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Diese Erfindung betrifft das Gebiet
der Biochemie und der Medizin und insbesondere therapeutische Anwendungen
bestimmter Glycoproteine, einschließlich deren Fragmente, die
in biologischen Systemen lipidmobilisierende Eigenschaften aufweisen.
Insbesondere umfasst ein Aspekt der Erfindung die Verwendung solcher
Glycoproteine und deren Fragmente zur therapeutischen Behandlung
von Säugern
zum Erreichen einer Gewichtsreduktion oder zur Kontrolle von Fettsucht.
Die Erfindung betrifft auch die Isolierung und Reinigung solcher
Glycoproteine aus biologischem Material. Die Erfindung betrifft
auch die Verwendung solcher Glycoproteine zur Entwicklung diagnostischer
Mittel und Inhibitoren zur therapeutischen Verwendung.
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Aus Gründen der Zweckmäßigkeit
sind Literaturveröffentlichungen,
welche die nachstehende Beschreibung betreffen oder in dieser genannt
werden, nummeriert und in der beigefügten Bibliographie angegeben.
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Die Erfindung hat ihren Ursprung
in Forschungen, die im Zusammenhang mit Krebs-Kachexie durchgeführt worden sind. Die Krebs-Kachexie
ist bei vielen menschlichen Krebspatienten ein häufig vorkommender Zustand,
insbesondere bei Patienten mit Magen-Darm-Krebs oder Lungenkrebs, und durch eine
progressive Schwäche,
einen dramatischen Gewichtsverlust und Auszehrung gekennzeichnet,
die sich aus dem Verlust sowohl von Fettgewebe als auch von Skelettmuskelmasse
ergeben. Frühere
Untersuchungen haben gezeigt, dass der charakteristische Verlust
an Gewicht und von Körpergewebe
(Fett und Muskeln) gewöhnlich
nicht einfach durch eine Verminderung der Nahrungs- und Wasseraufnahme
erklärt
werden kann, und der Effekt wurde auf die Erzeugung katabolischer
Faktoren durch den Tumor zurückgeführt, die
in das Kreislaufsystem eindringen. Es sind sowohl lipolytische als
auch proteolytische Aktivitäten
beteiligt und es gab zahlreiche Versuche, die Substanzen, welche
diese Aktivitäten
erzeugen, zu isolieren und zu reinigen, insbesondere lipidmobilisierende
Faktoren, die für
den Katabolismus von Fettgewebe und die Verminderung von Körperfett
verantwortlich sind.
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Beispielsweise ist in der GB-PS 2217330A
die Isolierung und Reinigung lipolytischer Faktoren, die von einem
mit MAC16 bezeichneten Kachexie-induzierenden Maustumor und auch
vom Urin kachektischer Krebspatienten stammen, mit chromatographischen
Verfahren beschrieben, die mindestens eine Stufe der Gelfiltrationsausschlusschromatographie
umfassen. Dabei wurden Ergebnisse erhalten, die nahe legen, dass
mehrere verwandte Molekül spezies
vorliegen, die ein scheinbares Molekulargewicht von weniger als
5000 Dalton aufweisen und für
den lipolytischen Effekt verantwortlich sind. Schwerwiegende Probleme
ergaben sich jedoch beim Versuch, die aktive Molekülspezies
in einem Maß zu
reinigen, das für
die Verwendung in therapeutischen Anwendungen erforderlich ist,
und bei der vollständigen
Charakterisierung des aktiven Materials bezüglich seines chemischen Aufbaus.
In neuerer Zeit (1995) wurde ein Aufsatz von T.M. McDevitt et al.
mit dem Titel "Purification and characterisation of a lipid-mobilising
factor associated with cachexia-inducing tumours in mice and humans"
in Cancer Research 55, 1458-1463 (Literatur 1) veröffentlicht,
in dem berichtet wurde, dass ein Material mit einer scheinbaren
relativen Molekülmasse
Mr von 24 kDa sowohl aus dem vorstehend
genannten Kachexie-induzierenden Maustumor MAC16 als auch aus dem
Urin von Patienten mit Krebs-Kachexie unter Verwendung eines Isolierungs-
und Reinigungsverfahrens isoliert worden ist, das eine Kombination
aus Ionenaustausch-, Größenausschluss-
und Hydrophobchromatographie umfasst, und es wurde die Meinung geäußert, dass
dieses Material eine gereinigte Form eines Krebs-Kachexie-Lipidmobilisierungsfaktors
sei. Anschließend
wurde jedoch gefunden, dass dieses 24 kDa-Material tatsächlich ein
Proteoglykan war, dass dann, wenn es bis zur Homogenität gereinigt
wurde, in Mäusen,
die keinen Tumor aufwiesen, einen kachektischen Zustand hervorrief,
und zwar durch Induktion eines Katabolismus von Skelettmuskelprotein,
wie es von P. Todorov et al. 1996, Nature 379, 739-742 (Literatur
2) berichtet worden ist. Folglich war dieses 24 kDa-Material ein
proteolytischer Faktor und es scheint, als ob jegliche lipolytische
Aktivität
auf eine Verunreinigung durch gemeinsame Aufreinigung mit einem
getrennten und individuellen lipolytischen Faktor zurückzuführen ist.
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Die vorliegende Erfindung beruht
auf der anschließenden
Erkenntnis, dass der wahre lipolytische Faktor oder Lipidmobilisierungsfaktor
(LMF), der von dem Kachexie-induzierenden Maustumor MAC16 erzeugt wird
und auch in dem Urin von Patienten mit Krebs-Kachexie vorliegt,
tatsächlich
ein Glycoprotein ist, das ein scheinbares relatives Molekulargewicht
von etwa 43 kDa aufweist, das aufgrund seiner elektrophoretischen Mobilität bestimmt
worden ist, wenn es einer 15% SDS-PAGE-Elektrophorese unterworfen
wird, und das mit einem Glycoprotein identisch ist oder einem Glycoprotein
sehr ähnlich
ist und Eigenschaften mit diesem gemeinsam hat, das als Zn-α2-Glycoprotein
bekannt ist. Zn-α2-Glycoprotein ist bekannt, seit es in menschlichem Blutplasma
gefunden worden ist und es wurde zuerst in einem Aufsatz von Burgi
und Schmid mit dem Titel "Preparation and properties of Zn-α2-glycoprotein of normal
human plasma" (1961), J. Biol. Chem. 236, 1066-1074 (Literatur 3)
darüber
berichtet. Obwohl die Eigenschaften und die physiologische Funktion
dieses Materials noch nicht vollständig bestimmt worden sind,
wurde das Material sehr gut gereinigt und bezüglich der chemischen und physikalischen
Eigenschaften charakterisiert. Darüber hinaus wurde die vollständige Aminosäuresequenz
in einem Aufsatz mit dem Titel "Complete amino acid sequence of
human plasma Zn-α2-glycoprotein and its homology to histocompatibility
antigens" von T. Araki et al. (1988), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85,
679-683 (Literatur 4) beschrieben, wobei gezeigt wurde, dass das
Glycoprotein aus einer einzelnen Polypeptidkette mit 276 Aminosäureresten
mit drei getrennten Domänenstrukturen
(A, B und C) besteht und zwei Disulfidbindungen zusammen mit N-verbundenen
Glycanen mit drei Glycosylierungsstellen umfasst. Diese Aminosäuresequenz
der Polypeptidkomponente ist in 1 der
beigefügten
Zeichnungen dargestellt. Obwohl einige nachfolgende Veröffentlichungen
gezeigt haben, dass die Zusammensetzung von menschlichem Zn-α2-Glycoprotein
in gewisser Weise variieren kann, wenn es aus unterschiedlichen
Körperfluiden
oder -geweben isoliert wird, weisen alle Zubereitungen dieses Materials
im Wesentlichen die gleichen immunologischen Charakteristika auf.
Wie es von H. Ueyama et al. (1991) in "Cloning and nucleotide sequence
of a human Zn-α2-glycoprotein cDNA and chromosomal assignment
of its gene", Biochem. Biophys. Res. Commun. 177, 696-703 (Literatur
5) berichtet worden ist, wurde die cDNA des Zn-α2-Glycoproteins
aus Bibliotheken von menschlicher Leber und menschlicher Prostatadrüsen isoliert,
und es wurde auch das Gen isoliert, wie es von H. Ueyama et al.
(1993) in "Molecular cloning and chromosomal assignment of the gene
for human Zn-α2-glycoprotein",
Biochemistry 32, 12968-12976 (Literatur 6) berichtet wird. N. Ueyama
et al. haben in J. Biochem. (1994) 116, 677-681 (Literatur 7) auch
Studien über
Zn-α2-Glycoprotein-cDNA's
aus Ratten- und Mäuseleber beschrieben,
die zusammen mit dem von den entsprechenden mRNA's exprimierten
Glycoprotein sequenziert und mit dem menschlichen Material verglichen
worden sind. Obwohl Detailunterschiede gefunden worden sind, wie
es bei unterschiedlichen Arten erwartet wird, wurde ein hoher Grad
an Aminosäuresequenzhomologie
mit einer über
50%igen Identität
mit dem menschlichen Gegenstück
gefunden (über
70% Identität
mit der Domäne
B des Glycoproteins). Es wurden also gemeinsame immunologische Eigenschaften
zwischen den Zn-α2-Glycoproteinen vom Menschen, von der Ratte
und der Maus gefunden.
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Ein Bezug zur biochemischen Charakterisierung
und Kristallisation von Zn-α2-Glycoprotein findet sich auch in Studien,
die von Luis M. Sanchez et al. in Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Band
94, Seiten 4626-4630 (1997) berichtet werden, jedoch enthält diese
Veröffentlichung
keine Beschreibung lipolytischer oder lipidmobilisierender Eigenschaften
oder einen Vorschlag zur Verwendung dieses Materials als therapeutisches
Mittel.
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Die Herstellung von gereinigtem Zn-α2-Glycoprotein
aus frischem menschlichen Plasma mit einem Verfahren, das sechs
Schritte der säulenchromatographischen
Trennung umfasst, wurde von Ohkubo et al. in einem Aufsatz mit dem
Titel "Purification and characterisation of human plasma Zn-α2-gycoprotein"
(1988), Prep. Biochem., 18, 413-430 (Literatur 8) beschrieben, dessen
Inhalt unter Bezugnahme in diese Beschreibung einbezogen wird.
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Der im Zusammenhang mit der vorliegenden
Erfindung isolierte und gereinigte 43 kDa Glycoprotein-lipolytische
Faktor oder -Lipidmobilisierungsfaktors (LMF) wurde unter Verwendung
eines verbesserten Isolierungs- und Reinigungsverfahrens sowohl
von dem Kachexieinduzierenden Maustumor MAC16 als auch aus dem Urin
von Patienten mit Krebs-Kachexie im Wesentlichen frei von jeglichem
proteolytischen Faktor erhalten. Auch dieses Verfahren umfasst eine
Kombination von Ionenaustausch-, Ausschluss- und Hydrophobchromatographie-Trennungen,
jedoch unterscheidet sich die Selektivität der Trennungen von der Selektivität chromatographischer
Trennungen, die bisher verwendet wurden, wenn der kachektische 24
kDa-Faktor isoliert wurde, wobei ein Produkt erhalten wird, das
dann, wenn es einer 15% SDS-PAGE-Elektrophorese unterworfen wird,
eine einzelne Bande mit einem scheinbaren relativen Molekulargewicht
von etwa 43 kDa zeigt. Wie es bereits erwähnt worden ist, wurde gefunden,
dass es sich bei dem so isolierten aktiven lipolytischen Material oder
Lipidmobilisierungsfaktor (LMF) sowohl von dem MAC16-Tumor als auch
aus dem Urin von Krebspatienten um ein Glycoprotein mit Charakteristika
handelt, die es mit den Charakteristika eines von menschlichem Plasma
isolierten Zn-α2-Glycoproteins gemeinsam hat oder die mit
diesen identisch sind. Demgemäß wurde gefolgert,
das es sich sowohl bei dem menschlichen LMF als auch bei dem Maus-LMF
um Zn-α2-Glycoproteine oder sehr nahe Analoga davon
handelt, die einen wesentlichen Grad an Sequenzhomologie und im
Wesentlichen die gleiche biologische Aktivität aufweisen, insbesondere bezüglich der
lipolytischen Aktivität
im Hinblick auf Adipozyten. Sie können daher als Glycoproteine
des Zn-α2-Glycoprotein-Typs
bezeichnet werden.
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Insbesondere wurde gefunden, dass
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- a) die lipidmobilisierenden Faktoren vom Menschen
und von der Maus, die aus den vorstehend genannten Quellen isoliert
worden sind, mit authentischem menschlichen Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
auf 15% SDS-PAGE und auf 10% nicht-denaturierenden Gelen zusammen
wandern;
- b) die isolierten Lipidmobilisierungsfaktoren sowohl vom Menschen
als auch von der Maus bezüglich
Kohlehydraten auf die gleiche Weise wie authentisches Zn-α2-Glycoprotein
stark gefärbt
wurden;
- c) ein polyklonaler Antikörper
gegen menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein die lipidmobilisierende Aktivität von menschlichem
Material detektieren und diese Aktivität in vitro neutralisieren konnte;
- d) authentisches menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
auch eine in vitro lipidmobilisierende Aktivität zeigt und auch die Adenylatcyclaseaktivität stimuliert;
- e) die Lipidmobilisierungsfaktoren vom Menschen und von der
Maus und authentisches menschliches Zn-α2-Glycoprotein
jeweils das gleiche Chymotrypsin-Abbaumuster zeigen und ähnliche
Fragmente und einen ähnlichen
Aktivitätsverlust
erzeugen;
- f) der isolierte menschliche Lipidmobilisierungsfaktor bezüglich der
Aminosäuresequenz
mit authentischem menschlichen Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
homolog ist, wobei von beiden gezeigt worden ist, dass sie die Erzeugung
von Adenylatcyclase in Maus-Adipocytenplasmamembranen
in einem GTP-abhängigen
Prozess mit einer maximalen Stimulation bei 0,1 μM GTP stimulieren.
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Der Ausdruck "authentisches Zn-α2-Glycoprotein"
wird hier verwendet, um gereinigtes Zn-α2-Glycoprotein zu bezeichnen,
wie es von frischem menschlichen Plasma im Wesentlichen gemäß dem von
Ohkubo et al. (Literatur 8) beschriebenen Verfahren hergestellt
wird. Es sollte beachtet werden, dass in manchen Fällen Fragmente
des isolierten Lipidmobilisierungsfaktor oder des authentischen
Zn-α2-Glycoproteins ohne Verlust der lipolytischen
oder lipidmobilisierenden Aktivität erzeugt werden können, und
dass verschiedene Additionen, Deletionen oder Substitutionen durchgeführt werden
können,
die diese Aktivität
auch nicht beeinflussen. Da Aspekte der vorliegenden Erfindung therapeutische
Anwendungen betreffen, ist es jedoch wichtig, dass im Allgemeinen
ein hoher Reinheitsgrad erreicht wird und insbesondere sollte das
Material frei von proteolytischer Aktivität sein.
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Gemäß eines ersten Aspekts der
vorliegenden Erfindung wird ein biologisch aktives Lipidmobilisierungsmittel
zur Verwendung in der Therapie bereitgestellt, das eine durch Gelausschlusschromatographie
bestimmte scheinbare Molmasse Mr von mehr
als 6,0 kDa aufweist und in Säuger-Adipozyten
eine Lipolyse induzieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lipidmobilisierungsmittel ein glycosyliertes Polypeptid ist, bei
dem der Polypeptidrest aus einer der nachstehenden Gruppen ausgewählt ist:
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- (a) einem Polypeptid, das die Aminosäuresequenz
eines Zn-a2-Glycoproteins aufweist;
- (b) einem Polypeptid, das bezüglich (a) einen Mangel an einer
Aminosäure
oder mehreren Aminosäuren aufweist,
welche die Lipidmobilisierung oder die lipolytische Aktivität nicht
signifikant beeinflusst/beeinflussen;
- (c) einem Polypeptid, bei dem bezüglich (a) eine Aminosäure oder
mehrere Aminosäuren
durch eine andere Aminosäure
oder andere Aminosäuren
ersetzt ist/sind, welche die Lipidmobilisierung oder die lipolytische Aktivität nicht
signifikant beeinfluss/beeinflussen;
- (d) einem Polypeptid, bei dem bezüglich (a) eine Mehrzahl zusätzlicher
Aminosäuren
einbezogen ist, welche die biologische lipolytische Aktivität nicht
stören.
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Die Erfindung betrifft auch ein biologisch
aktives Lipidmobilisierungsmittel zur Verwendung in der Therapie,
das im Wesentlichen aus einem Glycoprotein besteht, das eine durch
Gelausschlusschromatographie bestimmte scheinbare relative Molmasse
Mr von mehr als 6 kDa aufweist, wobei das
Glycoprotein dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Polypeptid-Aminosäuresequenz
aufweist, die mit der Aminosäuresequenz (SEQ
ID NO: 1) von menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
identisch ist.
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In mindestens einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
kann das Lipidmobilisierungsmittel ferner durch eine scheinbare
relative Molmasse Mr von etwa 43 kDa gekennzeichnet
sein, die durch seine elektrophoretische Mobilität bestimmt wird, wenn es einer
15 SDS-PAGE-Elektrophorese unterworfen wird.
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Folglich ist erfindungsgemäß ein gereinigtes
biologisch aktives Lipidmobilisierungsmittel zur Verwendung in der
Therapie dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem glycosylierten
Polypeptid besteht, das eine einzelne Hauptkomponente mit einer
durch dessen elektrophoretische Mobilität in einer 15% SDS-PAGE-Elektrophorese
bestimmten scheinbaren relativen Molmasse Mr von
etwa 43 kDa umfasst und bezüglich
der Aminosäuresequenz
eine Homologie mit der Aminosäuresequenz
(SEQ ID NO: 1) von menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein aufweist.
Dieses Lipidmobilisierungsmittel kann in einigen Ausführungsformen
ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass es durch ein Verfahren
erhältlich
ist, das aufeinanderfolgende Schritte des Unterwerfens von biologischem
Material einer Ionenaustauschchromatographie, einer Ausschlusschromatographie
und anschließend
einer Hydrophobwechselwirkungschromatographie umfasst, wobei das
biologische Material ein Körperfluid
von einem Krebs-Kachexiepatienten oder ein Extrakt einer Kultur
einer MAC16-Tumorzelllinie ist, die im Namen von Michael John Tisdale
mit den Maßgaben
des Budapester Vertrags in der European Collection of Animal Cell
Cultures (ECACC) unter der Zugangsnummer 89030816 im Public Health
Laboratory Service Centre for Applied Microbiology and Research,
Portondown, Salisbury, Wiltshire, Vereinigtes Königreich, hinterlegt ist.
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In mindestens einigen Ausführungsformen
kann das erfindungsgemäße Lipidmobilisierungsmittel
ferner durch eines oder mehrere der nachstehenden Merkmale gekennzeichnet
sein:
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- (a) Wenn es einem Abbau mit Chymotrypsin unterworfen wird,
werden dessen lipidmobilisierende Eigenschaften zerstört.
- (b) Es weist bei der Inkubation mit Mausadipozyten-Plasmamembranen
ein Potenzial zur invitro-Stimulierung von Adenylatcyclase-Aktivität in einem
Guanintriphosphat-abhängigen
(GTP-abhängigen)
Prozess auf.
- (c) Es weist die gleichen immunologischen Eigenschaften auf
wie menschliches Zn-α2-Glycoprotein.
- (d) Es ist ein aktives lipidmobilisierendes Fragment des vorstehend
genannten 43 kDa-Glycoproteins
oder ein glycosyliertes Polypeptid, das durch Abbau des vorstehend
genannten 43 kDa-Glycoproteins mit Trypsin erzeugt wird.
- (e) Es ist frei von proteolytischer Aktivität.
- (f) Die Polypeptidkette der Polypeptidkomponente weist eine
N-Endgruppe auf, die durch einen Pyroglutamatrest blockiert ist.
- (g) Die Lipidmobilisierungsaktivität wird durch Periodatbehandlung
zerstört
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Gemäß eines zweiten Aspekts der
vorliegenden Erfindung wird ein biologisch aktives Lipidmobilisierungsmittel
zur Verwendung in der Therapie bereitgestellt, das eine Lipolyse
in Säugeradipozyten
induzieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass es eine durch Gelausschlusschromatographie
bestimmte scheinbare Molmasse Mr von mehr
als 6,0 kDa aufweist, und dass es ein Fragment eines Glycoproteins
oder eines glycosyliertes Polypeptids ist, das eine Komponente des
vorstehend definierten Lipidmobilisierungsmittels ist, das durch
Abbau des Lipidmobilisierungsmittels mit Trypsin erzeugt wird.
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Die Erfindung stellt auch pharmazeutische
Zusammensetzungen zur Verwendung bei der Behandlung von Säugern bereit,
z. B. zur Reduzierung ihres Gewichts oder zu Kontrolle von Fettsucht,
wobei die Zusammensetzungen als Wirkstoff eine wirksame therapeutische
Menge eines hier definierten Lipidmobilisierungsmittels zusammen
mit einem pharmazeutisch verträglichen
Träger,
Verdünnungsmittel
oder Vehikel umfassen.
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Wenn die erfindungsgemäßen Lipidmobilisierungsmittel
zur Behandlung eines Säugers
zum Herbeiführen
einer Gewichtsreduktion oder einer Verminderung der Fettsucht verwendet
werden, dann werden diese durch ein Glycoprotein, das mit einem
menschlichen Zn-α2-Glycoprotein
identisch oder dazu homolog ist, oder ein wirksames Fragment davon
bereitgestellt, das im Wesentlichen frei von jeglicher proteolytischen
Aktivität ist.
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Das lipidmobilisierende Glycoprotein
oder das Zn-α2-Glycoprotein kann als injizierbare Formulierung hergestellt
werden, die einen Träger
in Form eines pharmazeutisch verträglichen Injektionsvehikels
umfasst.
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Die Erfindung umfasst auch die Verwendung
eines hier definierten Lipidmobilisierungsmittels zur Herstellung
eines Medikaments, das in der Humanmedizin zur Behandlung von Übergewicht
oder Fettsucht und/oder zur Stimulierung der Muskelentwicklung geeignet
ist.
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Die Erfindung stellt auch ein Verfahren
zur Isolierung und Reinigung eines lipolytisch aktiven Glycoproteins
oder eines Lipidmobilisierungsmittels bereit, das die Eigenschaften
und Charakteristika eines Zn-α2-Glycoproteins aufweist, d.h. eines Glycoproteins
des Zn-α2-Glycoprotein-Typs,
wobei das Verfahren das Unterwerten eines Extrakts eines Kachexieinduzierenden
Tumors oder einer Kultur einer Kachexie-induzierenden Tumorzelllinie
oder einer Probe von Urin oder eines anderen Körperfluids eines Säugers, der
einen Kachexieinduzierenden Tumor aufweist, einer Kombination aus
einer Ionenaustauschchromatographie, einer Gelfiltrations- oder
Größenausschlusschromatographie
und einer Hydrophobchromatographie umfasst, wobei ein einzelnes
Produkt oder eine einzelne molekulare Spezies mit einem bzw. einer
durch 15% SDS-PAGE-Elektrophorese bestimmten scheinbaren Molekulargewicht
bzw. relativen Molmasse von 43 kDa, das/die im Wesentlichen frei
von proteolytischer Aktivität
ist/sind, erhalten wird.
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Das Glycoprotein oder dessen Fragment,
das in diesen therapeutischen Anwendungen verwendet wird und das
möglicherweise
auf der bekannten cDNA-Sequenz des Zn-α2-Glycoproteins beruht,
die z. B. in der Literatur 7 veröffentlicht
worden ist, kann ferner durch bekannte rekombinante DNA-Techniken
erzeugt werden Der erfindungsgemäße gereinigte
Lipidmobilisierungsfaktor oder das erfindungsgemäße Znα2-Glycoprotein
kann auch zur Herstellung von monoklonalen oder polyklonalen, vorzugsweise
jedoch monoklonalen Antikörpern
verwendet werden, die dann wie vorstehend erwähnt als diagnostische Nachweismittel
eingesetzt werden können,
oder die in der Therapie als Inhibitoren oder Antagonisten des bzw.
der lipolytischen Mittels) verwendet werden können, das bzw. die in Krebspatienten
Kachexie verursacht bzw. verursachen.
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Die genannten Antikörper können z.
B. vollständige
Antikörper
oder Fragmente davon sein. Spezielle Antikörperfragmente können diejenigen
umfassen, die durch proteolytische Spaltung vollständiger Antikörper erhalten
werden, wie z. B. F(ab')2-, Fab'- oder Fab-Fragmente,
oder Fragmente, die durch rekombinante DNA-Techniken erhalten werden,
wie z. B. Fv-Fragmente
(wie es in der internationalen Patentanmeldung WO 89/02465 beschrieben
ist). In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Verwendung
eines oder mehrerer dieser Antikörper
zur Herstellung einer medizinischen Zubereitung oder eines Medikaments
zur Behandlung von Kachexie vorgesehen, die mit Krebs und/oder Tumoren
zusammenhängt.
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Der Antikörper oder das Antikörperfragment
kann im Allgemeinen einer beliebigen Immunglobulinklasse angehören. Folglich
kann es sich z. B. um einen Immunglobulin-M-Antikörper (IgM-Antikörper) oder
insbesondere um einen Immunglobulin-G-Antikörper (IgG-Antikörper) handeln.
Der Antikörper
oder das Fragment kann von einem Tier, wie z. B. einem Säuger, und
beispielsweise von einer Maus, einer Ratte oder einem Menschen stammen.
Es kann sich um einen natürlichen
Antikörper
oder um ein Fragment davon oder gegebenenfalls um einen rekombinanten
Antikörper
oder ein rekombinantes Antikörperfragment
handeln, d.h. um einen Antikörper
oder ein Antikörperfragment,
der bzw. das unter Verwendung rekombinanter DNA-Techniken erzeugt
worden ist.
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Spezielle rekombinante Antikörper oder
Antikörperfragmente
umfassen (1) diejenigen, die eine Antigen-Bindungsstelle aufweisen,
bei der mindestens ein Teil von einem anderen Antikörper abgeleitet
ist, z. B. diejenigen, bei denen die hypervariablen oder komplementären determinativen
Regionen eines Antikörpers
in die variablen Gerüstregionen
eines zweiten, anderen Antikörpers
gepfropft worden sind (wie es im Europäischen Patent Nr. 239400 beschrieben
ist); (2) rekombinante Antikörper
oder Fragmente, bei denen nicht-Fv-Sequenzen durch nicht-Fv-Sequenzen
anderer unterschiedlicher Antikörper
ersetzt worden sind (wie es in den Europäischen Patenten Nr. 171496,
172494 und 194276 beschrieben ist); oder (3) rekombinante Antikörper oder
Fragmente, die im Wesentlichen die Struktur eines natürlichen
Immunglobulins aufweisen, bei denen jedoch die Gelenkregion bezüglich eines
natürlichen
Immunglobulins eine unterschiedliche Anzahl von Cysteinresten aufweist,
oder bei denen sich ein oder mehrere Cysteinrest(e) in einer Oberflächentasche
des rekombinanten Antikörpers
oder Fragments anstelle eines anderen Aminosäurerests befindet, der im natürlichen
Immunglobulin vorliegt (wie es in den internationalen Patentanmeldungen
WO 89/01974 bzw. WO 89/01782 beschrieben ist).
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Wie es vorstehend erläutert worden
ist, kann der Antikörper
oder das Antikörperfragment
polyklonal sein. Vorzugsweise ist der Antikörper oder das Antikörperfragment
jedoch monoklonal. Der Antikörper
oder das Antikörperfragment
kann für
das erfindungsgemäße lipolytische
Material oder das erfindungsgemäße Zn-α2-Glycoprotein
polyspezifisch sein. Vorzugsweise ist der Antikörper oder das Antikörperfragment
dafür jedoch
monospezifisch.
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Vollständige Antikörper können unter Verwendung bekannter
immunologischer Techniken hergestellt werden, bei denen das gereinigte
aktive lipolytische Material oder das Zn-α2-Glycoprotein von
einer beliebigen Quelle als Antigen verwendet wird. Folglich kann
einem beliebigen geeigneten Wirt das lipolytische Material injiziert
und das Serum gesammelt werden, um den gewünschten polyklonalen Antikörper nach
einer geeigneten Reinigung und/oder Konzentrierung (z. B. durch
Affinitätschromatographie
unter Verwendung eines immobilisierten lipolytischen Materials als
Affinitätsmedium)
zu erhalten. Alternativ können
Splenozyten oder Lymphozyten von dem Wirt, in den injiziert wurde,
gewonnen und unbegrenzt vermehrt werden, z. B. unter Verwendung
des Verfahrens von Kohlen et al. (1976), Eur. J. Immuno., 6, 511
(Literatur 9), wobei die resultierenden Zellen in an sich bekannter
Weise segregiert werden, um eine einzelne genetische Linie zu erhalten,
die monoklonale Antikörper
erzeugt.
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Wenn das lipolytische Material in
den vorstehend genannten Verfahren eine Größe aufweist, die im Wirt keine
geeignete Immunantwort auslöst,
obwohl es antigenisch sein und an spezifische Antikörper binden kann,
kann es bevorzugt sein, das Material kovalent an ein großes Trägermolekül zu binden,
das selbst immunogen ist, und die resultierende Konjugatverbindung
als Antigen zu verwenden, und zwar erneut gemäß der gängigen Praxis [vgl. z. B. D.M.
Weir in "Handbook of Experimental Immunology", 3, 2. Auflage, Seiten A2.10-A2.11,
Blackwell Scientific Publications, Oxford, 1973 (Literatur 10) und
M.Z. Atassi und A.F.S.A. Habeeb in "Immuno-chemistry of Proteins"
(M.Z. Atassi, Hrsg.), 2, Seiten 177-264, Plenum, New York, 1977
(Literatur 11)].
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Antikörperfragmente können mit
herkömmlichen
Techniken hergestellt werden, z. B. durch enzymatischen Abbau beispielsweise
mit Pepsin [Lanoyi und Nisonoff (1983), J. Immunol. Meth. 56, 235
(Literatur 12)]. Wenn die Erzeugung erfindungsgemäßer rekombinanter
Anti körper
erwünscht
ist, können
diese z. B. unter Verwendung der in den vorstehend genannten Patentbeschreibungen
beschriebenen allgemeinen Verfahren hergestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Lipidmobilisierungsmittel
kann auch zum Screenen und Identifizieren und/oder zur Durchführung von
Untersuchungen möglicher
Mittel zum Inhibieren der lipolytischen Aktivität verwendet werden, die ein
Potenzial als anti-kachektische therapeutische Mittel oder therapeutische
Anti-Tumormittel aufweisen. Dieses Screenen kann durch Zugeben von
Proben möglicher
Antagonisten oder Inhibitoren der Aktivität des Lipidmobilisierungsmittels
zu Zubereitungen des Lipidmobilisierungsmittels und anschließender Inkubation
in vitro mit einer Zubereitung von Adipozyten und Testen zur Bestimmung
des Grads der lipolytischen Aktivität bezüglich der einer Kontrollprobe
durchgeführt
werden.
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Die nachstehend angegebenen Beispiele
veranschaulichen zumindest einige Aspekte der Erfindung und deren
Entwicklung detaillierter. Zunächst
erfolgt jedoch eine Zusammenfassung einiger Materialien, Verfahren
und Techniken, die bei der Entwicklung der Erfindung und in den
veranschaulichenden Beispielen allgemein verwendet worden sind,
falls nichts anderes angegeben ist.
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Tiere:
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Reinstämmige NMRI- und ob/ob-Mäuse wurden
aus im Hause vorhandenen bestehenden Kolonien gezüchtet. Männliche
BKW-Mäuse
(40 bis 50 g) wurden von Banting and Kingman, Hull, Vereinigtes
Königreich,
erworben. Diesen Tieren wurden mit einem Trokar Fragmente des MAC16-Tumors
in die Flanken transplantiert, wie es von S.A. Beck et al. (1987),
"Production of lipolytic and proteolytic factors by a murine tumour-producing
cachexia in the host", Cancer Res. 47, 5919-5923 (Literatur 14)
beschrieben worden ist. Die soliden Tumore wurden aus den Mäusen entnommen,
als der Gewichtsverlust 25% erreicht hatte.
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Personen:
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Urin wurde von Patienten mit nicht
reserzierbarem Bauchspeicheldrüsenkrebs
mit einem vorhandenen Gewichtsverlust zwischen 1,3 und 10 kg/Monat
gesammelt. Diese Patienten erhielten zum Zeitpunkt der Urinsammlung
keine Therapie. Die Urinproben wurden in Abwesenheit von Konservierungsmitteln
vor der Reinigung bei –20°C eingefroren.
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Chromatographievorrichtung
und -materialien:
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SephadexTM Mono
Q HR 5/5-Anionenaustauscherharz-, SuperoseTM 12H
10/30-Gelausschluss-
und ResourceTM Iso-Hydrophobchromatographiesäulen wurden
von Pharmacia Biotech, St. Albans, Vereinigtes Königreich, erworben. Eine AquaporeTM AX-300 DEAE-Cellulosesäule wurde von Applied Biosystems,
Kalifornien, geliefert. RainbowTM-Proteinmolekulargewichtsmarker,
ein ECL-Western-Blottingsystem und eine HyperfilmTM-ECL-Autoradiographiefilm
stammten von Nycomed Amersham Plc, Vereinigtes Königreich.
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Andere Materialien:
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Andere Materialien umfassten ein
DIG-Glycan-Nachweiskit von Boehringer Mannheim GmbH, Deutschland,
ein Protein-A-Peroxidasekonjugat von Sigma, Dorset, Vereinigtes
Königreich,
Nitrocellulosemembranen von Hoefer Scientific Instruments, Kalifornien
und Amicon-Filter (YM10) von Amicon Ltd., Stonehouse, Gloucestershire,
Vereinigtes Königreich.
Es wurden auch "Mini-Message Maker" und Spot-on-Kits von Rand D
Systems, Abingdon, Vereinigtes Königreich,
und SuperscriptTM TH11 RT reverse Transkriptase
von Gibco BRL, Paisley, Schottland, verwendet. Oligonucleotide wurden
von Oswell, Southampton, Vereinigtes Königreich, synthetisiert.
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DEAE-Cellulose-Säulenchromatographie:
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In einem typischen Beispiel für die Verwendung
dieser Technik wird ein Homogenisat, das aktiven Lipidmobilisierungsfaktor
(LMF) enthält,
zentrifugiert und der Überstand
wird mittels Anionenaustauschchromatographie unter Verwendung einer
DEAE-Cellulosesäule
und Eluieren unter einem Salzgradienten fraktioniert. Die DEAE-Cellulosesäule wird
zuerst mit einer Pufferlösung
bei dem erforderlichen pH-Wert äquilibriert,
bevor eine Probe des zu fraktionierenden Materials aufgebracht wird.
Danach wird das Material unter Verwendung eines linearen Salzgradienten
wie z. B. 0 bis 0,2 M NaCl in dem gleichen Puffer von der Säule eluiert.
Der Abfluss von der Säule
wird in Fraktionen mit kleinem Volumen gesammelt, wie z. B. 5 ml-Fraktionen, und die
lipolytische Aktivität
jeder Fraktion wird mit der nachstehend beschriebenen Lipolyse-Testtechnik
gemessen.
-
Die Verwendung einer DEAE-Cellulosesäule mit
Elution unter einem Salzgradienten ist ein Verfahren, das zumindest
potenziell als vorläufige
Trennstufe geeignet ist. Sie kann jedoch zum Erhalten einer weiteren Fraktionierung
nach einer Stufe der Gelfiltrationsausschlusschromatographie und
vor einer letzten oder späteren
Reinigungsstufe mit einer Hydrophob wechselwirkungschromatographie
besonders geeignet sein. Wie es nachstehend beschrieben wird, kann
in einer nachfolgenden Stufe oder in nachfolgenden Stufen die letztgenannte
Chromatographie unter Verwendung ausgewählter Hydrophobchromatographiesäulen wie
z. B. ResourceTM Iso-Säulen in Verbindung mit Hochleistungsflüssigkeitschromatographieverfahren
(NPLC-Verfahren) durchgeführt
werden.
-
Serummetabolitbestimmungen:
-
Unveresterte Fettsäuren (NEFA)
wurden unter Verwendung eines Wako-ASC-ACOD-Kits (Wako Chemical
GmbH, Neuss, Deutschland) bestimmt. Triglyceride wurden unter Verwendung
eines Triglyceridkits (Sigma Chemical Co., Poole, Vereinigtes Königreich)
und 3-Hydroxybutyrat
mit einem quantitativen Enzymbestimmungskit (Sigma) bestimmt. Glucose
wurde unter Verwendung einer Glucoseanalysevorrichtung bestimmt (Beckman,
Irvine, CA) und Glycerin wurde enzymatisch unter Verwendung des
Verfahrens von Wieland bestimmt, wie es in "Methods of Enzymatic
Analysis" (Hrsg. H.U. Bergmeyer), Band 3, Seiten 1404-1409, veröffentlicht
von Academic Press, London (1974) (Literatur 13) beschrieben ist.
-
Lipolysetest:
-
Einzelzellsuspensionen weißer Adipozyten
wurden aus fein gehackten epididymalen Fettpolstern männlicher
BKW-Mäuse
unter Verwendung eines Kollagenase-Abbaus im Wesentlichen gemäß S.A. Beck
et al. (vgl. die vorstehend genannte Literatur 14) hergestellt.
Zu testende Proben wurden 2 Stunden bei 37°C in 1 ml Krebs-Ringer-Hydrogencarbonatpuffer,
pH 7,2, mit 105 bis 2 × 105
Adipozyten (bestimmt mittels Hämozytometer)
inkubiert. Die Konzentration des freigesetzten Glycerins wurde enzymatisch
mit dem Verfahren von Wieland bestimmt, auf das vorstehend Bezug
genommen worden ist (vgl. auch die GB-PS 2217330A). Kontrollproben,
die nur Adipozyten enthielten, wurden analysiert, um die spontane
Glycerinfreisetzung zu bestimmen. Die Lipidmobilisierungsaktivität wurde
als μmol
freigesetztes Glycerin/105 Adipozyten/2
Stunden ausgedrückt.
-
Isolierung menschlicher
Omentum-Adipozyten
-
Menschliches Omentum-Fettgewebe wurde
unter einer Allgemeinanästhesie
entfernt und sofort in das Labor transportiert. Gewebefragmente
(etwa gleich groß wie
ein Paar epididymaler Fettpolster einer Maus) wurden durch 30 min
Inkubieren bei 37°C
in einem 1 ml-Aliquot
Krebs-Ringer-Hydrogencarbonatpuffer, der mit 4% Rinderserumalbumin,
1 g/l Glucose und 1,5 mg/ml Kollagenase ergänzt war, abgebaut, so dass
eine Einzelzellsuspension von Adipozyten erzeugt wurde, wobei für diesen
Zweck ein Schüttelwasserbad
eingesetzt wurde.
-
Isolierung von
Maus-Adipozytenplasmamembranen
-
In einem typischen Verfahren wurden
weiße
Adipozyten aus epididymalen Fettpolstern von Mäusen isoliert, wie es vorstehend
erläutert
worden ist, jedoch wurden die Zellen in 250 mM Saccharose, 2 mM
Ethylenglykol-bis(β-aminoethylether)-N,N,N',N'
(EGTA), 10 mM Tris-HCl (pH 7,4) gewaschen. Die Adipozyten wurden
in 20 ml des vorstehend genannten Puffers resuspendiert und durch
mindestens 10-maliges Saugen durch einen Swinny-Filter homogenisiert.
Das Zellhomogenisat wurde dann 5 min bei 300 g zentrifugiert, der
Fettkuchen wurde von der Oberfläche
entfernt und das verbleibende Pellet und der Unterstand wurden in
saubere Röhrchen überführt. Diese
wurden 1 Stunde bei 4°C
und 30000 g zentrifugiert und das gebildete Membranpellet wurde
in dem Saccharosepuffer (200 bis 400 μl) resuspendiert. Die Plasmamembranen
wurden von anderen Organellmembranen auf einem sich selbst bildenden
Gradienten auf kolloidalen PercollTM-Silicateilchen getrennt.
Die Bestandteile waren 250 mM Saccharose, 2 mM EGTA, 10 mM Tris-HCl,
pH 7,4; PercollTM; und 2 M Saccharose, 8
mM EGTA, 80 mM Tris-HCl, pH 7,4, die in einem Verhältnis von
32:7:1 zusammen mit der Membransuspension gemischt wurden (in einem
Gesamtvolumen von 8 ml). Dieses Gemisch wurde 30 min bei 4°C und 10000
g zentrifugiert. Der Gradient wurde in 0,75 ml-Teile fraktioniert
und jeder Teil wurde im Hinblick auf die Gegenwart von Succinatdehydrogenase,
NADH-Cytochrom c-Reduktase, Lactatdehydrogenase und 5'-Nucleotidase
getestet, um die Plasmamembranfraktion zu lokalisieren. Die Membranfraktionen
wurden in 150 mM NaCl, 1 mM EGTA, 10 mM Tris-HCl, pH 7,4 resuspendiert
und 2 min bei 4°C
und 10000 g zentrifugiert. Dieses Verfahren wurde zweimal wiederholt.
Die gewaschenen Plasmamembranen wurden dann in 10 mM Tris-HCl, pH
7,4, 250 mM Saccharose, 2 mM EGTA und 4 μM Phenylmethylsulfonylfluorid
(PMSF) auf 1 bis 2 mg/ml verdünnt,
in flüssigem
Stickstoff einem Snap-freezing unterworfen und bis zum Gebrauch
bei –70°C gelagert.
-
Adenylatcyclasetest
-
Der verwendete Adenylatcyclasetest
beruht auf dem von Salomon et al. (Literatur 16) entwickelten Test.
Wasser (Negativkontrolle), Isoprenalin (Positivkontrolle) oder LMF
wurde einem Testgemisch (Endvolumen 100 μl) zugesetzt, das 25 mM Tris-HCl,
pH 7,5, 5 mM MgCl2, GTP (Guanintriphosphat),
8 mM Kreatinphosphat, 16 Einheiten/ml Kreatinphosphokinase, 1 mM
3-Isobutyl-l-methylxanthin und 1 mM [α-32P]-ATP (spezifische
Aktivität
20 mCi/mmol) enthielt. Die Vorinkubation wurde 5 min bei 30°C durchgeführt und
die Reaktion wurde durch die Zugabe von Plasmamembranen (typischerweise
50 μg Protein)
gestartet. Nach 10 min bei 30°C
wurde die Reaktion durch die Zugabe von 100 μl einer Lösung beendet, die 2% Natriumdodecylsulfat, 40
mM ATP und 1,4 mM cyclisches AMP enthielt. Zur Bestimmung der Rückgewinnung
von cyclischem AMP wurde jedem Röhrchen
[8-3H]-Adenosin-3',5'cyclisches Phosphat
(1 μCi in
50 μl Wasser)
zugesetzt. Die Hintergrundbindung wurde durch Testen von Proben
ohne [α-32P]-ATP bestimmt und Probenkontrollen wurden ohne
Plasmamembranen durchgeführt.
-
Proben, die markierte Nucleotide
enthielten, wurden mit Wasser auf 1 ml verdünnt und auf DowexTM 50W8-400-Ionenaustauschersäulen aufgebracht,
die mit 10 ml Wasser geprimed waren. Nach zweimaligem Waschen mit
Wasser wurde das cyclische AMP mit 3 ml Wasser in Polypropylenröhrchen eluiert,
die 200 μl 1,5
M Imidazol, pH 7,2 enthielten. Die Proben wurden dann auf Aluminiumoxid-WN-3-Säulen aufgebracht
(die vorher mit 8 ml 0,1 M Imidazol, pH 7,5 gewaschen worden sind)
und das Eluat wurde direkt in Szintillationsbehälter laufengelassen, die ein
Szintillationsfluid enthielten, das unter des Marke Optiphase HiSafe
3 geliefert wird. Den Säulen
wurde ein weiterer ml 0,1 M Imidazol zugesetzt und das Eluat wurde
mit dem Durchlauf vereinigt. Die Radioaktivität wurde unter Verwendung eines
TricarbTM 2000A-Szintillationsanalysegeräts bestimmt.
-
Zn-α2-Glycogrotein
-
Zn-α2-Glycoprotein-Proben
wurden zur Identifizierung des isolierten Lipidmobilisierungsfaktors
verwendet. Das verwendete Zn-α2-Glycoprotein wurde im Wesentlichen gemäß Ohkubo
et al., "Purification and characterisation of human plasma Zn-α2-glycoprotein"
(1988), Prep. Biochem. 18, 413-430 (Literatur 8), deren Inhalt in
diese Beschreibung unter Bezugnahme einbezogen ist, etwa 670-fach
aus frischem menschlichen Plasma unter Verwendung einer Kombination
aus DEAE-Sephadex A-50-, DEAE-Sephacel-, Zn-Chelat-Sepharose 6B-,
Phenyl-Sepharose-, Sephacryl S-300- und HA-Ultrogel-Säulenchromatographie
aufgereinigt.
-
Gelelektrophorese
-
Gele wurden gemäß dem Verfahren von Laemmli
(Literatur 15) hergestellt und bestanden im Allgemeinen aus einem
5%igen Sammelgel und einem 15% SDS-PAGE-Trenngel (denaturierende
oder reduzierende Bedingungen) oder einem 10% SDS-PAGE-Trenngel
(nichtdenaturierende oder nicht-reduzierende Bedingungen). Die Proben
wurden mit 1 bis 5 μg/Spur
aufgebracht. Die Banden wurden entweder durch Färben mit Coomassie- Brilliantblau R-250
oder mit Silber sichtbar gemacht. Die Proben wurden für reduzierende
Bedingungen durch 5 min Erhitzen bei 100°C in 0,0625 M Tris-HCl, pH 6,8,
10% Glycerin, 1 % SDS, 0,01% Bromphenolblau und 5% 2-Mercaptoethanol
hergestellt.
-
Für
das Immun-Blotting wurden die Gele auf Nitrocellulosemembranen überführt, die
mit 5% Marvel in 0,15% Tween 20 in PBS bei 4°C über Nacht blockiert worden
sind. Die Nitrocellulosemembranen wurden einmal 15 min und zweimal
5 min in 0,5% Tween 20 in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS)
bei Raumtemperatur gewaschen. Der Immunnachweis wurde unter Verwendung
eines polyklonalen Antiserums für Zn-α2-Glycoprotein
(10 μg/ml),
das gemäß Ohkubo
et al. (vgl. die vorstehend genannte Literatur 8) hergestellt worden
ist, in 1,5% Marvel, 0,15% Tween 20 in PBS 1 Stunde bei Raumtemperatur
durchgeführt.
Nach dreimaligem Waschen wie vorstehend wurden die Filter 1 Stunde
mit Protein-A-Peroxidasekonjugat
bei einer 1:500-fachen Verdünnung
inkubiert, worauf einmal 15 min und viermal 5 min mit 0,5% Tween
20 in PBS gewaschen wurde. Es wurde das ECL-Nachweissystem verwendet und die Blots
wurden in gleichen Volumina der Nachweisreagenzien 1 und 2 unter
Verwendung von 0,125 ml/cm2 1 min bei Raumtemperatur
suspendiert und dann in Saran WrapTM eingehüllt. Die
Blots wurden abhängig
von der Menge des Zielproteins 30 Sekunden bis 10 min einer Autoradiographiefilm
(HyperfilmTM ECL) ausgesetzt.
-
Im Zusammenhang mit der Beschreibung
der Erfindung und den nachstehend angegebenen veranschaulichenden
Beispielen wird auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen, wobei
-
1 ein
Diagramm der vollständigen
Aminosäuresequenz
(SEQ ID NO: 1) des menschlichen Plasma-Zn-α2-Glycoproteins
ist, wie es von T. Araki et al. (1988), "Complete amino acid sequence
of human plasma Zn-α2-glycoprotein and its homology to histocompatibility
antigens" (Literatur 4) veröffentlicht
worden ist;
-
2 ein
Diagramm des Verteilungsmusters der lipolytischen Aktivität und des
Proteingehalts von Fraktionen ist, die in einer Stufe der Anionenaustauschchromatographie
unter Verwendung einer AquaporeTM AX-300-DEAE-Säule erhalten
worden sind, und zwar angewandt auf die aktiven lipolytischen Fraktionen,
die von einer Vorstufe der Gelfiltrationschromatographie-Trennung
auf einer Q-Sepharosesäule
erhalten worden sind, wie es nachstehend in Beispiel 2 beschrieben
wird;
-
3 ein
Diagramm des Verteilungsmusters der lipolytischen Aktivität und des
Proteingehalts von Fraktionen ist, die in einer weiteren Stufe der
HPLC- Hydrophobwechselwirkungschromatographie
auf einer ResourceTM Iso-Hydrophobsäule der
in 2 veranschaulichten
AquaporeTM AX-300-DEAE-Fraktionierungsstufe,
die den Hauptaktivitätspeak
enthielt, erhalten worden sind;
-
4 die
Elektrophoresemuster, die von menschlichem LMF und Maus-LMF erhalten
wurden, welche gemäß Beispiel
1 und 2 isoliert und gereinigt worden sind, und auch die Muster
zeigt, die von menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
nach einer 15% SDS-PAGE erhalten wurden;
-
5 ein
Diagramm ist, das dem von 4 ähnlich ist,
jedoch das Bandenmuster zeigt, das für menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
(Spur 2) und für
menschliches LMF (Spur 3), das gemäß Beispiel 2 hergestellt worden
ist, erhalten wurde;
-
6 weitere
Bandenmuster zeigt, die mit SDS-PAGE zum Nachweis von Kohlenhydraten
verwendet werden, wie es ebenfalls nachstehend beschrieben wird;
-
7 ein
Western-Blot-Bandenmuster zeigt, das durch menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein (Spur
1) und menschliches LMF (Spur 2) nach 15% SDS-PAGE unter Verwendung
eines polyklonalen Antikörpers
für das
Zn-α2-Glycoprotein erhalten wurde;
-
8 ein
weiteres Elektrophoresebandenmuster ist, das nach Experimenten erhalten
worden ist, die zur Bestimmung des Effekts von α-Chymotrypsin auf menschliches
Plasma-Znα2-Glycoprotein und auf das isolierte und
gereinigte menschliche LMF durchgeführt wurden;
-
9 ein
Balkendiagramm ist, das die Stimulierung der Lipolyse in frisch
isolierten epididymalen Maus-Adipozyten durch menschliches LMF (A)
und menschliches Zn-α2-Glycoprotein
(B) vergleicht, wobei die Ergebnisse als Mittelwert ± Standardabweichung
angegeben sind und die Glycerinfreisetzung aus Fettzellen allein
von den angegebenen Werten subtrahiert worden ist. Die Daten sind
repräsentativ
für drei
getrennte Experimente. Unterschiede zu den Kontrollen wurden mit
dem Student-t-Test bestimmt und sind als *p ≤ 0,05, **p ≤ 0,01 und
*** p ≤ 0,005
angegeben.
-
10 ein
Diagramm ist, das die Änderung
des Körpergewichts
von gezüchteten
männlichen NMRI-Mäusen (30
bis 40 g) zeigt (o), die durch intravenöse Verabreichung (iv-Verabreichung) von
LMF (8 μg), das
gemäß Beispiel
2 aus menschlichem Urin isoliert wor den ist, erzeugt worden ist,
und von Kontrollmäusen, denen
PBS durch iv-Injektion verabreicht worden ist (x);
-
11 ein
Diagramm ist, das dem von 10 ähnlich ist
und die Änderung
des Körpergewichts
von ob/ob-Mäusen
zeigt, die durch iv-Verabreichung von LMF (35 μg) (o), das gemäß Beispiel
2 aus menschlichem Urin isoliert worden ist, erzeugt worden ist,
und von Kontrollmäusen,
denen PBS durch iv-Injektion verabreicht worden ist (x). LMF wurde
bei den Zeiten 0, 16, 24, 40, 48, 64, 72, 90, 96, 113, 120, 137
und 144 Stunden injiziert; PBS wurde an den gleichen Zeitpunkten
injiziert. Die Tiere wurden 160 Stunden nach der ersten Injektion
getötet.
Die Ergebnisse sind als Mittelwert ± Standardabweichung für 5 Tiere
pro Gruppe ausgedrückt;
-
12 einen
Graphen zeigt, der den Effekt des Trypsinabbaus für verschiedene
Zeiträume
(2 Stunden, 4 Stunden und 8 Stunden) auf die biologische Aktivität des 43
kDa-LMF veranschaulicht.
-
Beispiel 1
-
Isolierung und Reinigung des Lipidmobilisierungsfaktors
aus einem Maus-Adenokarzinom MAC 16
-
Das in diesem Beispiel eingesetzte
Verfahren ist in Tabelle 1 am Ende der vorliegenden Beschreibung zusammengefasst
und umfasst zunächst
die Aufreinigung des Lipidmobilisierungsfaktors (LMF) aus dem MAC16-Tumor
unter Verwendung einer vorher durchgeführten Chargenextraktion auf
DEAE-Cellulose und/oder gegebenenfalls einer Proteinfällung durch
Ammoniumsulfat, worauf eine Anionenaustauschchromatographie auf
einer SepharoseTM Mono Q HR 5/5-Anionenaustauschersäule und
ein Größenausschluss
auf Superose 12 durchgeführt
wird.
-
Insbesondere wurden solide Tumoren
von Mäusen
entnommen, die einen Gewichtsverlust aufwiesen und in 10 mM Tris-HCl
(pH 8,0), das 0,5 mM Phenylmethylsulfonylfluorid (PMSF), 0,5 mM
EGTA und 1 mM DTT enthielt, in einer Konzentration von 5 ml/g Tumor
homogenisiert. Bruchstücke
wurden durch Zentrifugation bei niedriger Geschwindigkeit (15 min
bei 4000 U/min in einer Laborzentrifuge) entfernt. Bei der Verwendung einer
Ammoniumsulfatfällung
wurde eine Ammoniumsulfatlösung
(38% w/v) auf dieser Stufe langsam zu dem Überstand unter Rühren bei
4°C zugegeben
und der Niederschlag wurde durch Zentrifugation entfernt (20 min bei
4500 U/min). Der Überstand
wurde dann unter Verwendung einer Ami con-Filtrationszelle, die einen
Membranfilter mit einer Molekulargewichtsgrenze von Mr 10000
enthielt, gegen frischen Homogenisierungspuffer konzentriert.
-
Eine Chargenextraktion auf DEAE-Cellulose
auf dieser Stufe wurde zweckmäßig im Wesentlichen
gemäß T.M. McDevitt
et al., "Purification and characterization of a lipid-mobilizing
factor associated with cachexia-inducing tumours in mice and humans",
Cancer Res. (1995), 55, 1458-1463 (Literatur 1) durchgeführt.
-
Der nächste Schritt war eine Anionenaustauschchromatographie
unter Verwendung von Q-Sepharose.
Als Säule
wurde eine Mono Q NR 5/5-Anionenaustauschersäule verwendet, die eine Proteinkapazität von 20
bis 50 mg Protein aufwies. Die Säule
wurde vor der Verwendung mit Homogenisierungspuffer äquilibriert und
die Probe wurde nach zehnminütiger
Zentrifugation bei 1300 U/min als 500 μl-Injektion aufgebracht. Nach einem
anfänglichen
Waschvorgang wurde das aktive Material unter einem 0 bis 0,2 M NaCl-Gradienten
eluiert. Die Gegenwart der aktiven Fraktionen wurde durch die Messung
der Glycerinfreisetzung aus Maus-Adipozyten gemäß dem vorstehend erwähnten Lipolyse-Biotest
bestimmt. Die aktiven Fraktionen wurden unter Verwendung einer Amicon-Filtrationszelle
vor der FPLC-SuperoseTM-Chromatographie (oder SuperdexTM-Chromatographie) konzentriert und in 0,5
ml 50 mM Phosphat (pH 8,0) gelöst,
das 0,3 M NaCl, 0,5 mM PMSF, 0,5 mM EGTA und 1 mM DTT enthielt.
Die zur Durchführung
dieses speziellen Beispiels verwendete Säule war die vorbefüllte Superose
12 10/30-Gelausschlusssäule,
die mit dem vorstehenden Puffer 2 Stunden bei 0,25 ml/min äquilibriert
worden ist, worauf die Probe als 200 μl-Injektion aufgebracht wurde.
Es wurden dreißig
1,0 ml-Fraktionen gesammelt und die Lipidmobilisierungsaktivität wurde
mit dem vorstehend genannten Lipolyse-Biotest nachgewiesen.
-
Bis zu diesem Punkt entsprach das
Verfahren relativ genau dem von McDevitt et al. in der vorstehend genannten
Literatur 9 beschriebenen Verfahren. Wenn jedoch in dem letztgenannten
Verfahren mit einem letzten HPLC-Schritt unter Verwendung einer
C8-Hydrophobsäule und
einem Acetonitril/TFA-Gradienten fortgefahren wird, wurden im vorliegenden
Fall die aktiven Fraktionen von der Superosesäule unter Verwendung einer
mit einem HPLC-System gekoppelten AquaporeTM AX-300
DEAE-Cellulosesäule
und Eluieren unter einem Gradienten von 0 bis 0,3 M NaCl weiter
fraktioniert, bevor die letzte HPLC-Hydrophobchromatographiestufe unter
Verwendung der unter der Marke "Resource Iso" vertriebenen Hydrophobsäule durchgeführt wurde.
Diese Modifizierung führte
zur Isolierung eines viel stabileren biologisch aktiven Produkts,
das sich von den bisher isolierten Produkten unterschied.
-
Bei dieser letztgenannten HPLC-Stufe
unter Verwendung der AquaporeTM AX-300 DEAE-Cellulosesäule betrug
die Flussrate typischerweise 0,2 ml min–1 mit
einem Lösungsmittelsystem,
das aus Komponente A (10 mM Na-Phosphat pH 5,3) und Komponente B
(10 mM Na-Phosphat
pH 5,3 + 0,3 M NaCl) zusammengesetzt war. Alle Lösungsmittel wurden vor der
Verwendung entgast. Bei einer speziellen Trennung wurde der Gradient
gemäß der folgenden
Vorschrift geändert:
10 min 0% B, 40 min 100% B, 50 min 100% B und 60 min 0% B. Die Extinktion
(A21
4) wurde bei
214 nm verfolgt, um den Proteingehalt zu bestimmen. Jeder der eluierten Peaks
wurde als getrennte Fraktion gesammelt. Das Salz in diesen Fraktionen
von der DEAE-Cellulosesäule wurde
durch Ultrafiltration durch einen MicroconTM-Mikrokonzentrator,
der einen Membranfilter mit einer Molekulargewichtsgrenze von Mr 10000 (Amicon) enthielt, gegen entionisiertes
Wasser entfernt, das 0,5 mM PMSF, 0,5 mM EGTA, 1 mM DTT enthielt.
Auch hier wurde die Lipidmobilisierungsaktivität mit dem Lipolyse-Biotest nachgewiesen
und aktive Fraktionen wurden vor der HPLC-Hydrophobchromatographie
unter Verwendung eines MicroconTM-Mikrokonzentrators
gegen 50 mM Phosphatpuffer (pH 7,0) entfernt, der 1,5 M Ammoniumsulfat
enthielt.
-
Im letzten HPLC-Schritt dieses Reinigungsverfahrens
unter Verwendung der Hydrophobsäule
ResourceTM Iso, 1 ml (Pharmacia Biotech),
betrug die Flussrate 1 ml/min–1 mit einem Lösungsmittelsystem
C (50 mM Phosphat pH 7,0 + 1,5 M Ammoniumsulfat) und D (50 mM Phosphat
pH 7,0). Alle Lösungsmittel
wurden vor der Verwendung entgast. Eine typische Gradientenvorschrift
war 5 min 0% D, 20 min 100% D, 30 min 100% D und 35 min 0% D. Auch
hier wurde die Extinktion (A21
4)
bei 214 nm verfolgt, um den Proteingehalt zu bestimmen, und jeder
der eluierten Peaks wurde als getrennte Fraktion gesammelt. Nach
der Entfernung des Salzes durch Ultrafiltration (durch einen MicroconTM-Mikrokonzentrator gegen entionisiertes
Wasser, das 0,5 mM PMSF, 0,5 mM EGTA und 1 mM DTT enthielt) wurde
die Lipidmobilisierungsaktivität
wie vorstehend mit dem Lipolyse-Biotest nachgewiesen.
-
Beispiel 2
-
Isolierung und Reinigung eines Lipidmobilisierungsfaktors
aus dem Urin kachektischer Patienten
-
Urin von einem Krebspatienten mit
Gewichtsverlust wurde mit einem ähnlichen
Schema isoliert, wie es für
den MAC16-Tumor verwendet worden ist, jedoch waren aufgrund des
niedrigeren Proteingehalts von Urin weniger Schritte erforderlich,
um ein reines Produkt zu erhalten (vgl. die Zusammenfassung in Tabelle
2 am Ende der vorliegenden Beschreibung). In der ersten Stufe wurde
der Urin einer Fällung
mit 80% (NH4)2SO4 unterworfen und der Nieder schlag wurde
gegen 10 mM Tris-HCl (pH 8,0), das 0,5 mM PMSF, 0,5 mM EGTA und
10 mM DTT enthielt, unter Verwendung einer Amicon-Filtrationszelle
dialysiert, die einen Membranfilter mit einer Molekulargewichtsgrenze
von Mr 10000 aufwies. Das Urinkonzentrat
wurde dann durch Anionenaustauschchromatographie unter Verwendung
von Q-Sepharose und anschließender
HPLC unter Verwendung einer Aquapore AX-300 (30 × 21 mm) DEAE-Cellulosesäule (Flussrate
0,2 ml min–1 mit
10 mM Phosphatpuffer bei pH 5,3) unter einem linearen 0 bis 0,4
M NaCl-Gradienten fraktioniert, der 30 min laufengelassen wurde. Der
Proteingehalt bzw. die biologische Aktivität der Fraktionen wurde durch
Messen der Extinktion A21
4 und durch
Messen der Freisetzung von Glycerin aus epididymalen Adipozyten
unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Standard-Lipolysetests
bestimmt. Die Ergebnisse einer typischen Fraktionierung dieser DEAE-Cellulose-Fraktionierungsstufe
sind im Diagramm von 2 veranschaulicht.
-
Anschließend wird als letzte Stufe
eine Hydrophobwechselwirkungschromatographie unter Verwendung der
hydrophoben Säule
ResourceTM Iso (6,4 × 30 mm) zur Fraktionierung
des von der DEAE-Cellulosesäule
erhaltenen aktiven Materials im Wesentlichen so durchgeführt, wie
es im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben worden ist. In dieser
letzten Stufe war der Startpuffer typischerweise 50 mM Phosphat,
pH 7,0, der 1,5 M (NH4)2SO4 enthielt und die Säule wurde unter einem linearen
Gradienten des Elutionspuffers (50 mM Phosphat, pH 7,0 mit einer
Flussrate von 1 ml min–1) laufengelassen. Das
Diagramm von 3 veranschaulicht
die Ergebnisse in einem Beispiel dieser letzten Stufe der Hydrophobchromatographie.
-
Bei der Wiederholung des Verfahrens
von Beispiel 2 mit einer Reihe von Krebspatienten und normalen Personen
wurde gefunden, dass LMF im Urin von Krebspatienten ohne Gewichtsverlust
und von normalen Personen abwesend war, obwohl bei Krebspatienten
mit Gewichtsverlust im Allgemeinen dieses LMF im Urin vorliegt,
wie es beispielsweise in Tabelle 3 am Ende der vorliegenden Beschreibung
gezeigt ist.
-
Eigenschaften und Identität des Lipidmobilisierungsfaktors
(LMF) der in den Beispielen 1 und 2 isoliert worden ist
-
A. Molekulargewicht
-
Sowohl menschlicher LMF als auch
Maus-LMF, der wie vorstehend beschrieben isoliert und gereinigt worden
ist, zeigte eine einzelne Proteinbande mit einer scheinbaren relativen
Molmasse von Mr 43 kDa. Dies ist in 4 gezeigt, in der die Spur
1 Molgewichtsmarker, die Spuren 3 und 4 das mit menschlichem LMF
erhaltene Bandenmuster und Spur 5 das mit dem Maus-LMF erhaltene
Bandenmuster zeigt.
-
Sowohl menschlicher LMF als auch
Maus-LMF zeigte bei der Elektrophorese auf 10% nichtdenaturierendem
PAGE ein scheinbares Molgewicht von 84 kDa, wobei das Bandenmuster
unter Verwendung des menschlichen LMF in Spur 3 von 5 gezeigt ist und auch hier die Spur
1 Molgewichtsmarker zeigt.
-
B. Struktur und Vergleich
mit Zn-α2-Glycoprotein
-
Eine Sequenzanalyse von sowohl menschlichem
LMF-Material als auch Maus-LMF-Material zeigte, dass es eine Polypeptidkette
mit einer durch einen Pyroglutamatrest blockierten N-Endgruppe aufweist.
Die Behandlung mit HCl oder Pyroglutamataminopeptidase zur Entfernung
dieses Rests oder die Spaltung mit Chymotrypsin erzeugte Peptide,
die bei den Resten 2 bis 6, 55 bis 79 und 146 bis 167 eine Homologie
mit menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
aufwies (vgl. Araki et al., Literatur 4). Gereinigtes menschliches LMF
und Maus-LMF wanderten
auch gemeinsam mit Zn-α2-Glycoprotein, wenn sie auf 15% SDS-PAGE
einer Elektrophorese unterworfen wurden, wie es in 4 veranschaulicht ist, wobei die Spur
2 das Bandenmuster zeigt, das unter Verwendung von authentischem
menschlichen Zn-α2-Glycoprotein (hergestellt gemäß Literatur
8) erhalten wurde. Das gereinigte menschliche LMF und menschliches
Zn-α2-Glycoprotein hatten auf 10% nicht-denaturierendem
PAGE auch das gleiche Molekulargewicht (84000) (vgl. die Spuren
3 bzw. 2 in 5). Unter
Verwendung von SDS-PAGE zum Nachweis von Kohlenhydraten wurden sowohl
menschliches LMF als auch Maus-LMF sowie authentisches menschliches
Zn-α2-Glycoprotein stark gefärbt. Dies ist in 6 veranschaulicht, in der
die Spur 1 den Effekt von menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein,
die Spur 2 den Effekt von menschlichem LMF, die Spuren 3 und 4 die
Ergebnisse mit Maus-LMF, die Spur 5 das Ergebnis mit Transferrin
(Positivkontrolle) und die Spur 6 das Ergebnis mit Kreatinase (Negativkontrolle)
zeigt. Das Gel wurde im Hinblick auf Kohlenhydrate unter Verwendung
des DIG-Glycan-Nachweiskits gemäß den Anweisungen
des Herstellers gefärbt.
-
Es wurde auch gefunden, dass ein
polyklonaler Antikörper,
der gegen authentisches menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
gezüchtet
wurde, menschliches LMF auf Immunblots nachweisen konnte, wie es in 7 gezeigt ist, und die Lipidmobilisierungsaktivität des menschlichen
Materials, nicht jedoch die des Mausmaterials in vitro neutralisieren
konnte. Das letztgenannte ist in Tabelle 4 gezeigt und die Erklärung dieser Beobachtung
könnte
in der Tatsache liegen, dass von Maus-Zn-α2-Glycoprotein
gezeigt wurde, dass es nur eine 58,6%ige Identität der Aminosäuresequenz
mit dem menschlichen Gegenstück
aufweist (vgl. Literatur 7).
-
8 zeigt
den Effekt von α-Chymotrypsin
auf authentisches menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein und
LMF. Spur 1 zeigt die Molekulargewichtsmarker, Spur 2 zeigt menschliches
Plasma-Zn-α2-Glycoprotein, Spur 3 zeigt menschliches
LMF, Spur 4 zeigt das Ergebnis von Zn-α2-Glycoprotein
+ α-Chymotrypsin, Spur
5 stellt menschliches LMF + α-Chymotrypsin
dar und Spur 6 ist α-Chymotrypsin
allein (Kontrolle). Die Proteine wurden auf 15% SDS-PAGE einer Elektrophorese
unterworfen und mit Coomassie-Brilliantblau gefärbt. Sowohl menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
als auch das isolierte und gereinigte LMF zeigten die gleichen Chymotrypsin-Spaltungsfragmente
und Chymotrypsin zerstörte
die biologische in-vitro-Aktivität des LMF. Weder
menschliches Plasma-Zn-α2-Glycoprotein noch menschliches LMF enthielt
den Proteolyse-induzierenden Faktor (PIF) mit Mr 24
kDa, von dem bisher berichtet wurde, dass er zusammen mit dem LMF
aufgereinigt wird.
-
Die Expression von Zn-α2-Glycoprotein
in verschiedenen Maustumoren und in der Mausleber wurde auch mittels
kompetetiver PCR quantifiziert. Die Leber, von der bekannt ist,
dass sie Zn-α2-Glycoprotein exprimiert, wurde als Kontrolle
für die
Tumoren verwendet. Es wurde gefunden, dass von den bewerteten MAC-Tumoren
nur der Kachexie-induzierende MAC16 das Zn-α2-Glycoprotein
exprimierte.
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C. Biologische Aktivität
-
C.1 In vitro
-
Das wie in Beispiel 2 aus dem Urin
von Krebspatienten, die einen Gewichtsverlust aufwiesen, isolierte menschliche
LMF-Material wurde bei verschiedenen Dosierungen im Hinblick auf
seinen Lipolyse-stimulierenden Effekt auf frisch isolierte epididymale
Maus-Adipozyten durch Messen der Glycerinfreisetzung unter Verwendung
des vorstehend beschriebenen Lipolysetests getestet. Der Test wurde
auch unter Verwendung von authentischem menschlichen Plasma-Zn-α2-Glycoprotein
wiederholt und es wurde gefunden, dass sowohl das authentische Zn-α2-Glycoprotein
als auch das menschliche LMF-Material die Glycerinfreisetzung mit
einem vergleichbaren Dosis-Wirkungs-Profil stimuliert. Dies ist
in 9 veranschaulicht,
in der das Diagramm A die Ergebnisse für das menschliche LMF bei verschiedenen
Konzentrationen und das Diagramm B die Ergebnisse für das authentische
menschliche Plasma-Zn-α2-Glycoprotein zeigen.
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Es wird vermutet, dass die Induktion
der Lipolyse in Adipozyten durch eine Erhöhung des intrazellulären Mediators
cyclisches AMP vermittelt wird und in weiteren Tests wurde gefunden,
dass die Inkubation von Maus-Adipozyten-Plasmamembranen mit dem
menschlichen LMF eine Stimulierung der Adenylatcyclaseaktivität in einem
GTP-abhängigen
Prozess verursacht, wobei die maximale Stimulierung bei 0,1 μM GTP stattfindet.
Es wurde auch gefunden, dass auch diese Aktivierung von Adenylatcyclase
bei Konzentrationen von LMF > 5 μg/Test gesättigt werden
konnte. Bei der Verwendung von menschlichem Plasma-Zn-α2-Glycoprotein wurde
gefunden, dass dies auch die Maus-Adipozyten-Plasmamembran-Adenylatcyclase in
einer GTP-abhängigen
Weise stimulierte, und zwar ebenfalls mit einer maximalen Stimulierung
bei 0,1 μM
GTP. Auch hier wurde gefunden, dass diese Aktivierung von Adenylatcyclase
durch das Zn-α2-Glycoprotein bei Konzentrationen von > 5 μg/Test gesättigt werden konnte.
-
Diese Daten, welche die ähnlichen
Effekte und vergleichbaren Dosis-Wirkungs-Profile für LMF und Zn-α2-Glycoprotein
zusammen mit dem Vermögen
polyklonaler Antiseren bezüglich
Zn-α2-Glycoprotein, die in vitro-Lipolyse durch
menschliches LMF zu neutralisieren, die Homologie bei der Aminosäuresequenz
und die übereinstimmende
elektrophoretische Mobilität
zeigen, liefern alle einen starken Beweis dafür, dass es sich bei dem isolierten
und gereinigten LMF tatsächlich
um das Zn-α2-Glycoprotein handelt. Obwohl bisherige
Berichte gezeigt haben, dass Zn-α2-Glycoprotein ein Haftprotein ist, das bezüglich der
Aminosäuresequenz
und der Domänenstruktur
mit den Antigenen des Haupthistokompatibilitätskomplexes nahe verwandt ist,
gab es bisher keine Berichte über
ein Vermögen
des Zn-α2-Glycoproteins zur Induktion einer Lipolyse.
Darüber
hinaus wurde bisher nicht darüber
berichtet, dass es in menschlichem Urin vorliegt. Gegenwärtig ist
der Mechanismus, durch den ein großes saures Protein wie das
Zn-α2-Glycoprotein die Adenylatcyclase stimulieren
kann, nicht bekannt und diese Stimulation ist ziemlich überraschend,
da andere bekannte Substanzen, die eine ähnliche Rolle spielen, kleine
und basische Polypeptide sind.
-
C.2 In vivo
-
Um zu bestimmen, ob gereinigtes LMF,
das wie in Beispiel 2 aus menschlichem Urin isoliert worden ist,
zu einer Fettabreicherung in vivo fähig war, wurde eine Probe (8 μg) dieses
LMF-Materials während eines Zeitraums
von 72 Stunden in gezüchtete
männliche
NMRI-Mäuse
injiziert. Das LMF wurde an den Zeitpunkten 0, 17, 24, 41, 48, 62
und 72 Stunden injiziert und Kontrollmäusen wurde in entsprechender
Weise phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) an den gleichen
Zeitpunkten injiziert. Die Tiere wurden nach 89 Stunden getötet und die
Körperzusammensetzung
und die Serummetabolitenkonzentrationen wurden bestimmt. Wie es in 10 gezeigt ist, lag eine
progressive Abnahme des Körpergewichts
bei Tieren vor, die LMF enthielten, die nach 41 Stunden Behandlung
signifikant niedriger war als bei PBS-behandelten Kontrolltieren.
Die Änderungen
der Körperzusammensetzung
und der Serummetabolitenkonzentrationen sind in Tabelle 5 zusammengefasst,
wobei ersichtlich ist, dass das Gesamtkörpergewicht während des
gesamten 89-Stunden-Zeitraums des Experiments ohne Änderung
der Nahrungs- und Wasseraufnahme um 3,6 g abnahm. Die Analyse der
Körperzusammensetzung
zeigte eine starke Verminderung (42%) des Körperfettgehalts der Mäuse, die
LMF erhielten, mit einer Tendenz zur Zunahme der nicht-Fettmasse,
obwohl dies kein besonders signifikantes Niveau erreichte. In diesem
Zusammenhang wurden einige Hinweise gefunden, die zeigten, dass
LMF tatsächlich
die Proteinsynthese stimulieren und somit die Muskelmasse erhöhen kann.
Trotz dieser Fettmobilisierung gab es keine signifikanten Verminderungen
bei den Serumkonzentrationen nicht-veresterter Fettsäuren (NEFA),
von Glycerin und Glucose in Mäusen,
die LMF erhielten.
-
Wie es in 11 gezeigt ist und es sich aus den Daten
in Tabelle 6 ergibt, erzeugte die intravenöse Verabreichung von LMF (35 μg), der aus
menschlichem Urin isoliert worden ist, an fettleibige ob/ob-Mäuse ein ähnliches
Ergebnis. Es lag eine Abnahme des Gesamtkörpergewichts vor, die innerhalb
von 24 Stunden nach der ersten Injektion signifikant wurde und während der
160 Stunden des Experiments unter der Abnahme der Kontrollgruppe
lag. Eine Analyse der Körperzusammensetzung
zeigte einen Gewichtsverlust, der von einer Verringerung des Körperfetts
(26,03 ± 0,70
g bei den Kontrollen und 21,09 ± 0,99 g in LMFbehandelten
Tieren) ohne Veränderung
des Wassergehalts oder der nicht-Fettmasse stammte (vgl. Tabelle
6). Die Serumkonzentrationen von Glycerin und 3-Hydroxybutyrat waren
signifikant erhöht,
während
die Blutglucosekonzentrationen vermindert waren und weder ein Effekt
im Hinblick auf die Triglyceridkonzentration noch auf die NEFA-Konzentration
auftrat.
-
D. Fragmentierung
-
Es wurde auch ermittelt, dass das
aktive 43 kDa-Glycoprotein mit Trypsin abgebaut werden konnte, wobei
ein Fragment mit einem scheinbaren Molekulargewicht oder einer scheinbaren
relativen Molmasse von 7 kDa erhalten wurde (bestimmt mittels Gelfiltrationsausschlusschromatographie
unter Verwendung einer SephadexTM 50-Säule), bei
dem die biologische Aktivität
der Funktion als Lipidmobilisierungsmittel beibehalten wurde. Dies
wird durch die Ergebnisse eines typischen Experiments veranschaulicht,
das in 12 veranschaulicht
ist, bei dem Proben des isolierten menschlichen LMF bei 37°C für unterschiedliche
Zeiträume
mit Trypsin inkubiert und dann mittels Sephadex-50-Gelausschlusschromato graphie
und einem Lipolysetest analysiert wurden. Die Ergebnisse zeigen
deutlich die Gegenwart aktiver Fragmente innerhalb der 2,5- bis 2,7-Fraktionen,
wobei die Molekulargewichte dieser Fragmente, die von einer Kalibrierungskurve
abgeleitet worden sind, 6 kDa, 7 kDa bzw. 8 kDa betrugen, wie es
in der Figur gezeigt ist. Es wurden Positiv- und Negativkontrollen
durchgeführt,
die wie folgt waren: –ve
= 0,027, +ve = 0,252.
-
Therapeutische
Anwendung
-
Insgesamt bestätigten die im vorstehenden
Abschnitt C.2 angegebenen Ergebnisse im Zusammenhang mit den in
vivo-Experimenten einen erhöhten
Fett-Metabolismus und zeigten, dass in diesen Modellsystemen das
isolierte und gereinigte menschliche LMF insbesondere durch Abreicherung
des Fettgewebes eine Abnahme des Körpergewichts erzeugt. Es ist
dieses spezielle Vermögen
des menschlichen LMF, bei dem es sich um ein Zn-α2-Glycoprotein
oder ein nahes Analogon desselben handelt, Fettgewebe ohne die Beeinflussung
der Muskelmasse reduzieren zu können,
das am deutlichsten das Potenzial zur Verwendung dieses Materials
bei der Behandlung von Fettsucht beim Menschen zeigt. Wie es weiter
oben erwähnt
worden ist, gibt es auch einige Anzeichen, die zeigen, dass dieses
LMF-Material tatsächlich
die Proteinsynthese stimulieren kann und daher zur Stimulierung
der Muskelentwicklung nützlich
sein könnte.
Potenziell ist dieses Material auch zur Behandlung von Menschen
mit einer erhöhten
Empfindlichkeit gegenüber
einem Typ-II-Diabetes besonders geeignet, der im Fall von Fettsucht
auftreten kann.
-
Für
diese therapeutische Verwendung, insbesondere für die kontrollierte Behandlung
von Fettsucht beim Menschen, und zwar entweder aus medizinischen
oder kosmetischen Gründen,
kann eine therapeutisch geeignete und nicht-toxische Menge des im
Wesentlichen reinen Wirkstoffs, und zwar entweder eines Lipidmobilisierungsfaktors,
der im Wesentlichen so isoliert und gereinigt wurde, wie es hier
beschrieben worden ist, oder des äquivalenten gereinigten oder
synthetischen Zn-α2-Glycoproteins, oder eines Materials, das
ein von dem Zn-α2-Glycoprotein
abgeleitetes lipolytisch aktives Fragment darstellt, als pharmazeutische
Formulierung zur Verabreichung in einer beliebigen Weise hergestellt
werden. Solche Formulierungen können
in einer Einheitsdosierungsform bereitgestellt werden und eine pharmazeutische
Zusammensetzung umfassen, die mit einem beliebigen, auf dem Gebiet
der Pharmazie bekannten Verfahren hergestellt wird, bei dem die
Herstellung der aktiven lipolytischen Substanz im engen Verbund
oder im Gemisch mit einem beliebigen anderen geeigneten Bestandteil
kombiniert wird, der einen kompatiblen pharmazeutisch verträglichen
Träger,
ein entsprechendes Verdünnungsmittel
oder Vehikel bereitstellt. Die Formulierungen umfassen solche, die
für eine
orale, rektale, lokale und parenterale (einschließlich subkutan,
intramus kulär
und intravenös)
Verabreichung geeignet sind. Zur parenteralen Verabreichung können die
Formulierungen sterile flüssige
Zubereitungen einer vorbestimmten Menge der aktiven lipolytischen
Substanz umfassen, die gebrauchsfertig in Ampullen enthalten sind.
-
Erfindungsgemäße Formulierungen, die zur
oralen Verabreichung geeignet sind, können als getrennte Einheiten
wie z. B. Kapseln, Oblatenkapseln, Tabletten oder Pastillen bereitgestellt
werden, die jeweils eine vorbestimmte Menge des Wirkstoffs in Form
eines Pulvers oder eines Granulats bzw. von Körnchen enthalten, oder als
Suspension des Wirkstoffs in einer wässrigen Flüssigkeit oder einer nicht-wässrigen
Flüssigkeit
wie z. B. einem Sirup, einem Elixier oder einer Emulsion einer Arzneimittellösung. Der
Wirkstoff kann auch als Bolus, Electuarium oder Paste bereitgestellt
werden.
-
Die Menge des Wirkstoffs, die für eine wirksame
Behandlung von Fettsucht in Säugern
erforderlich ist, wird natürlich
variieren und liegt in jedem speziellen Fall letztendlich im Ermessen
des behandelnden Arztes oder Veterinärs, der den Säuger behandelt.
Die von einem solchen behandelnden Arzt zu berücksichtigenden Faktoren umfassen
z. B. den Verabreichungsweg, die Art der pharmazeutischen Formulierung,
das Körpergewicht,
die Oberfläche,
das Alter und den Allgemeinzustand des Säugers.
-
Diagnostische
Anwendungen
-
Für
diagnostische Zwecke wie z. B. zum Nachweis der Gegenwart eines
Tumors in einem menschlichen Patienten oder zur Überwachung des Fortschritts
eines behandelten Tumors ist es grundsätzlich nur erforderlich, einfach
eine Probe eines Körperfluids
wie z. B. Urin zu entnehmen, in dem das Zn-α2-Glycoprotein in
gesunden Lebewesen normalerweise nicht vorhanden ist, und anschließend einen
Test bezüglich
der Gegenwart des Glycoprotein-Lipidmobilisierungsmittels
oder des lipolytischen Faktors (oder eines äquivalenten Zn-α2-Glycoproteins), wie
sie hier beschrieben worden sind, durchzuführen.
-
In der Praxis kann jedes zweckmäßige Verfahren
zum Nachweisen und/oder Messen dieses aktiven Lipidmobilisierungsmittels
oder des lipolytischen Faktors in den Proben eingesetzt werden und
die erforderliche Vorrichtung und die erforderlichen Materialien
können
vorteilhaft zusammen mit den zweckmäßigen praktischen Anweisungen
in Form in sich geschlossener diagnostischer Kits, die für den sofortigen
Gebrauch bestimmt sind, verpackt und geliefert werden. Besonders
bevorzugte diagnostische Mittel zum Nachweisen und/oder Messen des
aktiven Lipidmobilisierungsmittels oder des lipolytischen Faktors
in einer bequemen und verlässlichen
Weise sind biochemische Reagenzien, wie z. B. monoklonale oder polyklonale Antikörper, die
z. B. menschliches Zn-α2-Glycoprotein spezifisch erkennen und spezifisch
daran binden und die dann z. B. durch eine sichtbare Änderung
oder ein spezielles Screening unter Verwendung eines dazugehörigen markierten Markermoleküls oder
durch eine beliebige andere geeignete bekannte Technik identifiziert
werden können.
-
Monoklonale
Antikörper
-
Die Herstellung monoklonaler Antikörper bezüglich des
Zn-α2-Glycoproteins oder des Zn-α2-Glycoprotein-artigen
lipolytischen Faktors dieser Erfindung kann durch die Verwendung
bekannter herkömmlicher
Techniken erreicht werden, die auf dem Fachgebiet gebräuchlich
verwendet werden. Solche monoklonalen Antikörper können nach ihrer Herstellung
auf geeigneten Trägern
(z. B. in einer Säule)
immobilisiert und anschließend für eine Affinitätsreinigung
verwendet werden, um in einer bequemen Weise jegliche weitere Mengen
herzustellen, die zum Testen des gereinigten aktiven lipolytischen
Faktors von Tumorextrakten oder Körperfluiden erforderlich sind.
-
Es ist jedoch vorgesehen, dass eine
weitere wichtige Anwendung solcher monoklonaler Antikörper abgesehen
von ihrer Verwendung als diagnostisches Mittel eine therapeutische
Anwendung auf der Basis ihrer Eigenschaften als Inhibitoren oder
Antagonisten bezüglich
des lipolytischen Faktors bei menschlichen Krebspatienten ist und
sie dementsprechend einen therapeutischen Wert als Mittel zur Behandlung
und Unterdrückung
der Symptome von Kachexie und/oder zur Verhinderung oder Reduzierung
des Tumorwachstums aufweisen. Folglich können sie aufgrund dieser Eigenschaften
therapeutische Mittel bereitstellen und insbesondere können sie
zur Herstellung einer medizinischen Zubereitung oder eines Medikaments
zur therapeutischen Behandlung von mit Krebs zusammenhängender
Kachexie und/oder malignen Tumoren in Säugern verwendet werden.
-
Screening-Anwendungen
-
Abgesehen von den vorstehend genannten
monoklonalen Antikörpern
ist es wahrscheinlich, dass ein beliebiges Mittel, das bezüglich der
Aktivität
dieses Lipidmobilisierungsfaktors oder dieses lipolytischen Faktors
der vorliegenden Erfindung zumindest einen potenziellen therapeutischen
Wert für
den Menschen aufweist. Somit können
Zubereitungen des gereinigten oder zumindest teilweise gereinigten
lipolytischen Faktors (LMF), der hier beschrieben worden ist, gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung besonders zur Verwendung
bei der Bereitstellung eines bequemen in vitro-Verfahrens zum Screenen
von Substanzen zum Auffinden potenzieller anti-kachektischer Mittel
und/oder Anti-Tumormittel zur the rapeutischen Verwendung nützlich sein.
Ein typisches Beispiel dieser Anwendung unter Verwendung frisch
hergestellter Adipozyten aus epididymalem Fettgewebe von der Maus
ist nachstehend beschrieben.
-
Die Experimente werden folgendermaßen durchgeführt:
100 μl gereinigte
LMF-Zubereitung + 1 ml Fettzellen
Zu screenende Verbindung
+ 1 ml Fettzellen
100 μl
LMF-Zubereitung und Verbindung + 1 ml Fettzellen
Jede Verbindung
wird bei steigenden Konzentrationen getestet und alle Proben werden
zweifach hergestellt und verarbeitet.
Die Proben werden 2 min
mit einem Gemisch aus 95% O2, 5% CO2 begast, gemischt und 2 Stunden bei 37°C inkubiert.
Nach 2 Stunden werden 0,5 ml jeder Probe dann im Hinblick
auf den Glyceringehalt getestet, wie es vorstehend beschrieben worden
ist.
-
Verbindungen, die einen bestimmten
signifikanten Grad an Inhibierung zeigen, können dann Kandidaten für eine weitere
Bewertung sein.
-
Im Allgemeinen kann erwartet werden,
dass der in solchen in-vitro-Experimenten beobachtete Inhibierungseffekt
auch in vivo auftritt, und es wird erwartet, dass durch die Verwendung
dieses Screening-Verfahrens weitere Antagonisten oder Inhibitoren
gefunden werden, die nützliche
therapeutische Anwendungen für
die Behandlung von mit Krebs zusammenhängender Kachexie und/oder als
Anti-Tumormittel haben.
-
MAC16-Zelllinie und Reinigung
-
Obwohl es möglich ist, dass Zubereitungen,
die geeignete Mengen des gereinigten oder teilweise gereinigten
aktiven Lipidmobilisierungsfaktors oder des lipolytischen Faktors
enthalten, aus Extrakten von Tumoren wie z. B. MAC16-Adenokarzinom,
das in vivo gewachsen ist, oder aus dem Urin von Krebs-Kachexiepatienten
oder mit synthetischen Verfahren hergestellt wird, kann eine bequemere
und bevorzugte alternative Quelle durch Extrakte von Tumorgewebezellkulturen
bereitgestellt werden, insbesondere von Kulturen der MAC16-Zelllinie,
die vorstehend genannt worden ist.
-
Die Zellen dieser Zelllinie können bequem
in RPMI 1640-Medien, die 10% fetales Kälberserum enthalten, unter
einer Atmosphäre
von 10% CO2 in Luft gezüchtet werden. Wenn diese in
Kultur gezüchteten
Zellen im Adipozyten-Glycerinfreisetzungstest getestet werden, zeigt
sich, dass sie eine größere Menge
an Glycerin freisetzen können
als entsprechende Mengen des Tumors in vivo.
-
Es ist ersichtlich, dass die vorliegende
Erfindung eine Anzahl verschiedener Aspekte umfasst und es sollte
beachtet werden, dass sie innerhalb ihres Schutzbereichs alle hier
entweder explizit oder implizit und entweder einzeln oder kombiniert
offenbarten neuen und erfinderischen Merkmale und Aspekte umfasst.
Es wird auch darauf hingewiesen, dass, insoweit die Ausdrücke "Lipidmobilisierungsfaktor
(LMF)", "Lipidmobilisierungsmittel" und "lipolytischer Faktor" in
der vorliegenden Beschreibung verwendet werden, diese Ausdrücke allgemein
als synonym betrachtet werden sollen und die gleiche Bedeutung aufweisen. Tabelle
1: Aufreinigung des Lipidmobilisierungsfaktors vom MAC16-Tumor
Tabelle
2: Aufreinigung des Lipidmobilisierungsfaktors vom Urin von Krebspatienten
Tabelle
3: Beziehung zwischen dem Gewichtsverlust und dem Auftreten von
LMF im Urin
Tabelle
4: Effekt eines polyklonalen Antikörpers bezüglich menschlichem Zn-α
2-Glycoprotein
auf die Lipidmobilisierungsaktivität beim Menschen und bei der
Maus
-
LMF (5 μg menschliches LMF oder 10 μg Maus-LMF
in PBS) wurden über
Nacht unter Rühren
bei 4°C mit
einem polyklonalen Antikörper
(pAb) bezüglich
menschlichem Plasma-Zn-α
2-Glycoprotein
(10 μg in
PBS) inkubiert und die Lipidmobilisierungsaktivität wurde
so bestimmt, wie es in den Verfahren beschrieben worden ist. Die
Ergebnisse sind als Mittelwert ± Standardabweichung für drei Bestimmungen
angegeben und das Experiment wurde dreimal wie derholt. Die Differenzen
der Werte in Abwesenheit von pAb wurden mit dem Student-t-Test bestimmt. Tabelle
5: Effekt von LMF, das von menschlichem Urin isoliert worden ist,
auf das Körpergewicht,
die Körperzusammensetzung,
die Nahrungs- und Wasseraufnahme und die Serummetabolitenkonzentrationen
gezüchteter
männlicher
NMRI-Mäuse
-
Das Material wurde an Mäuse gemäß dem Schema
in
10 verabreicht. Die
Werte sind als Mittelwert ± Standardabweichung
für 5 Mäuse pro
Gruppe angegeben. Die Differenzen von den Kontrollwerten wurden
mit dem Student-t-Test bestimmt. Tabelle
6: Effekt von menschlichem LMF auf das Körpergewicht, die Körperzusammensetzung,
die Nahrungs- und Wasseraufnahme und die Serummetabolitenkonzentrationen
in ob/ob-Mäusen
160 Stunden nach der ersten Injektion
-
Das Material wurde an Mäuse gemäß dem Schema
in 11 verabreicht. Die
Werte sind als Mittelwert ± Standardabweichung
für 5 Mäuse pro
Gruppe angegeben. Die Differenzen von den Kontrollwerten wurden
mit dem Student-t-Test bestimmt.
-
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