchen
umfasst werden.