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Bereich der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verfahren und Zubereitungen zur Immun-Modulation.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Immunsystem ist ein komplexes, multifaktorielles Verteidigungssystem,
das den Körper
vor einer großen
Vielzahl infektiöser
Krankheiten schützt,
einschließlich
Viren, Bakterien, Parasiten und Pilze. Obwohl es kritisch für unser Überleben
ist, kann in bestimmten Beispielen, wie beispielsweise Autoimmun-Krankeiten, Transplantat-Abstoßung, Allergien
und Entzündungen,
das Immunsystem der Anlass für
Krankheit sein. In solchen Beispielen ist es wünschenswert, die Immun-Antwort
bzw. Immun-Response zu unterdrücken
oder abzuschalten.
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Das
Immunsystem besteht aus einer großen Vielzahl von Zellen, die
von undifferenzierten, hematopoietischen Stammzellen abgeleitet
sind, und schließt
Phagozyten (wie neutrophile polymorphe Zellen, Monozyten, Makrophagen
und dendritische Zellen) sowie Lymphozyten (wie beispielsweise T-Zellen
und B-Zellen und natürliche
Killer-Zellen) ein.
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Dendritische
Zellen sind interessante Immunzellen, da sie in Abhängigkeit
von den Umständen
eine Immun-Antwort entweder aktivieren oder unterdrücken können. Im
Hinblick auf eine Immun-Aktivierung sind dendritische Zellen (DCs)
potente Lymphozyten-Stimulatoren und sind extrem wirksame, Antigen-präsentierende
Zellen. Kürzlich
entstand erhebliches Interesse an einer potentiellen Verwendung
von dendritischen Zellen zur Therapie von Krebs und infektiösen Krankheiten.
DCs, die mit Tumor-Peptiden gepulst sind, lösen eine schützende und
gegen Tumore gerichtete Immunität
bei Mäusen
aus (Mayordame et al., 1995). Patienten mit B-Zell-Lymphomen wurden
erfolgreich geimpft mit autologen, Antigen-gepulsten DC, die direkt
aus dem Blut isoliert worden waren (Hsu et al., 1996). Flt3-Ligand,
der eine DC-Reifung induziert, führte
zu einer Tumor-Regression und einer Anti-Tumor-Immun-Antwort in
Mäusen
(Lynch et al., 1997). Unglücklicherweise
waren Fortschritte in der Behandlung von Tumoren mit DCs durch ihre
Spuren-Konzentration in vivo beschränkt. Bemühungen in diesem Bereich sind
gerichtet auf eine Erhöhung
der Zahl von DCs und den Aktivierungsgrad. In Bezug auf eine Toleranz
wurde kürzlich
gezeigt, dass dendritische Zellen in die Induktion von zentraler
sowie peripherer Toleranz involviert sind und nützlich sein können bei
der Behandlung von Autoimmun-Krankheiten, Allergien und Transplantat-Abstoßung.
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Hunt
et al. (Science (1992) 256 (50650, 1817-1820)) offenbaren ein Verfahren
des Sequenzierens verschiedener Peptid-Fragmente, die mit MHC-Klasse
II-Molekül
I-Ad assoziiert sind. Die Sequenzen der
Peptide wurden bestimmt durch Umkehrphasen-HPLC in Kombination mit Mikrokapillar-HPLC-Elektrospray-Ionisierungs-Tandem-Massen-Spektrometrie.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfinder haben ein Peptid hergestellt, das von Apolipoprotein
E abgeleitet ist und apoEp1.B genannt wird, das die Aminosäuren 239
bis 252 des Apolipoproteins E einschließt. Die Erfinder haben gefunden,
dass überraschenderweise
apoEp1.B ein potenter Immun-Modulator ist, der auf eine Vielzahl von
Immunzellen wirkt. Interessanterweise ist apoEp1.B ein dualer Modulator,
der in der Lage ist, sowohl eine Immun-Antwort zu induzieren als
auch eine solche zu unterdrücken.
Insbesondere wurde gezeigt, dass apoEp1.B eine Differenzierung von
unreifen Zellen in dendritische Zellen induziert, eine Tumor-Zellen-Differenzierung
und -Aktivierung induziert, Entzündungen
inhibiert und Autoimmun-Krankheiten inhibiert.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung bereit, ein isoliertes apoEp1.B-Peptid, das die Aminosäuren 239
bis 252 eines Apolipoproteins E-Proteins umfasst. In einer bevorzugten
Ausführungsform
stellt die vorliegende Erfindung bereit ein isoliertes apoEp1.B-Peptid,
das die folgende Aminosäure-Sequenz
aufweist: TQQIRLQAEIFQAR (bei der Maus) oder AQQIRLQAEAFQAR (beim
Menschen). Die Erfindung schließt auch
Analoge, Fragmente, Verlängerungen
und Derivate eines Peptids gemäß der Erfindung
ein. Analoge und Derivate der Peptide schließen Peptide mit den folgenden
Sequenzen ein: TAQIRLQAEIFQAR; TQAIRLQAEIFQAR; TQQARLQAEIFQAR und
TQQIALQAEIFQAR. Fragmente und Verlängerungen der Peptide schließen Peptide
ein, die die folgenden Sequenzen aufweisen: QTQQIRLQAEIFQAR und
QQIRLQAEIFQAR. Die vorliegende Erfindung stellt auch bereit ein
Nukleinsäure-Molekül, das für das apoEp1.B-Peptide
kodiert, oder ein Analog, Fragment oder Derivat davon.
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Die
vorliegende Erfindung stellt weiter bereit ein Verfahren zur Immun-Modulation,
das ein Verabreichen einer wirksamen Menge eines apoEp1.B-Peptids
oder einer für
ein apoEp1.B-Peptid kodierenden Nucleinsäure an eine Zelle oder ein
Lebewesen umfasst, das Bedarf hierfür hat.
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Entsprechend
einer Ausführungsform
kann das Peptid Immun-Toleranz induzieren. Insbesondere haben die
vorliegenden Erfinder demonstriert, dass das apoEp1.B-Peptid Monozyten
dazu aktivieren kann, sich in tolerogene dendritische Zellen zu
differenzieren. Die Induktion tolerogener dendritischer Zellen kann
eine große
Vielzahl therapeutischer Anwendungen aufweisen, einschließlich einer
Anwendung bei Entzündungen, Autoimmun-Krankheiten
und Transplantationen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
ist das apoEp1.B-Peptid nützlich
in der Inhibierung von Entzündungen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Peptid eine atherosklerotische Plaque-Bildung in vivo inhibieren.
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In
einer weiteren Ausführungsform
kann das apoEp1.B-Peptid zum Verhindern oder Behandeln einer Autoimmun-Reaktion
oder Krankheit verwendet werden. Die vorliegenden Erfinder haben
auch demonstriert, dass das apoEp1.B-Peptid NOD-Mäuse davor
schützen
kann, Diabetes zu entwickeln. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Autoimmun-Krankheit Diabetes.
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In
einem weiteren Aspekt kann das apoEp1.B-Peptid verwendet werden
zum Induzieren einer Immun-Antwort durch Aktivieren von Immunzellen.
In einer Ausführungsform
kann das Peptid in Kombination mit anderen Zytokinen, wie beispielsweise
IL-4, GM-CSF, TNF-α und Flt3-Ligand
induzieren, dass sich unreife dendritische Zellen in reife immunogene
dendritische Zellen differenzieren. Reife dendritische Zellen können in
einer großen
Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, einschließlich einer
Tumor-Immunotherapie.
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In
einem anderen Aspekt kann das apoEp1.B-Peptid verwendet werden zur
Behandlung von Tumoren mit Immun-Ursprung durch Induzieren von deren
Differenzierung. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder demonstriert,
dass das apoEp1.B-Peptid die Differenzierung und Aktivierung von
monozytischen, monoblastischen Leukämie- und Lymphom-Tumor-Zellen
induzieren kann.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung offenbar. Es sollte jedoch
verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und die speziellen Beispiele
zwar bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung zeigen, jedoch nur zum Zweck der Veranschaulichung
angegeben werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen
innerhalb des Geistes und Umfangs der Erfindung Fachleuten in diesem
technischen Bereich aus der detaillierten Beschreibung offensichtlich
werden.
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Kurze Beschreibung
der Figuren
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Die
Erfindung wird nun in Bezug auf die Figuren beschrieben, in denen:
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1A und B Photographien von Milz-Zellen
sind, die für
48 h mit apoEp1.B (B) oder einem Kontroll-Peptid (A) inkubiert wurden;
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1C und D Photographien von PU5-1.8-Zellen
sind, die für
48 h mit apoEp1.B (D) oder einem Kontroll-Peptid (C) inkubiert wurden;
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2(A-D)
eine FACS-Analyse von J77A-Zellen ist, die für 48 h mit apoEp1.B (B und
D) oder mit einem Kontroll-Peptid (A und C) inkubiert wurden;
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3 eine
FACS-Analyse von PU5-1.8-Zellen ist, die mit apoEp1.B oder apoEp1.D
induziert wurden und mit verschiedenen Markern gefärbt wurden;
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4 eine
FACS-Analyse von BALB/c-Splenozyten zeigt, die mit apoEp1.B oder
apoEp1.D inkubiert wurden;
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5 eine
FACS-Analyse zeigt, die veranschaulicht, dass eine durch apoEp1.B
induzierte DC-Oberflächen-Molekül-Expression
Dosis-abhängig
ist;
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6 eine
FACS-Analyse zeigt, die demonstriert, dass apoEp1.B nicht Spezies-spezifisch
ist;
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7 Balken-Graphiken
sind, die eine Chemokin-Produktion von PU5-1.8-Zellen demonstrieren, die inkubiert
wurden mit apoEp1.B, apoEp1 und einer Kontrolle;
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8A eine
FACS-Analyse ist, die SCC- und FSC-Profile von mit apoEp1.D und
apoEp1.B geprimten PEC-Zellen zeigt;
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8B eine
FACS-Analyse ist, die eine Oberflächen-Marker-Expression von
mit apoEp1.D (unmarkierter Peak) und mit apoEp1.B (markierter Peak)
geprimten PEC-Zellen zeigt;
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9 eine
Balken-Graphik ist, die eine Aktivierung von Milz-Zellen in Gegenwart
von apoEp1.B und/oder ConA zeigt;
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10 einen
Schnitt von iliofemoralen Arterien zeigt: (A) unbehandelt, keine
Operation; (B) unbehandelt, Operation; und (C) mit apoEp1.B behandelt
und Operation (Arterien-Schnitt gezeigt);
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11 Histogramme
zeigt, die die Induktion von Th2-artigen Zellen durch apoEp1.B Immunisierung veranschaulichen;
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12 ein
Histogramm zeigt, das allostiumulatorische Fähigkeiten von mit apoEp1.B
behandelten Zellen veranschaulicht;
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13A eine Graphik ist, die einen Schutz von NOD-Mäusen vor
spontanem Diabetes durch apoEp1.B veranschaulicht;
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13B eine Graphik ist, die einen Schutz von NOD-Mäusen vor
adoptiv übertragenem
Diabetes durch apoEp1.D veranschaulicht;
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14 eine
Graphik ist, die die Prozentzahl Mäuse, die vor Diabetes geschützt wurden,
gegen die Zeit in Gegenwart und Abwesenheit von apoEp1.B zeigt;
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15A-D die Wirkung von verschiedenen Konzentrationenen
apoEp1.B auf eine Proliferation von U-937-Zellen veranschaulichen;
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16 eine FACS-Analyse zeigt, die veranschaulicht,
dass einzelne Aminosaüre-Streichungen
oder -Verlängerungen
die Aktivität
von apoEp1.B senken.
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Detaillierte
Beschreibung der Erfindung
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Wie
oben erwähnt,
haben die vorliegenden Erfinder ein Peptid von menschlichem und
von Mäusen stammenden
Apolipoprotein E hergestellt, das mit „apoEp1.B" (239 bis 252) bezeichnet wird, das
ein potenter Immun-Modulator ist und in einer großen Vielzahl
von Anwendungen verwendet werden kann.
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I. Peptide gemäß der Erfindung
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Breit
gesagt, stellt die vorliegende Erfindung bereit ein isoliertes apoEp1.B-Peptid,
das die Aminosaüren
239 bis 252 eines Apolipoprotein E-Proteins umfasst, oder ein Analog,
ein Fragment, eine Verlängerung oder
ein Derivat davon.
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In
einem Aspekt stellt die vorliegende Erfindung bereit ein isoliertes
apoEp1.B-Peptid, das die folgende Aminosaüre-Sequenz aufweist: TQQIRLQAEIFQAR
(von der Maus) (Seq.-ID-Nr. 1) oder AQQIRLQAEAFQAR (vom Mensch)
(Seq.-ID-Nr. 2) oder ein Analog, ein Fragment, eine Verlängerung
oder ein Derivat des Peptids. Die Erfindung schließt auch
ein ein Nukleinsäure-Molekül, das für das apoEp1.B-Peptid
kodiert, oder ein Analog, ein Fragment, eine Verlängerung
oder ein Derivat davon.
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Der
Begriff „Analog" schließt jedes
beliebige Peptid mit einer Aminosäure-Rest-Sequenz ein, die im wesentlichen identisch
mit der Human- oder Maus-apoEp1.B- Sequenz ist, die spezifisch in der vorliegenden Anmeldung
angegeben ist, worin ein Rest oder mehrere Reste konservativ substituiert
wurden durch einen funktionell ähnlichen
Rest, und das das Vermögen
zeigt, apoEp1.B zu imitieren, wie dies in der vorliegenden Beschreibung
beschrieben ist. Beispiele von konservativen Substitutionen schließen die
Substitution eines nicht-polaren (hydrophoben) Restes wie beispielsweise
Alanin, Isoleucin, Valin, Leucin oder Methionin durch einen anderen,
die Substitution eines polaren (hydrophilen) Restes durch einen
anderen, wie beispielsweise einen Austausch zwischen Arginin und
Lysin, zwischen Glutamin und Asparagin, zwischen Glycin und Serin, die
Substitution eines basischen Restes wie beispielsweise Lysin, Arginin
oder Histidin durch einen anderen oder die Substitution eines sauren
Restes wie beispielsweise Asparaginsäure oder Glutaminsäure durch
einen anderen ein. Der Begriff „konservative Substitution" schließt auch
die Verwendung eines chemisch derivatisierten Restes anstelle eines
nicht-derivatisierten Restes ein, mit der Maßgabe, dass ein solches Polypeptid
die erforderliche Aktivität
zeigt.
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Analoge
der Peptide schließen
Peptide ein, die die folgenden Sequenzen aufweisen:
TAQIRLQAEIFQAR
(Seq.-ID-Nr. 3), TQAIRLQAEIFQAR (Seq.-ID-Nr. 4),
TQQARLQAEIFQAR
(Seq.-ID-Nr. 5) und TQQIALQAEIFQAR (Seq.-ID-Nr. 6).
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Der
Begriff „Derivat" bezieht sich auf
ein Peptid, das einen Rest oder mehrere Reste aufweist, die chemisch
durch eine Reaktion einer funktionellen Seiten-Gruppe derivatisiert
wurden. Solche derivatisierten Moleküle schließen beispielsweise solche Moleküle ein,
in denen freie Amino-Gruppen derivatisiert wurden unter Bildung
von Amin-Hydrochloriden,
p-Toluolsulfonyl-Gruppen, Carbobenzoxy-Gruppen, t-Butyloxycarbonyl-Gruppen,
Chloracetyl-Gruppen oder Formyl-Gruppen. Freie Carboxyl-Gruppen können derivatisiert
werden unter Bildung von Salzen, Methyl und Ethyl-Estern und anderen
Arten von Estern oder Hydraziden. Freie Hydroxyl-Gruppen können derivatisiert
werden unter Bildung von O-Acyl-Derivaten oder O-Alkyl-Derivaten. Der
Imidazol-Stickstoff von Histidin kann derivatisiert werden unter
Bildung von N-im-Benzylhistidin.
Auch eingeschlossen als Derivate sind solche Peptide, die ein oder
mehrere, natürlich
vorkommende Aminosäure-Derivat(e)
der zwanzig Standard Aminosäu ren
enthalten. Beispielsweise kann 4-Hydroxyprolin anstelle von Prolin gesetzt
werden, kann 5-Hydroxylysin anstelle von Lysin gesetzt werden, kann
3-Methylhistidin anstelle von Histidin gesetzt werden, kann Homoserin
anstelle von Serin gesetzt werden, kann Ornithin anstelle von Lysin
gesetzt werden. Polypeptide gemäß der vorliegenden
Erfindung schließen
auch jedes beliebige Polypeptid ein, das einen oder mehrere zusätzliche
Reste und/oder gestrichene Reste oder Reste in Bezug auf die Sequenz eines
Polypeptids aufweisen, dessen Sequenz in der vorliegenden Beschreibung
gezeigt ist, solange die erforderliche Aktivität aufrechterhalten bleibt.
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Der
Begriff „Fragment" bezieht sich auf
irgendein gegenständliches
Peptid, das eine Aminosäure-Rest-Sequenz
aufweist, die kürzer
ist als diejenige eines Peptids, dessen Aminosäure-Rest-Sequenz in der vorliegenden
Beschreibung gezeigt ist.
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Der
Begriff „Verlängerung" bezieht sich auf
irgendein gegenständliches
Peptid, das eine Aminosäure-Sequenz
aufweist, die um eine Aminosäure
oder zwei Aminosäuren
(entweder am Carboxy-terminalen Ende oder am Amino-terminalen Ende)
länger
ist als diejenige eines Peptids gemäß der vorliegenden Erfindung.
Vorzugsweise tritt die Verlängerung
am Amino-terminalen Ende auf.
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Fragmente
und Verlängerungen
der Peptide schließen
Peptide ein, die die folgenden Sequenzen aufweisen: QTQQIRLQAEIFQAR
(Seq.-ID-Nr. 7) und QQIRLQAEIFQAR (Seq.-ID-Nr. 8).
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Der
Begriff „apoEp1.B-Peptid" oder der Begriff „Peptid
gemäß der Erfindung", wie er in der vorliegenden
Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, schließt ein Peptid
ein, das die Aminosäure-Reste
239 bis 252 eines Apolipoprotein E-Proteins umfasst und schließt alle
Analoge, Fragmente, Verlängerungen
oder Derivate des apoEp1.B-Peptids ein, einschließlich der
Sequenzen, die oben unter den Seq.-ID-Nrn. 1 bis 8 angegeben wurden.
Vorzugsweise ist das apoEp1.B die von Mäusen stammende apoEp1.B-Sequenz
TQQIRLQAEIFQAR (Seq.-ID-Nr. 1) oder die vom Mensch stammende apoEp1.B-Sequenz
AQQIRLQAEAFQAR (Seq.-ID-Nr. 2).
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Das
apoEp1.B-Peptid kann modifiziert werden, um es noch mehr therapeutisch
wirksam oder geeignet zu machen. Beispielsweise kann es zyklisiert
werden, da eine Zyklisierung ermöglicht,
dass ein Peptid eine noch vorteilhaftere Konformation annimmt. Eine
Zyklisierung des apoEp1.B-Peptids kann erreicht werden unter Anwendung
von Verfahrensweisen, die in diesem technischen Bereich bekannt
sind. Insbesondere können Disulfid-Bindungen
gebildet werden zwischen zwei passend beabstandeten Komponenten,
die freie Sulfhydryl-Gruppen aufweisen. Die Bindungen können gebildet
werden zwischen Seitenketten von Aminosäuren, nicht-Aminosäure-Komponenten
oder einer Kombination der beiden. Darüber hinaus kann das apoEp1.B-Peptid
gemäß der vorliegenden
Erfindung in pharmazeutische Salze umgewandelt werden, indem man
es mit anorganischen Säuren
einschließlich
Chlorwasserstoffsäure,
Schwefelsäure,
Bromwasserstoffsäure,
Phosphorsäure
usw. oder organischen Säuren
einschließlich
Ameisensäure,
Essigsäure,
Propionsäure,
Glycolsäure, Milchsäure, Brenztrauben-Säure, Oxalsäure, Bernsteinsäure, Apfelsäure, Weinsäure, Zitronensäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Benzolsulfonsäure und
Toluolsulfonsäure
umsetzt.
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Die
apoEp1.B-Proteine gemäß der vorliegenden
Erfindung können
auch hergestellt werden durch herkömmliche Verfahrensweisen. Beispielsweise
können
die Peptide synthetisiert werden durch chemische Synthese unter
Anwendung von in der Chemie von Proteinen wohlbekannten Verfahrensweisen
wie beispielsweise Festphasen-Synthese oder Lösungsphasen-Synthese (siehe
beispielsweise „J.
M. Stewart und J. D. Young, Solid Phase Peptide Synthesis, 2. Ausgabe,
Pierce Chemical Co., Rockford ILL (1984)" und „G. Barany und R. B. Merrifield,
The Peptides: Analysis, Syntethesis, Biology; Herausgeber: E. Gross
und J. Meienhofer, Band 2, Academic Press, New York (1980), Seiten
3 bis 254" für die Festphasen-Synthese-Verfahrensweisen;
und „M.
Bodansky, Principles of Peptide Synthesis, Springer Verlag, Berlin
(1984)" und „E. Gross
und J. Meienhofer (Hrsg.) The Peptides: Analysis, Synthesis, Biology,
a.a.O., Band 1" für eine klassischse
Lösungs-Synthese;
sowie „Merrifield
(1964), J. Am. Chem. Assoc. 85: 2149 bis 2154)" oder durch Synthese in homogener Lösung („Houben-Weyl
(198, Methods of Organic Chemistry; Herausgeber: E. Wansch, Band
15 (I) und (II), Thieme Verlag, Stuttgart").
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Die
apoEp1.B-Peptide gemäß der Erfindung
können
auch hergestellt werden durch rekombinante DNS-Verfahrensweisen.
Zur Herstellung der Peptide gemäß der Erfindung
durch rekombinante DNS-Verfahrensweisen muss eine DNS-Sequenz hergestellt
werden, die für
das apoEp1.B-Peptid kodiert. Folglich stellt die vorliegende Erfindung
auch gereinigte und isolierte Nukleinsäure mit einer Nukleotid-Sequenz
bereit, die für
ein apoEp1.B-Peptid kodiert, das eine Aminosäure-Sequenz TQQIRLQAEIFQAR
(Seq.-ID-Nr. 1)
oder eine Aminosäure-Sequenz
AQQIRLQAEAFQAR (Seq.-ID-Nr. 2) umfasst.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch einen Expressions-Vektor bereit,
der ein DNS-Molekül umfasst, das
für ein
apoEp1.B-Peptid kodiert, das für
eine Transfektion oder Transformation einer Wirts-Zelle angepasst ist.
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Dementsprechend
können
die Nukleinsäure-Moleküle gemäß der vorliegenden
Erfin- dung in einer bekannten Weise in einen passenden Expressions-Vektor
eingearbeitet werden, der eine Expression des Proteins sicherstellt.
Mögliche
Expressions-Vektoren schließen
ein, sind jedoch nicht beschränkt
auf Cosmide, Plasmide oder modifizierte Viren (z. B. Replikations-defekte
Retro-Viren, Adeno-Viren und Adeno-assoziierte Viren). Der Vektor
sollte mit der verwendeten Wirts-Zelle kompatibel sein. Die Expressions-Vektoren
sind „geeignet
für eine
Transformation einer Wirts-Zelle",
was bedeutet, dass der Expressions-Vektor ein Nukleinsäure-Molekül gemäß der vorliegenden
Erfindung und Regulations-Sequenzen enthält, die auf der Basis der Wirts-Zellen,
die für
eine Expression verwendet werden sollen, ausgewählt sind, die operativ an das
Nukleinsäure-Molekül gebunden
sind. Es ist beabsichtigt, dass der Begriff „operativ verbunden" bedeutet, dass die
Nukleinsäure
an Regulations-Sequenzen in einer Weise gebunden ist, die eine Expression
der Nukleinsäure
erlaubt.
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Die
Erfindung zieht daher in Betracht einen rekombinanten Expressions-Vektor
gemäß der Erfindung, der
ein Nukleinsäure-Molekül gemäß der Erfindung
oder ein Fragment davon sowie die notwendigen regulatorischen Sequenzen
für die
Transkription und Translation der eingebauten Protein-Sequenz enthält.
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Geeignete
regulatorische Sequenzen können
von einer Vielzahl von Quellen abgeleitet werden, einschließlich bakterieller,
mit Pilzen in Verbindung stehender, viraler, Säuger- oder Insekten-Genen. (Siehe beispielsweise
die regulatorischen Sequenzen, die beschrieben sind in „Goeddel,
Gene Expression Technology: Methods in Enzymology 185, Academic
Press, San Diego, CA (1990)").
Die Selektion passender regulatorischer Sequenzen ist abhängig von
der gewählten
Wirts-Zelle, wie dies oben diskutiert wurde, und kann von einem
mit üblichen
Sachverstand in diesem technischen Bereich ausgestatteten Fachmann
einfach durchgeführt
werden. Beispiele solcher regulatorischer Sequenzen schließen ein:
einen Transkriptions-Promoter und -Verstärker oder eine RNS-Polymerase-Bindungs-Sequenz,
eine Ribosomen-Bindungs-Sequenz einschließlich eines Translations-Initiierungs-Signals.
Zusätzlich
können
in Abhängigkeit
von der gewählten
Wirts-Zelle und dem verwendeten Vektor andere Sequenzen wie beispielsweise
ein Replikations-Ursprung (origin of replication), zusätzliche
DNS-Restriktions-Stellen, Verstärker
und Sequenzen in den Expressions-Vektor eingearbeitet werden, die
eine Induzierbarkeit von Transkription verleihen.
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Die
rekombinanten Expressions-Vektoren gemäß der Erfindung können auch
ein auswählbares
Marker-Gen enthalten, das die Selektion von Wirts-Zellen erleichtert,
die mit einem rekombinanten Molekül gemäß der Erfindung transformiert
oder transfektiert wurden. Beispiele auswählbarer Marker-Gene sind Gene,
die für ein
Protein wie beispielsweise G418 und Hygromycin kodieren, die Widerstand
gegenüber
bestimmten Drogen bzw. Arzneistoffen, β-Galactosidase, Chloramphenicolacetyltransferase,
Leuchtkäfer-Luciferase
oder ein Immun-Globulin oder einen Teil davon wie beispielsweise
den Fc-Teil eines Immun-Globulins, vorzugsweise IgG, verleihen.
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Rekombinante
Expressions-Vektoren können
in Wirts-Zellen unter Herstellung einer transformanten Wirts-Zelle
eingeführt
werden. Der Begriff „Transformanten-Wirts-Zelle" schließt – so wird
beabsichtigt – Prokaryonten-
und Eukaryonten-Zellen ein, die mit einem rekombinanten Expressions-Vektor
gemäß der Erfindung
transformiert oder transfektiert wurden. Die Begriffe „transformiert
mit", „transfektiert
mit", „Transformation" und „Transfektion" sollen der Absicht
gemäß das Einführen einer
Nukleinsäure
(z. B. eines Vektors) in eine Zelle durch eine von vielen möglichen
Verfahrensweisen umfassen, die in diesem technischen Bereich bekannt
sind. Prokaryonten-Zellen können
transformiert werden mit Nukleinsäuren beispielsweise durch Elektroporation
oder Calciumchlorid-vermittelte Transformation. Nukleinsäure können in
Säuger-Zellen über herkömmliche
Verfahrensweisen wie beispielsweise Calciumphosphat- oder Calciumchlorid-Coprezipitation, DEAE-Dextran-vermittelte
Transfektion, Lipofectin, Elektroporation oder Mikroinjektion eingeführt werden.
Geeignete Verfahrensweisen zum Transformieren und Transfektieren
von Wirts-Zellen können
gefunden werden in der Druckschrift „ Sambrook et al.; Molecular
Cloning: A Laboratory Manual, 2. Ausgabe, Cold Spring Harbor Laboratory
Press (1989)") oder
in anderen, für
die Arbeit im Labor geeigneten Lehrbüchern.
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Geeignete
Wirts-Zellen schließen
eine große
Vielzahl von Prokaryonten- und Eukaryonten-Wirts-Zellen ein. Beispielsweise
können
die Proteine gemäß der Erfindung
exprimiert werden in Bakterien-Zellen, wie beispielsweise E. coli,
Insekten-Zellen (unter Verwendung von Baculovirus,) Hefe-Zellen
oder Säuger-Zellen. Hefe-
und Pilz-Wirts-Zellen,
die zur Durchführung
der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen ein, sind jedoch nicht
beschränkt
auf Saccharomyces cerevisae, die Arten Pichia oder Kluyveromyces
und verschiedene Spezies der Art Aspergillus. Säuger-Zellen, die für die Durchführung der
vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen neben anderen ein: COS
(z. B. ATCC Nr. CRL 1650 oder 1651), BHK (z. B. ATCC Nr. CRL 6281),
CHO (ATCC Nr. CCL 61), HeLa (z. B. ATCC Nr. CCL 2), 293 (ATCC Nr.
1573) und NS-1-Zellen. Andere
geeignete Wirts-Zellen können
gefunden werden in der Druckschrift „Goeddel, Gene Expression
Technology: Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego,
CA (1991)".
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung stellt eine Nukleotid-Sequenz bereit,
die unter Hochstringenz-Bedingungen in eine Nukleinsäure-Sequenz
hybridisiert, die für
ein apoEp1.B-Peptid gemäß der vorliegenden
Erfindung kodiert. Geeignete Stringenz-Bedingungen, die eine DNS-Hybridisierung
fördern,
sind Fachleuten in diesem technischen Bereich bekannt oder können gefunden
werden in der Druckschrift „Current
Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N. Y. (1989), Kapitel 6.3.1
bis 6.3.6.". Beispielsweise
kann angewendet werden: 6,0 × Natriumchlorid/Natriumcitrat
(SSC) bei etwa 45° C,
gefolgt von einem Waschen mit 2,0 × SSC bei 50° C. Die Stringenz
kann gewählt
werden auf der Basis von Bedingungen, die in dem Wasch-Schritt angewendet
werden. Beispielsweise kann die Salz-Konzentration in dem Wasch-Schritt
gewählt
werden von einer hohen Stringenz von 0,2 × SSC bei 50° C. Darüber hinaus
kann die Temperatur in dem Wasch-Schritt eine bei Hoch-Stringenz-Bedingungen
bei etwa 65° C
sein.
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II. Brauchbarkeit der
Peptide
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A. Therapeutische Verfahren
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Die
Erfinder haben überraschenderweise
gefunden, dass das apoEp1.B-Peptid gemäß der vorliegenden Erfindung
ein potenter Immun-Modulator ist, der auf eine Vielzahl von Immun-Zellen
wirkt. Interessanterweise ist apoEp1.B ein dualer Modulator, der
in der Lage ist, eine Immun-Antwort sowohl zu induzieren als auch
zu unterdrücken.
Wie vorher erwähnt
wurde, umfasst das apoEp1.B-Peptid die Aminosäuren 239 bis 252 des Apolipoprotein
E-Proteins (apoE) voller Länge,
einschließlich
von Fragmenten, Verlängerungen,
Analogen und Derivaten des Peptids. Die Erfinder haben gezeigt,
dass apoEp1.B, nicht jedoch apoE oder ein Peptid, das die Aminosäuren 237
bis 250 von apoE umfasst, die Aktivierung und Differenzierung von
Immunzellen induzieren kann.
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Sinngemäß stellt
die vorliegende Erfindung ein Verfahren der Immun-Modulation bereit,
das ein Verabreichen einer wirksamen Menge eines apoEp1.B-Peptids
oder einer Nukleinsäure,
die für
ein apoEp1.B-Peptid kodiert, an eine Zelle oder ein Lebewesen umfasst,
das dessen bedarf.
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Das
apoEp1.B-Peptid kann verwendet werden zum Induzieren von Immun-Toleranz.
Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder demonstriert, dass
das apoEp1.B-Peptid unreife Zellen dazu aktivieren kann, in tolerogene
dendritische Zellen zu differenzieren. Dementsprechend stellt die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Induzieren von Immun-Toleranz
bereit, das ein Verabreichen einer wirksamen Menge eines apoEp1.B-Peptids oder einer
Nukleinsäure,
die für
ein apoEp1.B-Peptid kodiert, an eine Zelle oder ein Lebewesen umfasst,
das dessen bedarf. Das Induzieren tolerogener dendritischer Zellen
kann eine große
Vielzahl therapeutischer Anwendungen haben, einschließlich in
den Bereichen Entzündungen,
Autoimmun-Krankheiten und Transplantationen. Die tolerogenen dendritischen
Zellen können
in vitro induziert und dann in einen Rezipienten übertragen
werden, der solcher Zellen bedarf. Alternativ können die tolerogenen Zellen
direkt in vivo induziert werden.
-
Die
Erfinder haben gezeigt, dass das apoEp1.B-Peptid nützlich beim
Inhibieren von Entzündungen
ist. Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung bereit ein
Verfahren zum Inhibieren von Entzündungen, das ein Verabreichen
einer wirksamen Menge eines apoEp1.B-Peptids oder einer Nukleinsäure, die
für ein apoEp1.B-Peptid
kodiert, an eine Zelle oder ein Lebewesen umfasst, das dessen bedarf.
In einer bevorzugten Ausführungsform
kann das Peptid die arterosklerotische Plaque-Bildung in vivo inhibieren.
Andere entzündliche
Erkrankungen, die unter Verwendung des apoEp1.B-Peptids oder einer
Nukleinsäure
behandelt werden können,
die für
das apoEp1.B-Peptid kodiert, schließen ein: Arthritis, entzündliche
Darm-Erkrankung (inflammatory bowel disease; IBD), Sjogren's Syndrom, Atherosklerose,
Restenose, Transplantat Abstoßung,
Transplantat-Vaskulopathie, Asthma, akutes Atemnot-Syndrom (acute
respiratory distress syndrome), Allergien, Psoriasis, Multiple Sklerose,
systemischer Lupus, akute Glomerulonephritis, Rückenmark-Trauma und andere.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
kann das apoEp1.B-Peptid verwendet werden zur Vorbeugung einer Autoimmun-Reaktion
oder -Krankheit. Die vorliegenden Erfinder haben demonstriert, dass
das apoEp1.B-Peptid NOD-Mäuse
davor schützen
kann, Diabetes zu entwickeln. Dementsprechend stellt die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Behandlung oder Vorbeugung einer Autoimmun-Erkrankung
bereit, das ein Verabreichen einer wirksamen Menge eines apoEp1.B-Peptids
oder einer Nukleinsäure,
die für
ein apoEp1.B-Peptid kodiert, an ein Lebewesen umfasst, das dessen
bedarf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Autoimmun-Krankheit
Diabetes. Andere Autoimmun-Krankheiten, die unter Verwendung des apoEp1.B-Peptids
oder einer Nukleinsäure
behandelt werden können,
die für
das apoEp1.B-Peptid kodiert, schließen ein: Multiple Sklerose,
EAE, das das Maus-Modell von Multiple Sklerose ist, Rheumatoide
Arthritis, Sjogren's
Syndrom, Lupus (SLE), Autoimmun-Schilddrüsen-Erkrankung und andere.
-
In
einem weiteren Aspekt kann das apoEp1.B-Peptid verwendet werden
zum Induzieren einer Immun-Antwort durch Aktivieren von Immun-Zellen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung bereit ein Verfahren
zum Induzieren einer Immun-Antwort, das ein Verabreichen einer wirksamen
Menge eines apoEp1.B-Peptids oder einer Nukleinsäure, die für ein apoEp1.B-Peptid kodiert,
an ein Lebewesen umfasst, das dessen bedarf. In einer Ausführungsform
induziert das Peptid in Kombination mit anderen Zytokinen wie beispielsweise
IL-4, GM-CSF, TNF-α und
dem Flt3-Liganden unreife dendritische Zellen zum Differenzieren
in reife, immunogene dendritische Zellen. Reife dendritische Zellen
können
in einer großen
Vielzahl von Anwendungen einschließlich einer Tumor-Immunotherapie
verwendet werden.
-
In
einem weiteren Aspekt kann das apoEp1.B-Peptid verwendet werden
zur Behandlung von Tumoren mit Immun-Ursprung durch Induzierung
ihrer Differenzierung. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder demonstriert,
dass das apoEp1.B-Peptid die Differenzierung und Aktivierung von
monozytischen, monoblastischen Leukämie- und – Lymphom-Tumor-Zellen induzieren
kann. Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung bereit ein Verfahren zum Behandeln eines
Tumors, das ein Verabreichen einer wirksa men Menge eines apoEp1.B-Peptids
oder einer Nukleinsäure,
die für
ein apoEp1.B-Peptid
kodiert, an ein Lebewesen umfasst, das dessen bedarf.
-
Das
apoEp1.B-Peptid oder die Nukleinsäure, die für das apoEp1.B-Peptid kodiert
kann auch verwendet werden zum Behandeln oder Vorbeugen anderer
Krankheiten oder Zustände,
die eine Immun-Aktivierung erfordern (einschließlich infektiöser Krankheiten
wie beispielsweise viraler Infektionen) und eine Immun-Toleranz
erfordern (einschließlich
Gewebe- oder Organ-Transplantation, Allergien und die oben genannten
entzündlichen
und Autoimmun-Erkrankungen).
-
Eine
Verabreichung einer „wirksamen
Menge" des apoEp1.B-Peptids
oder einer Nukleinsäure
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist definiert als eine Menge, die bei Dosierungen und
für Zeiträume, die
notwendig sind, um das gewünschte
Ergebnis zu erzielen, wirksam ist. Die wirksame Menge einer Verbindung
gemäß der Erfindung
kann entsprechend Faktoren wie beispielsweise dem Krankheitszustand,
dem Alter, dem Geschlecht und dem Gewicht des Lebewesens schwanken.
Dosierungs-Zeitpläne
können
eingestellt werden, um die optimale therapeutische Antwort zu liefern.
Beispielsweise können
mehrere geteilte Dosen täglich
verabreicht werden, oder die Dosis kann proportional reduziert werden,
wie durch die Erfordernisse der therapeutischen Situation angezeigt
wird. Der Begriff „Lebewesen", wie er in der vorliegenden
Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, schließt alle
Mitglieder der Tierwelt einschließlich Menschen ein.
-
In
allen oben beschriebenen therapeutischen Verfahrensweisen kann das
apoEp1.B-Peptid
in vivo oder ex vivo verabreicht werden. Bei ex vivo-Anwendungen
kann das apoEp1.B-Peptid an Zellen verabreicht werden, die von dem
Patienten entfernt wurden, und zwar in einer in vitro-Kultur. Nach
Inkubieren der Zellen mit dem Peptid für eine Zeitdauer, die für die gewünschte Wirkung
ausreichend ist, können
die Zellen wieder in den Körper
des Patienten eingeführt
werden. In einem Beispiel können
Monozyten von einem Patienten entfernt und mit apoEp1.B kultiviert
werden, um zu ermöglichen,
dass sie reifen. Darüber
hinaus können
Tumor-Antigene und Auto-Antigene zugesetzt wer den, wenn man Krebs-
oder Autoimmun-Erkrankungen behandelt. Die Antigen exprimierenden
reifen Monozyten können
wieder in den Patienten zurück überführt werden und
induzieren eine Immun-Antwort gegen den Tumor oder ein Auto-Antigen.
-
B. Pharmazeutische Zusammensetzungen
-
Die
vorliegende Erfindung schließt
pharmazeutische Zusammensetzungen ein, die das apoEp1.B-Peptid oder
eine Nukleinsäure
oder Substanzen enthalten, die die Wirkungen von apoEp1.B modulieren,
zur Verwendung in den beschriebenen Verfahren zum Modulieren der
Immun-Antwort.
-
Solche
pharmazeutischen Zusammensetzungen können Zusammensetzungen für eine intralesionale, intravenöse, topische,
rektale, parenterale, lokale, Inhalations- oder subkutane, intradermale,
intramuskuläre, intrathekale,
transperitoneale, orale und intrazerebrale Verwendung sein. Die
Zusammensetzung kann in flüssiger,
fester oder halbfester Form vorliegen, beispielsweise in Form von
Pillen, Tabletten, Cremes, Gelatine-Kapseln, Kapseln, Zäpfchen, Weichgelatine-Kapseln,
Gels, Membranen, Röhrchen,
Lösungen
oder Suspensionen. Das apoEp1.B-Peptid wird vorzugsweise in einer
Kochsalz-Lösung
entweder intravenös,
intraperitoneal oder subkutan injiziert. Mehrere Arten der Verabreichung
sind zugänglich,
wenn man eine Zusammensetzung verwendet, die ein Nukleinsaüre-Molekül enthält, das
für ein
apoEp1.B-Protein kodiert. Rekombinante Moleküle, die eine Nukleinsaüre-Sequenz
umfassen, die für
ein apoEp1.B-Protein oder ein Fragment davon kodiert, können direkt
in Zellen oder Gewebe in vivo eingeführt werden unter Anwendung
von Zufuhr-Vehikeln, wie beispielsweise Retro-Virus-Vektoren, Adeno-Virus-Vektoren
und DNS-Virus-Vektoren. Sie können
auch in Zellen in vivo oder in vitro unter Anwendung physikalischer
Verfahrensweisen eingeführt
werden wie Mikroinjektion und Elektroporation, oder durch chemische
Verfahrensweisen wie beispielsweise Coprezipitation oder Einarbeitung
von DNS in Liposome. Rekombinante Moleküle können auch zugeführt werden
in Form eines Aerosols oder durch eine Spülung. Die Nukleinsäue-Moleküle gemäß der Erfindung
können
auch extrazellulär
angewendet werden, beispielsweise durch direkte Injektion in Zellen.
-
Die
pharmazeutischen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung können vorgesehen
werden für eine
Verabreichung an Menschen oder Tiere. Zu verabreichende Dosierungen
hängen
von individuellen Bedürfnissen,
von der gewünschten
Wirkung oder von dem gewählten
Verabreichungs-Weg ab.
-
Die
pharmazeutischen Zusammensetzungen können durch per se bekannte
Verfahrensweisen zur Herstellung pharmazeutisch annehmbarer Zusammensetzungen
hergestellt werden, die an Patienten verabreicht werden können, und
zwar derart, dass eine wirksame Menge der aktiven Substanz in einer
Mischung mit einem pharmazeutisch annehmbaren Vehikel bzw. Träger kombiniert
wird. Geeignete Vehikel bzw. Träger sind
beispielsweise beschrieben in der Druckschrift „Remington's Pharmaceutical Sciences; Remington's Pharmaceutical
Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pa., USA (1985)".
-
Auf
dieser Basis schließen
die pharmazeutischen Zusammensetzungen ein (auch wenn sie nicht
exklusiv daraus bestehen) die aktive Verbindung oder Substanz in
Assoziation mit einem oder mehreren pharmazeutisch annehmbaren Vehikeln
bzw. Trägern
oder Verdünnungsmitteln
und sind enthalten in gepufferten Lösungen mit einem geeigneten
pH-Wert und sind iso-osmotisch mit den physiologischen Fluids. Die
pharmazeutischen Zusammensetzungen können zusätzlich andere Mittel zur Erhöhung der
Wirksamkeit des apoEp1.B-Peptids oder einer Nukleinsäure enthalten.
-
C. Das Peptid imitierende
Substanzen (Peptide-Mimetics)
-
Die
vorliegende Erfindung schließt
auch das Peptid imitierende Substanzen (Peptide-Mimetics) der apoEp1.B-Peptide gemäß der Erfindung
ein.
-
Beispielsweise
wird ein Peptid, das von einer Bindungs-Domain von apoEp1.B abgeleitet
ist, direkt oder indirekt mit einem assoziierten Molekül in einer
solchen Weise in Wechselwirkung, dass es die native Bindungs-Domain
imitiert. Solche Peptide können kompetitive
Inhibitoren, Verstärker,
das Peptid imitierende Substanzen (Peptide Mimetics) und dergleichen
einschließen.
Alle diese Peptide sowie Moleküle,
die im wesentlichen homolog, komplementär oder in anderer Weise funktionell
oder strukturell äquivalent
mit diesen Peptiden sind, können
für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
-
„Das Peptid
imitierende Substanzen (Peptide Mimetics)" sind Strukturen, die als Substitute
für Peptide in
Wechselwirkungen zwischen Molekülen
dienen (siehe: „Morgan
et al. (1989), Ann. Reports Med. Chem. 24: 243 bis 252" für eine Übersicht).
Das Peptid imitierende Substanzen (Peptide Mimetics) schließen synthetische Strukturen
ein, die Aminosaüren
und/oder Peptid-Bindungen enthalten können oder nicht enthalten können, jedoch
die strukturellen und funktionellen Merkmale eines Peptids erhalten,
sowie Verstärker
oder Inhibitoren gemäß der Erfindung.
Peptide Mimetics schließen
auch Peptoide, Oligopeptoide („Simon
et al. (1972), Proc. Natl. Acad, Sci. USA 89: 9367") und Peptid-Bibliotheken
ein, die Peptide einer vorgesehenen Länge enthalten, die alle möglichen
Sequenzen von Aminosäuren
wiedergeben, die einem Peptid gemäß der vorliegenden Erfindung
entsprechen.
-
Peptide
Mimetics können
entworfen werden auf der Basis von Information, die durch systematisches Ersetzen
von L-Aminosaüren
durch D-Aminosaüren,
durch Ersetzen von Seitenketten durch Gruppen mit unterschiedlichen
elektronischen Eigenschaften und durch systematisches Ersetzen von
Peptid-Bindungen durch Amid-Bindungs-Ersatz erhalten werden. Lokale
Konformations-Zwänge
können
auch eingeführt
werden, um Konformations-Erfordernisse für die Aktivität eines
als Kandidat vorgesehene Peptide Mimetics zu bestimmen. Die Mimetics
können
isosterische Amid-Bindungen oder D-Aminosaüren zum Stabilisieren oder
Fördern
von Umkehr-Strang-Konformationen und zur Unterstützung zum Stabilisieren des
Moleküls
einschließen. Zyklische
Aminosäure-Analoge können verwendet
werden, um Aminosaüre-Reste
auf spezielle Konformations-Zustände
einzuschränken.
Die Mimetics können
auch Mimetics von Inhibitor-Peptid-Sekundärstrukturen einschließen. Diese
Strukturen können
die dreidimensionale Orientierung von Aminosäure-Resten in die bekannten
Sekundär-Konformationen
von Proteinen modelieren. Peptoide können auch verwendet werden,
die Oligomere von N-substituierten
Aminosäuren
sind, und sie können
als Motive für
die Erzeugung chemisch diversifizierter Bibliotheken neuer Moleküle verwendet
werden.
-
Peptide
gemäß der Erfindung
können
auch verwendet werden zum Identifizieren von Leitverbindungen zur
Arzneimittel-Entwicklung. Die Struktur der in der vorliegenden Beschreibung
beschriebenen Peptide kann in einfacher Weise bestimmt werden durch
eine Anzahl von Verfahrensweisen wie beispielsweise NMR und Röntgenstrahl-Kristallographie.
Ein Vergleich der Strukturen von Peptiden, die hinsichtlich ihrer
Sequenz ähnlich
sind, sich jedoch hinsichtlich ihrer biologischen Aktivitäten unterscheiden,
die sie in Ziel-Molekülen
auslösen,
kann Informationen über
die Struktur-Aktivitäts-Beziehung
des Ziel-Moleküls
liefern. Informationen, die durch die Untersuchung von Struktur-Aktivitäts-Beziehungen
erhalten werden, können
verwendet werden, um entweder modifizierte Peptide oder andere kleine
Moleküle
oder Leit-Verbindungen
zu entwerfen, die hinsichtlich vorausgesagter Eigenschaften getestet
werden können,
wie sie mit dem Ziel-Molekül
in Bezug stehen. Die Aktivität
der Leit-Verbindungen
kann unter Verwendung von Assays bewertet werden, die ähnlich denjenigen sind,
die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind. Informationen über Struktur-Aktivitäts-Beziehungen
können
auch erhalten werden aus Co-Kristallisations-Untersuchungen. In diesen Untersuchungen
wird ein Peptid mit einer gewünschten
Aktivität
zusammen mit einem Ziel-Molekül
kristallisiert, und die Röntgenstrahl-Struktur
des Komplexes wird bestimmt. Die Struktur kann dann mit der Struktur
des Ziel-Moleküls in seinem
nativen Zustand verglichen werden, und Informationen aus einem derartigen
Vergleich können
verwendet werden, um Verbindungen zu entwerfen, von denen erwartet
wird, dass sie die gewünschten
Aktivitäten
besitzen.
-
Die
folgenden nicht-beschränkenden
Beispiele sind veranschaulichend für die vorliegende Erfindung:
-
Beispiele
-
Beispiel 1
-
apoEp1.B induziert dendritische
Zellen und eine Differenzierung von Tumor-Zellen
-
Materialien und Verfahrensweisen
-
Reagenzien
-
Phorbol
12-myristat-l3-acetat (PMA) (Firma Calbiochem, La Jolla CA) wurde
in Ethanol gelöst
und bei –80° C gelagert.
-
Mäuse
-
C57BL/6J
(B6)-(H2b)-, apoE-knockout-(H2b)- und BALB/c (H2d)-Mäuse im Alter
zwischen 8 und 18 Wochen wie sie in dieser Untersuchung verwendet
wurden, wurden von der Firma Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME
gekauft. Die Mäuse
wurden mit einem regulären
Mäuse-Futter
(#5012) gefüttert,
das einen niedrigen Fettgehalt aufwies (4,5 % (Gewicht/Gewicht))
und einen niedrigen Cholesterin-Gehalt aufwies (0,022 % (Gewicht/Gewicht))
(Firma Ralston, Purina, St. Louis, MO.).
-
Zellen und
Kulturmedium
-
Transformierte
Mause-Monozyten-PU5-1.8- und -J77A1.4-Zell-Linien, menschliche monoblasten
Leukämie-THP-1-
und -U-937-Zellen und Mause-B-Zellen-Lymphom-A20-Zellen wurden in einem RPMI 1640-Medium
kultiviert (Firma Gibco Laboratories, Grand Island, NY das 5 × 105 M 2ME, 10 mM HEPES, 2 mM Glutamin, 5,0
IU/ml Penicillin Streptomycin (Gibco) und 10 % durch Hitze inaktiviertes
fetales Kälberserum
(Fetal Bovine Serum; FBS) (Firma Hyclone Laboratories Inc., Logan,
UT) (cRPMI) enthielt.
-
Peptid-Synthese
und Reinigung und Proteine
-
Peptide
wurden auf einem Beckman 990C Peptid-Synthesizer synthetisiert,
wie dies früher
beschrieben worden war (MacNeil et al., 1993). Die Peptide wurden
dann durch HPLC auf einer Umkehr-Phasen-C18-Säule mit einem Wasser-Acetonitril-Gradienten
gereinigt. Die Peptide wurden in einer Konzentration von 2 mg/ml
in destillierten H2O gelöst und durch ein 0,22 μm Filter
filtersterilisiert und weiter entweder in cRPMI 1640 zur Verwendung
in Proliferations-Assays gelöst
oder in CFA oder IFA für
eine Immunisierung von Mäusen
emulgiert. Human-Plasma-VLDL-gereinigtes apoE (Firma Calbiochem)
wurde als natives apoE verwendet.
-
Herstellung
einer Ein-Zellen-Suspension
-
Mäuse wurden
in einer CO2-Kammer euthanisiert, und entweder
die Milz oder Lymphknoten wurden aseptisch entfernt und in eiskalte
PBS (Phosphat gepufferte Kochsalz-Lösung)
eingetaucht. Zellen wurden separiert durch Zerteilen der Gewebe
durch ein feinmaschiges Sieb. Die Zellen wurden dann durch Zentrifugieren bei
1.500 Upm für
die Zeit von 5 min pelletiert, und der Überstand wurde verworfen. Erythrozyten
in Milz-Zubereitungen
wurden unter Verwendung von ACK-Lyse-Puffer (0,15 M NH4Cl;
1,0 mM KHCO3; 0,1 mM Na2EDTA,
pH 7,3) für
2 min bei Raumtemperatur lysiert und dann in PBS erneut suspendiert
und zwei weitere Male pelletiert, um die Zellen zu waschen.
-
T-Zellen-Proliferations-Assay
-
BALB/c-Mäusen wurde
unter leichter Anästhesie
50 μl-Volumenmengen
injiziert, die 0, 1, 10 oder 100 μg/ml
apoE-Peptid enthielten, das in IFA oder CFA emulgiert war, und zwar
in die Hinterpfote. Nach 10 Tagen des Entwässerns wurden die (Kniekehlen-)
Lymphknoten entfernt, und die T-Zellen wurden gereinigt durch Durchleiten
durch Nylonwolle. 5 × 105 gereinigte T-Zellen und 2 × 105 Gamma-bestrahlte (60Co,
2.500 rad) (Atomic Energy, Canada) autologe Milz-APCs wurden mit
0, 1, 10 oder 100 μg/ml apoE-Peptid
in 96 Loch-Flachboden-Mikrotiter-Platten bei 5 % CO2 und
37° C drei
Tage lang inkubiert. PPD (20 μg/ml)
diente als positive Kontrolle in den Fällen, in denen CFA verwendet
wurde. Entweder APCs oder T-Zellen allein, inkubiert mit einem der
beiden stimulierenden Peptide dienten als Negativ-Kontrolle. 50 μl [3H]-TdR (0,5 μCi/Vertiefung) wurden für einen
Zeitraum von weiteren 18 h zugesetzt, und danach wurden die Zellen
gewonnen (Firma Tomtec, Orange, CONN). Der Einbau von [3H]-TdR wurde gemessen
auf einem Mikrobeta Liquid Scintillation Counter (Firma Wallac,
Turku, Finnland).
-
Proliferations-Assays
-
Ungeprimte
Milz-Zellen oder Peritoneal-Exudat-Zellen (PECs) wurden mit 0, 1,
10 oder 100 μg/ml apoEp1.B
oder einer negativen Kontrolle in 96 Vertiefungen aufweisenden Flachboden-Mikrotiter-Platten
bei 5 % CO2 und 37° C 2 Tage lang inkubiert. 50 μl [3H]-TdR (0,5 μCi/Vertiefung) wurden für weitere
18 h zugesetzt, und die Zellen wurden dann gewonnen (Firma Tomtec,
Orange, CONN). Die [3H]-TdR-Einbindung wurde
auf einem Mikrobeta Liquid Scintillation Counter (Firma Wallac,
Turku, Finnland) gemessen. PU5-1.8-, J77A1.4-, A20- und U-937-Zell-Linien
wurden in ähnlicher
Weise behandelt, wurden jedoch mit Peptid 12 h vor einer Zugabe
von [3H]-TdR für einen weiteren Zeitraum von
18 h inkubiert. Die Ergebnisse von den U-937-Zell-Linien sind in 15 gezeigt.
Zell-Überstände wurden
von den meisten Zell-Kulturen vor einer Radioisotyp-Zugabe gewonnen
und auf ihren Zytokin-Gehalt getestet.
-
Gemischte
Leukozyten-Reaktions-Assays
-
Ein
Primär-Allogen-MLR
wurde mit NOD-Splenozyten als Stimulatoren und durch Nylon-Wolle
angereicherten naiven T-Zellen von BALB/c-Mäusen als Respondern angesetzt.
Die Stimulator-Zellen wurden 3 Tage lang mit verschiedenen Kombinationen
von apoEp1.B, GM-CSF und PU5-1.8-Überstand, der TNF enthielt,
vor-inkubiert. Die Stimulator-Zellen wurden dann mit Mitomycin C
behandelt (50 μg/ml,
20 min bei 37° C; Firma
Sigma) und wurden mit 4 × 104 Responder 3 Tage lang gemeinsam kultiviert.
-
Danach
wurden die Zellen mit 50 μl
[3H]-TdR (0,5 μCi/Vertiefung) 24 h lang gepulst.
Die Zellen wurden gewonnen (Tomtec) und der Einbau von [3H]-TdR wurde auf einem Microbeta Liquid
Scintillation Counter (Firma Wallac) gemessen. Jeder Balken steht
für den
mittleren cpm-Wert aus drei Kulturen.
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Zytokin-Analyse
-
Kultur-Überstände wurden
auf die Konzentration von IL-2, IL-4 und IFNγ unter
Verwendung von Sandwick-ELISA-Assays getestet. Man folgte den Vorschriften
des Herstellers (Firma Pharmingen). 96 Vertiefungen aufweisende
Mikrotiter-ELISA-Platten wurden überzogen
mit 50 μl,
1 μg/ml α-IL-2, α-IL-4 oder α-IFNγ-mAB
in Überzugs-Puffer (0,1 M NaHCO3, pH-Wert 8,2), und zwar über Nacht
bei 4° C.
Die Platten wurden zweimal mit PBS-T gewaschen (PBS, Tween-20 (Firma
Sigma, St. Louis, MO)), und die Platten wurden 2 h lang bei Raumtemperatur
mit 100 μl
Blockierpuffer blockiert (PBS, 5 % BSA). Die Platten wurden zweimal
gewaschen, und 50 μl
umfassende Proben wurden dreifach für eine Inkubation über Nacht
bei 4° C
zugesetzt. Die Platten wurden dann 5 Mal gewaschen und wurden im
Anschluss an eine zweistündige,
bei Raumtemperatur stattfindende Inkubations-Periode mit 50 μl, 1 mg/ml
biotinylierten α-IL-2, α-IL-4 oder α-IFNγ-mAB
(Firma Pharmingen) 8 Mal gewaschen. 50 μl, 1 μg/ml Streptavidin-alkalische
Phosphatase (Firma Pharmingen) wurde dann für 1 h bei Raumtemperatur zugesetzt.
Im Anschluss an 8 Waschungen wurden 50 μl p-Nitrophenylphosphat-Substrat (pNPP (Firma
Sigma)) zugesetzt, und die Absorbtion bei O.D. 405 nm wurde unter
Verwendung eines Mikroplatten-Ablesers (Firma Biorad, Hercules,
CA) bestimmt, nachdem sich Farbe entwickelt hatte.
-
Immunofluoreszenz
und Fließ-Zytometrie
-
1 × 106 Zellen wurden mit eiskalter PBS gewaschen
und in 25 μl
PBS resuspendiert und mit 10 μl
normalem Mause-Serum und Fluorochrom-konjugiertem Anti-Maus-CD11a-,
CD11b-, CD14-, MHC-Klasse II-, CD95-, CD62L-, CD62E-, B7-1-, B7-2-
und ICAM-1-Monoklonal-Antikörpern (mAb's) (Firma Pharmingen,
Mississauga, Kanada) 45 min lang auf Eis inkubiert. Dendritsche
Zell-Marker DEC-205, 33D1, CD11c (N418) unkonjugierte Antikörper wurden
in ähnlicher
Weise behandelt, jedoch wurden im Anschluss an eine primäre Antikörper-Inkubation
die Zellen dreimal gewaschen, und ein Sekundär-Ziegen-Anti-Ratten- (für 33D1-
und DEC-205 Ab's)
und Ziegen-Anti-Hamster-(für CD11c
Ab)-Fluorochrom-konjugierter Antikörper wurde dann für 45 min
auf Eis zugegeben. Die Zellen wurden dann dreimal gewaschen. Alle
Proben wurden in 300 μl
PBS resuspendiert, und die Fluoreszenz der gefärbten Rattenzellen wurde analysiert
auf einem FACScan-Fließ-Zytometer
(Firma Becton Dickinson, Mountain View, CA), und die gesammelten
Daten wurden unter Verwendung der Lysis II-Software der Firma Becton-Dickinson
analysiert.
-
Zell-Zyklus-Analyse
-
1 × 106 Zellen wurden gewaschen und erneut in hypotonischer
Propidiumiodid-(PI-) Färbelösung suspendiert
(0,1 % [w/v] Natriumcitrat; 0,1 % [v/v] Triton X-100; 0,05 μg/ml Propidiumiodid),
und man ließ sie
zum Färben
in der Dunkelheit über
Nacht bei 4° C
stehen. Die Zellen wurden auf einen FACScan-Fließ-Zytometer analysiert, und
die Prozentmenge an Zellen in jeder Phase des Zell-Zyklus wurde
quantitativ unter Verwendung der ModFit-Software (Firma Becton Dickinson)
erfasst. Aggregate wurden von der Analyse durch die Verwendung des
Doublett-Diskriminierungs-Moduls und anschließendes Ausblenden auf dem linearen
roten (FL2) Fluoreszenz-Bereich und unter Verwendung von Breiten-Parametern
ausgeschlossen.
-
Intraperitoneale
Injektion
-
BALB/c-Mäusen wurden
i. p. 300 μg
apoE-Peptid injiziert, und 48 Stunden später wurden PECs post-mortem
gewonnen durch peritoneale Spülung
unter Verwendung von eiskalter Kochsalz-Lösung.
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Adoptive Transfer-Untersuchungen
-
An
RBC-verarmte diabetogene Splenozyten von 17 bis 20 Wochen alten
weiblichen NOD-Mäusen wurden
in Kochsalzlösung
resuspendiert. 8 bis 10 Wochen alten NOD. SCID-Mäusen wurden 0,2 μl Kochsalzlösung i.
p. injiziert, die 107 diabetogene Splenozyten
enthielt. Dieselben Mäuse
wurden dann über
die Pfote immunisiert, und zwar entweder mit 200 μg/ml apoEp1.B
oder mit 200 μg/ml
apoEp2. Die Urin-Glucose-Werte wurden
zweiwöchentlich
unter Verwendung von enzymatischen Glycose-Test-Streifen überwacht (Firma Eli Lilly,
Toronto, Ont.). Sobald Urin positiv getestet wurde, wurden die Blut-Glucose-Werte
(BGL) untersucht unter Verwendung eines Glucometers der Firma Encore
(Miles/Bayer). Mäuse,
die einen BGL-Wert > 11,1
mMol/L (200 mg/dl) für
2 aufeinander folgende Wochen zeigten, wurden als an Diabetes erkrankt
angesehen.
-
Ergebgnisse
-
ApoEp1.B-Peptid induziert
eine Dendrit-ähnliche
Zell-Morphologie
-
Ungeprimte
Splenozyten, angereicherte Milz-Monozyten und monozytische PU5-1.8- und J77A4.1-Zell-Linien
von BALB/c-Mäusen
wurden inkubiert mit 0, 1, 10 oder 100 μg/ml apoEp1.B (239 bis 252)- oder
negativen Kontroll-apoEp1.D-(236 bis 249)-Peptid, um die Aktivität abzuschätzen. Nach
nur 2 h begannen apoEp1.B-inkubierte Zellen, nicht jedoch apoEp1.D-inkubierte
Zellen, sich von Kunststoff-Platten zu lösen und aggregierten in Suspension
optimal bei 100 μg/ml.
Nach 24 h erschienen diese Zellen morphologisch weniger gerundet,
mehr kornförmig.
Photographien wurden nach 24 h aufgenommen, und die Ergebnisse sind
in 1 gezeigt (Vergrößerung: 400 X). Nach 48 h zeigten
sie dendrit-ähnliche
Prozesse. Eine FACS-Analyse bestätigte
eine Erhöhung
der Zell-Größe und -Granularität (2).
-
ApoEp1.B-Peptid induziert
DC-ähnliche
Marker-Expression
-
Morphologisch
erschienen apoEp1.B-behandelte Zellen DC-artig. Dies wurde durch
FACS-Analyse bestätigt.
Ungeprimte BALB/c-Splenozyten und PU5-1.8-Zellen wurden 24 h lang
mit 100 μg/ml
apoEp1.B oder dem Kontroll-Peptid apoEp1.-D inkubiert und dann für eine FACS-Analyse
gefärbt.
Eine Oberflächen-Expression
von CD14, CD11a, CD11b, CD11c, B7-1, B7-2, DEC-205, 33D1, MHC-Klasse
II, fas, CD40, CD62L (L-Selectin) und CD43 (Leukosialin) war über den
Hintergrund hinaus erhöht
bei apoEp1.B-inkubierten PU5-1.8-Zellen, und zwar nach 24 h Inkubation
(3 und 4). Bei Wiederholung der Experimente
wurde gefunden, dass die Expression von Mac-3 und CD54 (ICAM-1)
relativ schwankend ist.
-
Um
abzuschätzen,
ob durch apoEp1.B-induzierte Phenotyp Änderungen Dosis-abhängig sind,
wurden 105 PU5-1.8-Zellen 20 h lang mit
0 (nur Medium) 1, 10 oder 100 μg/ml
apoEp1.B- in 24 Vertiefungen aufweisenden Platten inkubiert und
wurden dann für
eine FACS-Analyse gefärbt.
10.000 Ereignisse wurden gewonnen. B7-1-Marker wird gezeigt. Die
Ergebnisse, wie sie in 5 gezeigt sind, veranschaulichen,
dass – wie gefunden
wurde – 100 μg/ml apoEp1.B
optimal ist, jedoch führte
1 μg/ml
zu leichten Phenotyp-Änderungen.
-
Eine
Oberflächen-Expression
von B7-1, B7-2, MHC-Klasse II, CD28, CD11a, CD11c und 33D1 waren über den
Hintergrund-Wert hinaus bei apoEp1.B-inkubierten Splenozyten nach
24 h Inkubation erhöht
(siehe 4). Es gab auch eine Erhöhung bei CD40 und eine Senkung
bei L-Selectin (Daten nicht gezeigt) bei mit apoEp1-behandelten
Splenozyten. Es gab keine Änderungen
bei der Expression von CD16/32 zu irgendeiner Zeit.
-
ApoEp1.B-Peptid-induzierte
Differenzierung und Aktivierung ist nicht Stamm- oder Spezies-spezifisch
-
Ungeprimte
B6- und NOD-Splenozyten wurden inkubiert mit 100 μg/ml apoEp1.B
oder apoEp1.D, um zu bestimmen, ob apoEp1.B Stamm-spezifisch ist.
Nach 48 h in Kultur wurden die Zellen für eine FACS-Analyse gefärbt. B6-
und NOD-Splenozyten antworteten auf apoEp1.B mit einer ähnlichen
Marker-Expressions-Erhöhung
im Vergleich zu derjenigen von BALB/c-Splenozyten (Daten nicht gezeigt).
Naive Milz-Zellen von apoE-defizienten (apoE-K.O.-) Mäusen wurden
auch getestet, um zu bestimmen, ob eine in-vivo-Produktion von apoE
irgendeinen Einfluss auf diesen Effekt hat. apoE-K.O-Splenozyten antworteten auch mit
einer ähnlichen
Marker-Expressions-Erhöhung
im Vergleich zu derjenigen von BALB/c-Splenozyten (Daten nicht gezeigt).
Da menschliches apoEp1.B-(HapoEp1.B) (239 bis 252) Peptid einen
hohen Grad von Homologie zu von Mäusen stammendem apoEp1.B-Peptid
aufweist (239T zu 239A
und 248I zu 248A),
wurde die Spezies-Kreuz-Reaktivität getestet. Die humane monozyten
Zell-Linie U-937
antwortete innerhalb 24 h auf 100 μg/ml apoEp1.B mit ähnlichen,
jedoch weniger tiefgreifenden morphologischen und phenotypischen Änderungen
im Vergleich zu denjenigen von PU5-1.8-Zellen (15).
Um zu bestimmen, ob das HapoEp1.B einen ähnlichen Einfluss auf Mäuse-Zellen
hat, wurden 105 PU5-1.8-Zellen mit 100 μg/ml HapoEp1.B
oder Mause-apoEp1.B 24 h lang inkubiert. Die Zellen wurden dann
für eine
FACS-Analyse gefärbt.
HapoEp1.B induzierte ein Zell-Clustern und eine Erhöhung bei ähnlichen
Markern wie denjenigen von Mäuse-apoEp1.B,
jedoch zu einem geringeren Grad (die B7-1-Marker-Expression ist
in 6 gezeigt).
-
ApoEp1.B induziert DC-artige
Zellen, wenn es intraperitoneal injiziert wird
-
Um
zu beurteilen, ob apoEp1.B DC-artige Zellen in vivo induzieren kann,
wurde BALB/c-Mäusen
i. p. 300 μg/ml
apoEp1.B oder apoEp1.D injiziert. Nach 48 h wurden die PECs für eine FACS-Analyse
gefärbt. apoEp1.B
induzierte eine Erhöhung
der Zellgröße und -Granularität (8A)
und eine Erhöhung
der Oberflächen-Expression
von DEC-205, 33D1, CD11c, B7-1 und B7-2 (8B). Unmarkierte
Peaks entsprechen apoEp1.D. Die mittlere Fluoreszenz-Intensität ist in
Klammern gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, dass apoEp1.B eine Differenzierung
und Aktivierung von PECs in vivo induziert, ähnlich zu dem in vitro-System.
-
Um
die funktionelle Aktivierung von apoEp1.B-behandelten Zellen abzuschätzen, wurden
ungeprimte BALB/c-Splenozyten inkubiert mit oder ohne apoEp1.B (100 μg/ml) in
vitro für
24 h. Die Zellen (gewaschen und ungewaschen) wurden 12 h lang mit
ConA stimuliert, und 3H wurde dann für weitere
12 h zugesetzt. Die Zellen wurden dann gewonnen, und die Radioaktivität-Aufnahme
wurde mittels eines Counters ermittelt. Die Ergebnisse sind angegeben
als Mittelwert von Dreifach-Experiment-Vertiefungen (cpm+/–SEM). Wie
in 9 gezeigt ist, antworten mit apoEp1.B behandelte
Zellen auf das Mitogen um das 3-Fache stärker als unbehandelte Zellen.
-
Nach einer apoEp1.B-Immunisierung-produzierte
Zytokine
-
apoEp1.B-
oder apoEp1.D-immunisierte NOD-Lymphknoten-Zellen wurden 48 h lang
in Abwesenheit eines Challenge-Antigens oder eines exogenen Zytokins
kultiviert. Die Zell-Überstände wurden
gewonnen und auf ihren Zytokin-Gehalt getestet, um zu beurteilen,
ob apoEp1.B eine Th1- oder Th2-Response induzierte. apoEp1.B-geprimte
Zellen schieden höhere
Werte an IL-4 und niedrigere Werte an IL-2 ab als mit apoEp1.D geprimte
Zellen (11). Es gab keine Änderung
bei IFNγ.
-
T-Zell-Allostimulations-Aktivität von mit
apoEp1.B-induzierten DC
-
Um
das T-Zell-Allostimulator- oder -Inhibitor-Vermögen dieser DCs zu messen, wurden
4 × 104 angereicherte BALB/c-naiv-T-Zellen co-kultiviert
mit 40, 400, 4.000 und 40.000 Mitomycin C behandelten NOD-Splenozyten,
die inkubiert worden waren mit verschiedenen Stimulantien für die Zeit
von 3 Tagen. Die T-Zell-Proliferation wurde gemessen im Anschluss
an 3 Tage einer gemeinsamen Kultivierung durch [3H]-TdR-Einbau. Die Ergebnisse
sind in 12 gezeigt. Die Balken geben
den Mittelwert von Dreifach-Experimenten in den Vertiefungen wieder
(cpm+/–S.D.).
Die Bezeichnungen „*" und „**" stehen für p < 0,05 bzw. p < 0,001 in Zwei-Weg-ANOVA's, im Vergleich zu
Kontrollen mit Medium allein (Null-Wert). Eine apoEp1.B-behandelte
APC-Allostimulation
war ähnlich
derjenigen von unbehandelten APCs bei einer Konzentration von 4 × 104 APCs pro Vertiefung, jedoch gab es einen
geringfügig
höheren
Wert, der apoEp1.B-behandelten-APC-T-Zellen-Stimulation gegenüber unbehandelten
APCs bei 4 × 103 und 4 × 102 APCs. Es gab eine dramatische Erhöhung der
Allostimulation, wenn APCs vor-inkubiert wurden mit GM-CSF, insbesondere
bei 4 × 103 APCs pro Vertiefung. Diese Erhöhung war
geringfügig,
jedoch signifikant reduziert, wenn die APCs vor-inkubiert waren
mit GM-CSF plus apoEp1.B. APCs (4 × 103)
bei allen Balken (mit Ausnahme von „T allein") waren entweder unbehandelt (Null-Wert)
oder vor-inkubiert mit 100 μg/ml
apoEp1.B, apoEp1.B + GM-CSF oder GM-CSF allein, und zwar für 3 Tage
vor einer Co-Kultur. Bei Kombinieren von Responder-T-Zellen mit
APC wurden verschiedene exogene Faktoren zugegeben, einschließlich 20 μg/ml ConA
und 5 μg/ml
apoEp1.B. Sehr wenig Proliferation wurde nachgewiesen in Vertiefungen,
die T-Zellen allein oder APC allein enthielten. T-Zellen proliferierten
gut in Response auf ConA, jedoch war dann, wenn apoEp1.B zugesetzt
wurde, die T-Zellen-Albstimulation vollständig aufgehoben.
-
Diskussion
-
Es
ist bekannt, dass Monozyten-Zellen in DCs differenzieren können, jedoch
war lange angenommen worden, dass GM-CSF für diesen Effekt essentiell
ist (Scheicher et al., 1992). Es wurde hier gezeigt, dass ein neues
eigenes Peptid, apoEp1.B, allein DCs in vitro sowohl von naiven
Monozyten-Zellen als auch einer Mause-Zell-Linie induziert. Diese
DCs besitzen die Morphologie und die Zell-Oberflächen-Marker klassischer DCs. apoEp1.B
induziert auch DCs in vivo bei Immunisierung mit apoEp1.B. Diese
DCs können
eine Th2-Response bevorzugen, wie dies gezeigt wird durch eine Erhöhung der
IL-4-Produktion und eine Absenkung der IL-2-Produktion, und können daher
in eine gespaltene Toleranz involviert sein.
-
apoEp1.B
induzierte eine DC-Morphologie in naiven BALB/c-Splenozyten, angereicherten
Milz-Monozyten (Daten nicht gezeigt), Monozyten-Zell-Linien PU5-1.8
(1) und J77A4.1 in vitro (Daten nicht gezeigt). Im
Anschluss an eine nur 2 stündige
Inkubation begannen apoEp1.B-behandelte Zellen, sich von Kunststoff-Platten
zu lösen
und aggregierten in Suspension, ein Prozess, wie er für DCs charakteristisch
ist. Da erhöhter
Zell-Tod auftrat, zeigten Proliferations-Assays keine Gesamt-Erhöhung der
Zell-Zahl (Daten
nicht gezeigt). Dies ist konsistent mit dem Verlust von Proliferation,
wie er für
eine Zell-Differenzierung charakteristisch ist.
-
Eine
apoEp1.B-Behandlung von PU5-1.8-Zellen induzierte eine Erhöhung in
DC-spezifischen
Markern DEC-205, 33D1 und CD11c. Andere Marker, die konsistenter
Weise erhöht
waren, waren CD11a, B7-1, B7-2, MHC-Klasse II, fas, CD40 und L-Selectin.
-
Eine
apoEp1.B-Stimulierung von Splenozyten induzierte eine Erhöhung der
Expression von CD40, CD11a, CD11c, 33D1, B7-1, B7-2, MHC-Klasse
II, fas und fast bei 24 h. Ein ähnliches
Profil wurde aufgezeichnet im Anschluss an eine 72 h dauernde post-apoEp1.B-Behandlung
(Daten nicht gezeigt). Diese Änderungen waren
nicht so dramatisch wie die Änderungen
bei den durch apoEp1.B induzierten PU5-1.8-Oberflächen-Markern. Dies lenkt
nicht ab von den Ergebnissen, die mit PU5-1.8-Zellen erhalten wurden,
da diese Zellen transformiert werden und für schnelles Wachstum, Zell-Teilung
und Protein-Synthese befähigt
sind.
-
Änderungen
bei B7-Costimulator-Molekülen
würden
unvermeidlich T-Zellen-Antworten ändern. Weiter ermöglicht eine
Erhöhung
von MHC-Klasse II, das DCs Peptide in einer höheren Dichte präsentieren,
was sie effizienter entweder bei der T-Zell-Aktivierung oder -Toleranz macht. Eine
Erhöhung
der Expression von Haft-Molekülen
wie beispielsweise LFA-1 kann ermöglichen, dass DCs von verschiedenen
Geweben zu Lymphoid-Organen wandern, wo sie eingefangenes Ag präsentieren.
-
Im
Gegensatz zu Splenozyten erhöht
sich eine L-Selectin-Expression bei PU5-1.8-Zellen bei Inkubation mit apoEp1.B (Daten
nicht gezeigt). L-Selectin wird schnell an aktivierten Zellen abwärts reguliert,
und so legen die Milz-Zell-Daten nahe, dass apoEp1.B diese Zellen
aktiviert.
-
Diese
in Konflikt miteinander stehenden Ergebnisse sind nicht außergewöhnlich,
wenn man betrachtet, dass PU5-1.8-Zellen genauso gut wie eine homogene
Population transformiert werden. Heterogene Zell-Zell-Wechselwirkungen
sowie parakrine Stimulator- und
Inhibitor-Faktoren, die Immun-Antworten beeinflussen, können einige
der Unterschiede zwischen Milz-Zellen und PU5-1.8-Zellen erklären. Weiter
können transformierten
PU5-1.8-Zellen Mechanismen fehlen, die für eine L-Selectin-abwärts-Regulierung nötig sind, wie
beispielsweise spezielle Proteasen für eine L-Selectin-Spaltung. Die CD28-Expression
an Splenozyten ist auch leicht bei apoEp1.B-Behandlung erhöht.
-
Eine
leichte Erhöhung
der makrophagen Differenzierungs-Marker CD14 und Mac-3 gibt an,
dass eine Reifung von Makrophagen in apoEp1.B-behandelten Kulturen
ebenfalls auftreten kann. Ob sich diese Zellen dann zu DCs entwickeln,
eine Apoptose eintritt oder diese als Makrophagen bestehen bleiben,
ist unbekannt.
-
Im
Anschluss an eine i. p. Injektion induzierte apoEp1.B eine Erhöhung der
PEC-Größe und -Granularität und eine
Erhöhung
der für
DC-spezifischen Marker, nämlich
DEC-205, 33D1 und
CD11c sowie B7-1 und B7-2. Daher induziert eine Injektion von apoEp1.B
auf i. p. Weg, das PEC einen ähnlichen,
DC-artigen Phenotyp exprimieren, verglichen mit in vitro-Experimenten.
Diese Erhöhung
der DC-Marker-Expression ist nicht so ausgeprägt wie sie in vitro war, und
zwar wahrscheinlich aufgrund der Verdünnung und/oder des Verschwindens
von apoEp1.B-Peptid in vivo. Da jedoch DCs effizient in der T-Zellen-Stimulation
oder -Inhibierung sind, kann selbst eine bescheidene Erhöhung der
Zahl einen durchschlagenden Effekt auf eine Immun-Antwort haben.
-
Die
Behandlung von NOD-Mäusen
mit apoEp1.B stimulierte eine Erhöhung der IL-4-Sekretion, vermutlich
durch Th2-artige Zellen, und eine Absenkung der IL-2-Sekretion.
Die Immunisierung von Mäusen
mit apoEp1.B induzierte auch eine Erhöhung der DC-Konzentration.
-
Ob
apoEp1.B ein natürlich
abgespaltenes Produkt von apoE ist, ist unklar, jedoch zweifelhaft. apoEp1.B
bindet I-Ad mit einer ähnlichen Affinität wie derjenigen
des originalen apoEp1-Peptids (das DCs nicht induziert), wird jedoch
in Elutions-Experimenten nicht eluiert. Es wird daher wahrscheinlich
nicht natürlich
in hohen Konzentrationen abgespalten.
-
Wir
zeigen hier, dass apoEp1.B eine mo/ma-Aktivierung stimuliert. Darüber hinaus
induziert apoEp1.B DCs, die eine Th2-artige Response begünstigen.
Diese DCs können
partiell aktiviert werden oder nicht vollständig reifen, vollständig aktiviert
werden oder zu voller Reife induziert werden durch inflammatorische
Signale.
-
Beispiel 2
-
apoEp1.B inhibiert eine
atherosklerotische Plaque-Entwicklung
-
Um
die Rolle von apoEp1.B-Peptid bei Entzündungen zu untersuchen, speziell
in Response auf eine Arterien-Verletzung, wurde ein Ballon-Angioplastie-Verletzungs-Modell
verwendet, das gut charakterisiert wurde durch Dr. Alex Lucas (Lucas
et al., 1996, Circ. 94: 2898-2900). 300 μg/ml apoEp1 oder apoEp1.B-Peptid wurden
intraarteriell unmittelbar vor einer Angioplastie an der Stelle
einer Verletzung der iliofemoralen Arterie der Ratte infundiert.
Positive Kontrolle in Form von SERP-1 und negative Kontrolle in
Form von Kochsalzlösung
allein wurden ebenfalls verwendet. Die Ratten wurden sorgfältig überwacht
und 6 Wochen nach der Behandlung euthanisiert, und die iliofemoralen
Arterien wurden auf eine Plaque-Entwicklung durch Histochemie untersucht.
Eine sorgfältige
Messung der Arterien-Dicke und der Lumen-Größe zeigte eine durch apoEp1.B-Peptid (500 μg) verringerte
Lesions-Größe in diesem
Modell. Tatsächlich
wurde in vielen der mit apoEp1.B behandelten Ratten kein Plaque
festgestellt. Keine nachteiligen Wirkungen wurden bei apoEp1.B-behandelten
Ratten beobachtet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 und 10 präsentiert.
-
Beispiel 3
-
Eine apoEp1.B-Immunisierung
schützt
Mäuse vor
Diabetes
-
8
weibliche 8 Wochen alte NOD-Mäuse
wurden mit 250 μg
apoEp1.B-Peptid in einer Pfote immunisiert, das in IFA emulgiert
war. 6 Mäuse
für die
negative Kontrolle wurden mit Kochsalzlösung in IFA immunisiert. Die
Mäuse wurden
für die
folgenden 4 Monate überwacht,
und ihr Urin-Glukose-Wert wurde getestet, um eine Diabetes-Entwicklung abzuschätzen. Am
Ende der 8 Monate blieben alle 8 mit apoEp1.B immunisierten Mäuse noch
Diabetes-frei. 4 der 6 mit Kochsalz in IFA behandelten Mäuse waren
aufgrund von Diabetes verstorben. Die Ergebnisse, die in 14 gezeigt
sind, demonstrieren, dass eine Immunisierung mit apoEp1.B zur Diabetes
neigende Mäuse
schützt.
-
Beispiel 4
-
Eine Immunisierung mit
apoEp1.B induziert Th2-artige Zellen
-
NOD-Mäuse wurden über die
Pfote mit 200 μg/ml
apoEp1.B- oder apoEp1.D-Peptid in IFA immunisiert. Im Anschluss
an den Ablauf von 7 Tagen wurden die ablassenden Lymphknoten entfernt,
und Zellen wurden in 96 Vertiefungen aufweisenden Mikrotiter-Platten in Abwesenheit
einer weiteren Stimulierung kultiviert. Die Zell-Kultur-Überstände wurden nach 48 h gewonnen
und auf ihren Zytokin-Gehalt getestet. Die Ergebnisse, die in 11 gezeigt
sind, demonstrieren, dass eine apoEp1.B-Immunisierung Th2-artige Zellen induziert. (Die
Ergebnisse von IL-2, IL-4 und IFNγ werden
präsentiert
als der Mittelwert von Dreifach-Tests in den Vertiefungen (O.D.
+/–SEM).
* gibt einen Wert von p < 0,001
in 2-Weg ANOVAs wieder, verglichen mit Kontrollwerten bei Behandlung
mit apoEp1.D).
-
Um
zu bestimmen, ob die Th2-Response, die durch eine apoEp1.B-Immunisierung
induziert worden war, die IDDM-Incidenz beeinflusste, wurden 10
weibliche, 8 Wochen alte NOD-Mäuse
mit 200 μg/ml apoEp1.B
immunisiert, und 10 Mäuse
wurden mit negativen Kontrollen von apoEp2, emulgiert in IFA, immunisiert,
und zwar in einer Pfote. Die Mäuse
wurden für
die folgenden 8 Monate überwacht,
und ihr Urin und ihr Blut wurde auf Glycose getestet, um ein Anspringen
der Krankheit zu erfassen. Zum Zeitpunkt von 10 Monaten waren 7
von 10 mit apoEp1.B immunisierten Mäusen Diabetesfrei geblieben,
während
eine von 10 mit apoEp2 behandelten Mäusen krankheitsfrei geblieben
war (13A).
-
Beispiel 5
-
Eine Immunisierung mit
apoEp1.B schützt
NOD.SCID-Mäuse
vor einer adoptiv übertragenen
Diabetes
-
Um
die Schutz-Wirkung von apoEp1.B in einem Alternativ-Modell von IDDM
zu testen, wurden 107 diabetogenes Splenozyten
adoptiv in 20 NOD.SCID-Mäuse übertragen.
10 dieser Mäuse
wurden mit 200 μg/ml apoEp1.B
immunisiert, die anderen wurden mit 200 μg/ml apoEp2 immunisiert, die
anderen mit 200 μg/ml apoEp2.
Alle 10 negativen Kontroll-Tiere erlagen der Krankheit nach 5 Wochen.
5 der 10 mit apoEp1.B behandelten Mäuse blieben zum Zeitpunkt von
9 Wochen Diabetes-frei (13B).
-
Diskussion der Ergebnisse
der Beispiele 3, 4 und 5
-
Da
eine Th2-Response schützend
im NOD-Modell von IDDM sein kann und da eine apoEp1.B-Immunisierung
von NOD-Mäusen
eine Antwort des Th2-Typs begünstigt
(siehe 11), wurde apoEp1.B auf einen Krankheits-Schutz
in diesen Mäusen
getestet. Eine Immunisierung mit apoEp1.B/IFA verzögerte signifikant das
Anspringen der Krankheit bei NOD-Mäusen und bei NOD.SCID-Mäusen, denen
die Krankheit adoptiv übertragen
worden war. Durch apoEp1.B geschützte
Mäuse hatten
eine leicht geringere Insel-Infiltration, verglichen mit ungeschützten Mäusen (Daten
nicht gezeigt), was zeigt, dass ein apoEp1.B-Schutz die Induktion von
regulatorischen Zellen und weniger die Streichung von destruktiven
Effektor-Zellen involvieren kann.
-
APCs
von NOD-Mäusen
haben – wie
angenommen wird – funktionelle
und/oder Differenzierungs-Defekte (Serreze et al., 1988; Serreze
et al., 1993). Da NOD-Th2-Zellen mehr abhängig von einer B7-Costimulation
sind als Th1-Zellen (Rulifson et al., 1997), kann eine proinflammatorische
Th1-Response in diesen Mäusen
aufgrund eines Fehlers vorherrschen. Konsistent mit dieser Annahme
sind Untersuchungen, die demonstrieren, dass eine Th2-Zell-Hypenesponsivität, die NOD-Mäusen eigen
ist (Zipris 1991 a und 1991b), entweder durch IL-4 (Rapoport et
al., 1993, Mueller et al., 1996; Cameron et al., 1997) oder durch
CD28-(Arreaza et al., 1997) Verabreichung in vivo reversibel ist.
Eine Anti-CD28-Behandlung fördert – wie angenommen
wird – ein Th2-Überleben
bzw. eine Expansion. Weiter zeigen Mäuse mit Costimulations-Mangel
(CD28–/–) schwerere IDDM
(Rulifson et al., 1997).
-
Es
ist unklar, welche Rolle DCs bei IDDM spielen. Jedoch wird die Wirkung
von DCs bei der Krankheit betont durch die DC K.O.-Maus (ReIB–/–). Diese
Mäuse zeigen
eine aggressive Multi-Organ-Infiltration und -Entzündung. Eine
andere Gruppe berichtete, dass Pankreas-DCs einen Krankheitsschutz
bei Übertragung
induzieren können
(Clare-Salzler et
al., 1992). Diese Ergebnisse legen nahe, dass DCs eine Schutz-Rolle
bei IDDM spielen können.
Weiter zeigten Voorbij et al. (1989), dass DCs die ersten Zellen
waren, die sich um Pankreas-Inseln in den spontanen Diabetes-BB-Ratten-Modell
akkumulieren, gefolgt von Lymphozyten.
-
Ob
die Induktion von DCs bei apoEp1.B-Injektion eine direkte Wirkung
auf den Krankheitsschutz hat, ist unbekannt, jedoch kann die resultierende
Th2-Response einen Schutz vermitteln. Es wird vorgeschlagen, dass
eine apoEp1.B-Immunisierung eine DC-Differenzierung stimuliert, bei einer
Erhöhung
der Zahl an B7-Costimulator-Molekülen. Diese noch wirksameren
APCs, die zu einer stärkeren
Costimulation in der Lage sind, retten die IL-4 produzierende Th2-Zell-Responsivität bei zu
Diabetes neigenden Mäusen.
Dies reduziert seinerseits das Auftreten der Krankheit. Alternativ
oder zusätzlich kann
apoEp1.B direkt auf T-Zellen wirken, indem es die CD28-Expression
erhöht
und/oder die Schwelle für
eine Stimulation senkt. Da Th1-Zellen bereits in NOD-Mäusen stimuliert werden, kann
eine schützende
Th2- oder Th3-Zell-Stimulierung vorzugsweise wieder hergestellt
werden. Konsistent mit dieser Feststellung sind die Daten, die keine Änderung
der IFN-Produktion zeigen, jedoch eine Erhöhung bezüglich IL-4.
-
Da
das Fehlen einer Th2-Zell-Responsivität, das NOD-Mäusen eigen
ist (Zipris 1991a und 1991b), reversibel ist, wird vorgeschlagen,
dass eine apoEp1.B-Immunisierung eine Th2-Responsivität in zu
Diabetes neigenden Mäusen
rettet, was seinerseits das Auftreten der Krankheit reduziert. Da
Th-Zellen APCs zur Stimulierung benötigen, spekulieren wir, dass
apoEp1.B einen Th2-induzierenden APC stimuliert, und zwar möglicherweise
des DC-Phenotyps. Unabhängig
vom Mechanismus kann apoEp1.B eine mögliche Selbst-Peptid-Therapie
für Diabetes
wie andere, durch Th1-vermittelte Autoimmun-Krankheiten eröffnen.
-
Beispiel 6
-
Modifikationen der apoEp1.B-Sequenz
-
Verschiedene
Aminosäure-Substitutionen
und -Verlängerungen
wurden an dem apoEp1.B-Peptid durchgeführt, wie dies in den Tabellen
1 und 2 veranschaulicht wird. Die modifizierten Peptide wurden in
einer Konzentration von 100 μg/ml
mit 105 PU5-1.8-Zellen 20 h lang inkubiert. Die
Zellen wurden mit B7-1 für
eine FACS-Analyse gefärbt.
Die Ergebnisse zeigen, dass einige, jedoch nicht alle einzelnen
Aminosäure-Substitutionen, Verlängerungen
oder Streichungen die Wirkungen von apoEp1.B senken oder aufheben
können
(siehe Tabelle 1 und 2 sowie 16). Dies
stützt
die Auffassung, dass es einen Rezeptor gibt, an den sich apoEp1.B bindet,
und dass bestimmte Aminosäure-Änderungen
die Peptid-Rezeptor-Affinität
senken. Die Deletion bzw. Streichung von 239T führt zu einer
stark verringerten Wirkung auf die Oberflächen-Marker-Änderungen. Jedoch hat die Substitution
dieser selben Aminosäure
durch einen Alanin-Rest (wie in der Sequenz von HapoEp1.B) nur eine
leicht verringerte Auswirkung, verglichen mit apoEp1.B. Daher ist
die Länge
von apoEp1.B wahrscheinlich un wichtig für die Rezeptor-Bindung. Es
scheint auch, dass die strukturelle Integrität in dem Carboxy-terminalen
Bereich des apoEp1.B-Peptids liegt, da leichte Änderungen in diesem Bereich
die Aktivität
des Peptids senken oder aufheben.
-
Zwar
wurde die vorliegende Erfindung beschrieben unter Bezugnahme auf
das, was derzeit als die bevorzugten Beispiele angesehen wird; es
versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten
Beispiele beschränkt
ist. Im Gegenteil: Es ist beabsichtigt, dass die Erfindung verschiedene
Modifikationen und äquivalente
Anordnungen abdeckt, die in den Geist und Umfang der beigefügten Patentansprüche eingeschlossen
sind.
-
Vollständige Literaturzitate, auf
die in der Beschreibung Bezug genommen wird
-
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Tabelle
1 ApoEp.1
B-Verlängerungen
und -Trunkierungen
-
Tabelle
2 ApoEP1.B-Aminosäure-Substitutuionen
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